一种高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及高炉设备技术领域，特别涉及一种高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统。


背景技术：

2.在国内已经有多座高炉应用了脱湿鼓风技术，基本上能达到含湿量的目标。但是脱湿以后的温度偏低，风速过快，并且是100％饱和空气，极有可能被风带进鼓风机内，大大降低了脱湿效果，同时，脱湿系统自身能耗较高，浪费了许多可利用的能源。另外，高炉生产并非是湿度越低越好，而是需要保持在一个合理、高效的水平。很多地区冬季温度低，湿度也非常低，不利于高炉生产，此时就需要对空气进行加温加湿。针对上述问题，申请人在下提出了一种高炉鼓风无级恒温恒湿装置，用于冬季低温低湿空气和夏季高温高湿空气的温度和湿度控制，包括初冷除湿器、深冷除湿器、设置在初冷除湿器前端的预冷除湿器、设置在深冷除湿器后端的回热器，以及设置在回热器后端的加热器和加湿喷头；预冷除湿器和回热器通过一循环水泵形成循环回路；对应预冷除湿器、初冷除湿器、深冷除湿器、回热器、加热器和加湿喷头分别设置有温度传感器和湿度传感器；温度传感器和湿度传感器与控制器连接。本技术可以对空气湿度和温度进行调节，通过温度传感器和湿度传感器监测每一段的空气湿度和温度，控制器调整每一段器件的工作状态，除湿时还可以节省30％左右的冷量，使得除湿系统自身运行能耗降低35％左右。
3.但是，上述高炉鼓风无级恒温恒湿装置能够调节高炉鼓风机进风口的空气湿度和温度，使得进风口的空气湿度和温度保持在一个相对恒定区间；循环水泵控制方式采用开路控制，温度控制精度不高，热回收效率需要进一步优化。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统，结构简单，通过闭环控制形成温度、精确的温度调节功能。
5.为了解决上述技术问题，具体的，本实用新型的技术方案如下：
6.一种高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统，包括变频器、plc控制器以及设置在预冷除湿器、回热器上的至少两个温度传感器，所述预冷除湿器和所述回热器通过一循环水泵形成循环回路，热交换介质在所述循环回路中流动；所述温度传感器和所述变频器分别与所述plc控制器连接，所述变频器连接驱动循环水泵。
7.进一步的，所述plc控制器向所述变频器输出启动信号和频率给定信号，所述变频器通过所述频率给定信号驱动所述循环水泵。
8.进一步的，所述变频器还包括反馈电流信号、状态反馈信号以及频率反馈信号的采集单元，所述反馈电流信号、所述状态反馈信号以及所述频率反馈信号传输到所述plc控制器。
9.进一步的，所述温度传感器将所述预冷除湿器、所述回热器上的温度信号反馈到
所述plc控制器，所述plc控制器通过所述温度信号修正所述频率给定信号。
10.进一步的，所述变频器还包括一故障报警信号的采集单元，所述故障报警信号传输到所述plc控制器。
11.进一步的，所述变频器通过一电源开关与主电路连接，所述主电路上设置有用于设备总体控制的另一电源开关。
12.本实用新型的有益效果：
13.本技术的高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统，通过温度传感器实时获取预冷除湿器、回热器的温度信号，根据温度信号通过plc控制器改变频率给定信号，变频器通过频率给定信号驱动循环水泵，使得通过预冷除湿器和回热器的空气温度处于预设区间，达到了温度精确控制功能，进一步提升热交换的效率，从回热器进入到鼓风机的空气的温度和湿度能够可以保持在一个相对恒定区间，经过除湿和加热以后，空气绝对湿度在8g/nm3左右，相对湿度35％左右，温度25℃左右，从而节约高炉焦炭或者节约热风炉煤气。
附图说明
14.图1为本实用新型的高炉鼓风无级恒温恒湿设备结构示意图。
15.图2为本实用新型的高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统结构原理图。
16.图中，1
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过滤器、2
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进风口、3
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预冷除湿器(第一加热器)、4
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初冷除湿器、5
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深冷除湿器、6
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第一加湿喷头、7
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回热器、8
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加热器(第二加热器)、9
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第二加湿喷头、10
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温度传感器、11
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湿度传感器、12
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plc控制器、13
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控制器、14
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第一电动调节阀、15
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蒸汽/水、16
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工业余热、17
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循环水泵、18
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变频器、19
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第二电动调节阀、20
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第一制冷机、21
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第二制冷机、22
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冷却塔、23
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第一切换阀、24
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第二切换阀、25
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冷凝箱，26
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电源开关。
具体实施方式
17.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
18.如图1所示，本实用新型实施例涉及的高炉鼓风无级恒温恒湿设备，用于冬季低温低湿空气和夏季高温高湿空气的温度和湿度控制，包括初冷除湿器4、深冷除湿器5、设置在所述初冷除湿器4前端的预冷除湿器3、设置在所述深冷除湿器5后端的回热器7，以及设置在所述回热器7后端的加热器8和加湿喷头；所述初冷除湿器4和所述深冷除湿器5分别通过一制冷机与冷却塔22连接；所述预冷除湿器4和所述回热器7通过一循环水泵17形成循环回路，热交换介质在所述循环回路中流动；所述加热器8与工业余热连通，所述加湿喷头与外部蒸汽或者水15连通；所述预冷除湿器3通过第一切换阀23和第二切换阀24分别连通到所述循环回路和工业余热16；对应所述预冷除湿器3、初冷除湿器4、深冷除湿器5、回热器7、加热器8和加湿喷头分别设置有温度传感器10和湿度传感器11。
19.其中，所述预冷除湿器3、初冷除湿器4、深冷除湿器5、回热器7、加热器8内设置有旁通阀(未示出)；夏季高温高湿空气经过滤器1从进风口2依次进入到所述预冷除湿器3、初冷除湿器4、深冷除湿器5、回热器7进行除湿、热交换，再通过所述加热器8内的旁通阀进入
到鼓风机，所述预冷除湿器3通过第一切换阀23和第二切换阀24与所述循环回路连通；冬季低温低湿空气经所述过滤器1后从所述进风口2输送到所述预冷除湿器3，通过所述初冷除湿器4、所述深冷除湿器5和所述回热器7内的旁通阀输送到所述加湿喷头和所述加热器8，所述预冷除湿器3通过第一切换阀23和第二切换阀24与工业余热16连通；在所述预冷除湿器3、加热器8和加湿喷头进行热交换和加湿后进入所述鼓风机。
20.夏季工作时，第一切换阀23开启，第二切换阀24关闭，使得预冷除湿器3、回热器7形成封闭循环回路；通过开启加热器8的旁通阀，使得空气可以低阻力通过加热器8，空气阻力小于50pa。
21.冬季工作时，第一切换阀23关闭，第二切换阀24开启，使得预冷除湿器3与工业余热连通，相当于一个加热器；开启初冷除湿器4、深冷除湿器5、回热器7的旁通阀，使得空气可以低阻力通过初冷除湿器4、深冷除湿器5、回热器7，空气阻力小于50pa。
22.其中，所述温度传感器10和所述湿度传感器11通过所述plc控制器12与所述电动调节阀14和所述变频器18连接；所述温度传感器10通过所述控制器13与所述加热器8连接。控制器可以选用一个或者多个，如stm32系列微处理器等。
23.其中，对应所述预冷除湿器3、所述初冷除湿器4和所述深冷除湿器5设置有冷凝箱25。
24.可选的，所述预冷除湿器3、初冷除湿器4、深冷除湿器5、回热器7、加热器8是铜串铝表冷器。铜串铝表冷器可以是现有的铜串铝翅片表冷器，利用热交换媒介(氟利昂等)在铜管和散热翅片之间与空气进行热交换。散热翅片分为波浪型与曲折型两种，高精度冲模经二次翻边冲制而成。接触面积大，增强翅片强度，及空气扰流效果，铝材质采用含铝纯度达99.97％左右，排管亦为高纯度无缝紫铜管，纯度99％以上，总体耐用，不易破裂腐蚀。
25.具体地，夏季高温高湿时期，大气经过滤器1，再通过进风口2进入机组，会在机组内通过预冷除湿器3、初冷除湿器4、深冷除湿器5、回热器7、加热器8，初冷除湿器4、深冷除湿器5分别通过第一制冷机21、第二制冷机20对高温高湿空气进行降温、除湿，然后再通过回热器7、加热器8对低温空气进行加热，从而达到既能除湿、又能提高空气进鼓风机的温度的目的。预冷除湿器3与回热器7之间增加了可控制的循环水泵17，回热器7的热水与从深冷除湿器5出来的冷空气进行热交换以后，水的温度降低，通过循环水泵17给预冷除湿器3提供冷源，冷水与进入预冷除湿器3的高温高湿空气进行热交换，空气温度湿度降低，进入到初冷除湿器4，同时冷水温度升高，通过闭式循环水泵进入到回热器7，再与从深冷除湿器5出来的冷空气进行热交换，形成一个闭式循环回路。一般情况下，35℃左右的高温高湿空气进入到预冷除湿器3后，温度下降为27
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28℃，然后依次通过初冷除湿器4和深冷除湿器5，温度下降为8
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11℃，绝对湿度为8
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10g/nm3，若直接进入到鼓风机，是100％饱和空气，温度也偏低。初冷除湿器4和深冷除湿器5的冷水温度为5
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7℃。通过循环回路上的回热器与温度为8
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11℃、绝对湿度为8
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10g/nm3的冷空气进行热交换后，空气温度回升到25
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27℃左右，而且变成相对湿度35％左右的干空气。
26.冬季低温低湿时期，为满足高炉生产对湿度温度的要求，需先关闭切换阀23。大气经过滤器1进行过滤后，再通过进风口2进入机组后，工业余热16进入预冷除湿器3对低温低湿空气进行加热，提高空气含湿能力，再由温度传感器10和湿度传感器11通过plc控制器12调节第一电动调节阀14来控制第一加湿喷头6喷水量或者喷蒸汽量，温度传感器10通过控
制器13来控制加热器8的加热温度，第二加湿喷头9和第二电动调节阀19工作原理与第一加湿喷头6一样，这样可以更好的满足高炉稳定生产的湿度、温度要求。本实用新型的加热器8，夏季除湿时不工作，打开旁通阀即可，冬季加湿时就变为一个纯粹的加热器使用。一般情况下，5℃的冬季低温低湿空气进入恒温恒湿处理后可以达到温度为20℃的非饱和空气进入到鼓风机。根据企业生产环境需要，可以设置多个加热器和多个加湿喷头，从而满足温度和湿度要求。
27.实施例1
28.如图2所示，本实用新型实施例提供了一种高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统，包括变频器18、plc控制器12以及设置在预冷除湿器、回热器上的至少两个温度传感器10，所述预冷除湿器和所述回热器通过一循环水泵17形成循环回路，热交换介质在所述循环回路中流动；所述温度传感器10和所述变频器18分别与所述plc控制器12连接，所述变频器18连接驱动循环水泵17。
29.具体的，所述plc控制器12向所述变频器18输出启动信号和频率给定信号，所述变频器18通过所述频率给定信号驱动所述循环水泵17。
30.具体的，所述变频器18还包括反馈电流信号、状态反馈信号以及频率反馈信号的采集单元，所述反馈电流信号、所述状态反馈信号以及所述频率反馈信号传输到所述plc控制器12。
31.具体的，所述温度传感器10将所述预冷除湿器、所述回热器上的温度信号反馈到所述plc控制器12，所述plc控制器12通过所述温度信号修正所述频率给定信号。
32.具体的，所述变频器18还包括一故障报警信号的采集单元，所述故障报警信号传输到所述plc控制器12。
33.可选的，所述变频器18通过一电源开关26与主电路连接，所述主电路上设置有用于设备总体控制的另一电源开关26。
34.本实用新型实施例的高炉鼓风无级恒温恒湿设备温度闭环控制系统，通过温度传感器实时获取预冷除湿器、回热器的温度信号，根据温度信号通过plc控制器改变频率给定信号，变频器通过频率给定信号驱动循环水泵，使得通过预冷除湿器和回热器的空气温度处于预设区间，达到了温度精确控制功能，进一步提升热交换的效率，从回热器进入到鼓风机的空气的温度和湿度能够可以保持在一个相对恒定区间，经过除湿和加热以后，空气绝对湿度在8g/nm3左右，相对湿度35％左右，温度25℃左右，从而节约高炉焦炭或者节约热风炉煤气。
35.在本实用新型专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“排”、“列”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型专利新型的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型专利的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如
两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在实用新型专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型专利中的具体含义。
38.在本实用新型专利中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。