本发明涉及热轧炼钢锅炉气氛调节降低氧化烧损的自动控制系统和方法。
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：统计资料显示,国内轧钢加热炉在加热过程中钢的氧化烧损率一般为1.5～2.5％,由此造成的损失甚至超过燃料消耗的经济损失，同时氧化铁皮还带来其它不利影响:会降低成品表面质量，轧机设备磨损增加；氧化铁皮的导热系数小，使钢加热时间变长，热效率降低；清除氧化铁皮的工作量增加等。降低氧化烧损率的经济效益是显而易见的。可以提高钢材成材率，降低成本，减少轧槽磨损，提高产品表面质量，且由此节约的金属量直接成为企业的纯利润。因此，它是业界一个急需解决的重大课题。技术实现要素：根据本发明的一个方面，提供了一种热轧炼钢锅炉气氛调节降低氧化烧损的自动控制方法，其实现了降低热轧炼钢锅炉的氧化烧损率，采用自动分段气氛调节的方式，采集空气与燃气的流量，以及空气与燃气的浓度，通过计算和专家控制模块进行状态判断，对空燃比进行输出，调节空气和燃气的比例，通过气氛调节使燃烧发生充分燃烧降低热轧炼钢过程中的烧损率。本发明包括总流量采集模块、空气与燃气浓度采集模块、计算模块、专家控制器、空燃比修正模块、空燃比输出模块、等待结束命令模块组成。本发明采用了数值计算和专家控制结合方法，采用实时监测空气和燃气流量、以及空气与燃气浓度，并采用不同的条件判断和专家经验实时修正空燃比的方法，实现了热轧炼钢加热锅炉气氛调节降低氧化烧损的的自动控制，为热轧工艺提高钢材成材率，节能减排，降低成本创造了条件。根据本发明的一个方面，提供了一种热轧炼钢锅炉气氛调节降低氧化烧损的自动控制系统，其特征在于包括：总流量的采集部分，用于采集包括空气和燃气的流量的总流量，一氧化碳浓度和氧气浓度采集模块，用于采集一氧化碳和氧气的浓度，空气理论流量确定模块，用于确定空气理论流量，专家控制模块，用于判断当前运行状态，空燃比修正部分，用于当满足专家控制模块中的专家条件时根据专家控制模块输出的不同条件的判断结果进行空燃比修正，空燃比输出模块，用于将来自空燃比修正部分的空燃比修正结果进行输出，等待结束命令模块，用于判断结束条件是否得到满足，在满足结束条件时结束循环，在不满足结束条件时使操作回到专家控制模块，其中，所述计算模块包括：燃料成分计算部分，用于确定燃料成分中的氢含量nh、炭含量nc、硫含量ns和氧含量no，确定体积总量v总，理论气流量确定部分，用于确定理论气流量，其中需要的氧气总量vo2由如下公式确定：vo2＝(1/4nh+nc+ns-1/2no)(1)理论气流量按下式确定:v空气＝vo2/0.21(2)过剩系数计算部分，其中每座加热炉的每个段的空气流量和煤气流量是独立控制的，其中空气流量是炉内补充的用于助燃的氧气流量，煤气流量是作为燃烧介质的一氧化碳煤气的流量，空气流量和煤气流量均由传感器提供，过剩系数计算部分根据该段的位置设定一个过剩系数值，且最终空燃比＝设定空燃比×过剩系数，即为最终参与控制的空燃比数值；实际空燃比＝瞬时煤气流量/瞬时空气流量，即实际控制中煤气流量和空气流量的实时比值，最后进入结束操作，专家控制模块包括：第一判断部分，用于判断空燃比是否小于预定的最小值，“是”则使处理进入过剩系数修正部分进行过剩系数修正，其中过剩系数修正如下：加热段额定空燃比的过剩系数a1，预热段额定空燃比过剩系数a2，均热段空燃比应过剩系数a3，“否”则使处理进行到第二判断部分，第二判断部分，用于判断空燃比是否小于一个预定的中间值，“是”则使处理进入过剩系数修正部分进行过剩系数修正，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比的过剩系数a4，预热段额定空燃比的过剩系数a5，均热段空燃比应的过剩系数a6，“否”则使处理进行到第三判断部分，第三判断部分，用于判断空燃比是否小于预定的最大值，“是”则使处理进入过剩系数修正部分进行过剩系数修正，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比为系数a7，预热段额定空燃比为系数a8，均热段空燃比应为系数a9，“否”则使处理进行到第四判断部分，第四判断部分，用于判断空燃比是否大于预定的最大值，“是”则进行系数修正，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比的过剩系数a10，预热段额定空燃比的过剩系数a11，均热段空燃比应得过剩系数a12。根据本发明的另一个方面，提供了一种热轧炼钢锅炉气氛调节降低氧化烧损的自动控制方法，其特征在于包括：a)利用采集部分采集包括空气和燃气的流量的总流量，b)利用一氧化碳浓度和氧气浓度采集模块采集一氧化碳和氧气的浓度，c)确定空气理论流量，d)利用专家控制模块判断当前运行状态，e)当满足专家控制模块中的专家条件时根据专家控制模块输出的不同条件的判断结果进行空燃比修正，f)将来自空燃比修正部分的空燃比修正结果进行输出，g)判断结束条件是否得到满足，在满足结束条件时结束循环，在不满足结束条件时使操作回到专家控制模块，其中，所述步骤c)包括：确定燃料成分，包括确定燃料成分中的氢含量nh、炭含量nc、硫含量ns和氧含量no、确定体积总量v总，确定理论气流量，其中需要的氧气总量vo2按下式确定：vo2＝(1/4nh+nc+ns-1/2no)(1)理论气流量按下式确定:v空气＝vo2/0.21(2)确定过剩系数，其中每座加热炉的每个段的空气流量和煤气流量是独立控制的，其中空气流量是炉内补充的用于助燃的氧气流量，煤气流量是作为燃烧介质的一氧化碳煤气的流量，空气流量和煤气流量均由传感器提供，根据该段的位置设定一个过剩系数值，且最终空燃比＝设定空燃比×过剩系数，即为最终参与控制的空燃比数值；实际空燃比＝瞬时煤气流量/瞬时空气流量，指实际控制中，煤气流量和空气流量的实时比值，最后结束操作，所述步骤d)包括：第一判断步骤，判断空燃比是否小于预定的最小值，“是”则使处理进入过剩系数修正部分进行过剩系数修正，其中过剩系数修正如下：加热段额定空燃比为系数a1，预热段额定空燃比为系数a2，均热段空燃比应为系数a3，“否”则使处理进行到第二判断部分，第二判断步骤，判断空燃比是否小于一个预定的中间值，“是”则使处理进入过剩系数修正部分进行过剩系数修正，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比为系数a4，预热段额定空燃比为系数a5，均热段空燃比应为系数a6，“否”则使处理进行到第三判断部分，第三判断步骤，判断空燃比是否小于预定的最大值，“是”则使处理进入过剩系数修正部分进行过剩系数修正，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比为系数a7，预热段额定空燃比为系数a8，均热段空燃比应为系数a9，“否”则使处理进行到第四判断部分，第四判断步骤，判断空燃比是否大于预定的最大值，“是”则进行系数修正，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比为系数a10，预热段额定空燃比为系数a11，均热段空燃比应为系数a12。附图说明图1是根据本发明的一个实施例的系统工作原理图。图2是本发明的计算模块结构图图3是本发明的专家控制模块结构图具体实施方式图1是根据本发明的一个实施例的热轧炼钢锅炉气氛调节降低氧化烧损的自动控制方法的系统工作原理图，其中，主控程序开始(101)后，进行包括空气和燃气的流量的总流量的采集，经过一氧化碳和氧气的浓度采集模块(102)后，由计算模块(104)进行空气理论流量计算。然后通过专家控制模块(105)进行当前运行状态判断。当满足专家控制模块中的专家条件时，将不同条件判断结果输出以进行空燃比修正(106)，将修正结果送至空燃比输出模块(107)进行输出，然后进入等待结束条件模块(108)进行是否结束条件判断，满足控制条件时进入结束模块(109)，结束循环。图2展示的是根据本发明的一个实施例的计算模块(104)的结构图，经开始(201)后，进行燃料成分计算(202)以确定燃料成分氢含量nh、炭含量nc、硫含量ns和氧含量no，确定体积总量v总，再进行理论气流量计算(203)，其中需要的氧气(o2)总量vo2由如下公式确定：vo2＝(1/4nh+nc+ns-1/2no)(1)理论气流量计算:v空气＝vo2/0.21(2)进行过剩系数计算(204)，每座加热炉每个段空气流量和煤气量是独立控制的，可根据该段的位置设定一个过剩系数值；最终空燃比＝设定空燃比×过剩系数，即为最终参与控制的空燃比数值；实际空燃比＝瞬时煤气流量/瞬时空气流量，指实际控制中，煤气流量和空气流量的实时比值。最后进入(205)结束操作。图3展示的是根据本发明的一个实施例的专家控制模块(105)的结构，为判断模块，判断流量阈值，整个流量分为条件1、条件2、条件3、条件4四个部分，每部分的系数都按照不同的条件进行判断选择，开始(301)后，判断(302)空燃比是否小于最小值，“是”则进行系数修正(306)，其中过剩系数修正如下：加热段额定空燃比的过剩系数a1，预热段额定空燃比的过剩系数a2，均热段空燃比应的过剩系数a3。再判断(303)空燃比是否小于中间值，“是”则进行系数修正(306)，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比的过剩系数a4，预热段额定空燃比的过剩系数数a5，均热段空燃比应的过剩系数数a6。再判断(304)空燃比是否小于最大值，“是”则进行系数修正(306)，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比的过剩系数a7，预热段额定空燃比的过剩系数a8，均热段空燃比的过剩系数a9。再判断(305)空燃比是否大于最大值，“是”则进行系数修正(306)，其中控制空燃比的判断过程如下：加热段额定空燃比的过剩系数a10，预热段额定空燃比的过剩系数a11，均热段空燃比的过剩系数a12。接下来进入(306)结束。上述系数a1～a12为专家系数查表值，用于对空燃比的具体调节。表1是根据本发明的专家系数表的一个示例。表1：专家系数表(示例)满足条件1满足条件2满足条件3满足条件4a1＝0.7a4＝0.74a7＝0.83a10＝0.9a2＝0.74a5＝0.78a8＝0.87a11＝0.9a3＝0.91a6＝0.92a9＝0.92a12＝0.92通过过剩系数修正使空燃比减小在一定范围内，避免了氧化还原反应的发生。本发明通过采用数值计算和专家控制结合方法，实时监测空气和燃气流量、以及空气与燃气浓度，并采用不同的条件判断和专家经验实时修正空燃比的方法，实现了热轧炼钢加热锅炉气氛调节降低氧化烧损的的自动控制，减少了钢铁生产过程中的烧损率，同时为钢铁生产过程节省了燃料，在同等消耗下，提高了钢铁的产量，实现了节能、减排、增产的目的。当前第1页12