一种基于烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法
一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，针对出炉温度均匀性要求较高的板坯，在加热炉均热段的常规烧嘴处分别安装煤、空气压力实时监控系统，并把单个烧嘴的煤、空气压力数据传输给计算机控制系统。根据空、煤气总管的波动情况与当前两侧单个常规烧嘴的煤、空气压差实测值，控制系统自动判断加热炉内，尤其是均热段内的温度均匀性，包括炉内的两侧温度、中间温度的均匀性。再根据温度均匀性的判断结果，自动控制均热段相应烧嘴。控制策略包括均热段两侧常规烧嘴的自动开关、炉顶平焰烧嘴的温度设定及相应空燃比，从而达到稳定加热炉炉温、提高出炉板坯温度均匀性、降低加热炉能耗并实现烧嘴开关自动化目的。
发明专利
CN202210725700.1
2022-06-24
CN117329837A
2024-01-02
F27B9/36(2006.01)
宝山钢铁股份有限公司
王墨南;吕立华;秦建超;张科杰
201900 上海市宝山区富锦路885号
上海三和万国知识产权代理事务所(普通合伙)
刘立平
上海;31
1.一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，适用于生产同批出炉温度均匀性要求较高的板坯；其特征在于： 所述方法包括如下步骤： S1：在加热炉均热段两侧单个常规烧嘴处，分别安装煤、空气(煤气和空气)压力实时监控系统； S2：将单个烧嘴的煤气和空气压力数据无线实时传输给加热炉计算机控制系统； S3：判断空气和煤气总管流量是否波动过大； 如煤气和空气波动指数都在下述第一参考值范围内： 煤气总管第一参考值为100Nm3/h，空气总管第一参考值为150Nm3/h， 则进入步骤S4-S7； 如果煤气和空气波动指数有一个大于相应第一参考值，又都小于相应第2参考值： 煤气总管第2参考值为200Nm3/h，空气总管第2参考值为300Nm3/h， 则为了提高控制稳定性，进入步骤S8-S11； 如果煤气和空气波动指数有一个大于第2参考值，则可认为管道波动过大，为了提高控制稳定性，停止操作，本操作方案终止； S4：判断单个烧嘴的空燃比是否严重失调，如果严重失调，则关闭该烧嘴； S5：判断两侧烧嘴煤气测量压差和之差，即，表示不同两侧烧嘴各自的煤气压差之和之间的差(|∑A侧烧嘴煤气压差-∑B侧烧嘴煤气压差|)是否大于第3参考值： 单个烧嘴的煤气额定压差乘以0.9； 如果小于第3参考值，则暂不进行S5操作进入S6，反之，则计算机控制系统根据两侧烧嘴煤气压差和之差，关闭相应的侧烧嘴1-2支； S6：判断两侧是否有烧嘴煤气测量压差低于第4参考值的300Pa，同时又高于第5参考值的20Pa，如果没有则不进行任何操作，S6操作终止，进入S7； 反之则计算机控制系统根据符合判断条件的烧嘴个数控制中间平焰烧嘴操作方式，即控制平焰烧嘴温度进而控制其流量； S7：如果根据单个烧嘴测量空煤压力计算得出的空燃比与总管设定空燃比相差过大，则调整空气总管压力； S8：判断是否有单个烧嘴的空燃比在一定时间段内连续两次严重失调，如果是，则关闭该烧嘴，本操作方案仍进行； S9：判断两侧烧嘴测量煤气压差和之差是否在一定时间段内，连续两次大于第3参考值，第3参考值为单个烧嘴的煤气额定压差乘以0.9，如果是，则计算机模型根据两侧烧嘴压差和之差关闭1-2支侧烧嘴，如果小于第3参考值则暂不进行任何操作，S9操作终止，进入S10； S10：判断两侧是否有烧嘴煤气测量压差是否在一定时间段内连续两次低于第4参考值，又同时高于第5参考值，如果有，则计算机模型根据符合判断条件的烧嘴个数控制中间平焰烧嘴操作方式，即控制平焰烧嘴温度进而控制其流量； S11：如果根据单个烧嘴测量空煤压力计算得出的空燃比在一定时间段内连续两次与总管设定空燃比相差过大，超过30％，则调整空气总管压力幅度为30％， 至此，本发明的加热炉烧嘴自动控制方法基本完成。 2.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于， 在S8-S11：所述一定时间段指两个测量时间周期内，一个测量时间周期约为5分钟。 3.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于， 在步骤S4中，严重失调指，当单个烧嘴实际测量空煤压力所得的空燃比超过理论空燃比±50％时，认为该烧嘴已不具备正常工作状态。 4.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于， 在步骤S3中，所述的波动指数如下确定： 煤气管道波动指数：8-20分钟内煤气总管的所有流量数据的标准差，如一分钟采集一次，则8-20分钟就有8-20个煤气总管流量值； 空气管道波动指数：与煤气管道一样，8-20分钟内空气总管的所有流量数据的标准差。 5.如权利要求4所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于， 在步骤S3中，所述的波动指数如下确定： 煤气管道波动指数：10分钟以内煤气总管的所有流量数据的标准差；如一分钟采集一次，则10分钟就有10个煤气总管流量值； 空气管道波动指数：与煤气管道一样，10分钟以内空气总管的所有流量数据的标准差， 其中： S——标准差(波动指数)， x1,x2...x10——10分钟以内的总管流量数据， ——10分钟内的总管流量平均值， 煤气总管第1参考值为100Nm3/h，煤气总管第2参考值为200Nm3/h； 空气总管第1参考值为150Nm3/h，空气总管第2参考值为300Nm3/h。 6.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于， 在步骤S5中，所述的两侧烧嘴压差和之差是否大于第3参考值和控制侧烧嘴开关操作方式，如下判断和确定： 烧嘴测量压差为单个烧嘴的上游测量的煤气/空气管道压力减去下游测量的煤气/空气管道压力之差； 两侧烧嘴煤气压差和之差表示不同两侧烧嘴各自的煤气压差之和之间的差(|∑A侧烧嘴煤气压差-∑B侧烧嘴煤气压差|)； 第3参考值为单个烧嘴的煤气额定压差乘以0.9，均热段单个烧嘴的煤气额定压差为500Pa； 当两侧烧嘴的煤气压差和之差大于第3参考值时，压差较大一侧关闭其中1支压差最小的烧嘴； 当两侧烧嘴的煤气压差和之差大于两倍第3参考值时，压差较大一侧再关闭其中1支压差第二小的烧嘴。 7.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于： 在步骤S6中，所述的两侧是否有烧嘴煤气测量压差低于第4参考值、高于第5参考值和控制中间平焰烧嘴温度，根据如下确定： 第4参考值为300Pa；第5参考值为20Pa， 当有一支正常工作的侧烧嘴煤气测量压差小于第4参考值并大于第5参考值时，提高中间平焰烧嘴温度20℃； 当有两支以上正常工作的侧烧嘴煤气测量压差小于第4参考值并大于第5参考值时，提高中间平焰烧嘴温度40℃； 烧嘴煤气压差小于第5参考值既认为烧嘴不在正常工作状态。 8.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于： 在步骤S7中，所述的根据单个烧嘴测量的煤气和空气压差调整相应的总管流量，根据如下确定： 当均热段全部在正常工作状态下的侧烧嘴的实际测量煤气流量总和和空气流量总和对应的空燃比与实际煤气总管流量与空气总管流量对应的空燃比相差大于30％，则相应调整均热段侧烧嘴总空气管道流量设定值； 如单个烧嘴测量所得空燃比大于总管空煤气流量计算空燃比30％以上，则向下调整总空气管道流量设定值30％； 反之，如单个烧嘴测量所得空燃比小于总管空煤气流量计算空燃比30％以上，则向上调整总空气管道流量设定值30％。 否则，视为正常波动，不予调整。 9.如权利要求7所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于： 总空气管道流量设定值一般根据总煤气管道流量设定值和理论空燃比计算。 10.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于： 单个烧嘴测量所得煤气/空气流量总和计算：先根据单个烧嘴的煤气/空气测量压差值和压差流量转换公式计算相应的单个烧嘴检测流量值，把所有均热段正常工作状态下的侧烧嘴检测流量值相加既得出测量所得总煤气/空气管道流量值。 11.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于： 步骤S10中所述的判断两侧是否有烧嘴煤气测量压差是否在一定时间段内连续两次低于第4参考值高于第5参考值，一定时间段内指两个测量时间周期。 12.如权利要求1所述一种基于单个烧嘴压力测量的加热炉烧嘴自动控制方法，其特征在于： 步骤S11中所述的根据单个烧嘴测量的煤气和空气压差调整相应的总管流量，根据如下确定：当均热段全部在正常工作状态下的侧烧嘴的实际测量煤气流量总和和空气流量总和对应的空燃比与实际煤气总管流量与空气总管流量对应的空燃比在一定时间段内连续两次相差大于30％，则相应调整均热段侧烧嘴总空气管道流量设定值； 单个烧嘴测量所得空燃比大于总管空煤气流量计算空燃比30％以上，则向下调整总空气管道流量设定值30％；反之，单个烧嘴测量所得空燃比小于总管空煤气流量计算空燃比30％以上，则向上调整总空气管道流量设定值30％；否则，视为正常波动，不予调整。