专利名称：一种用于套筒窑的能耗监控系统及控制方法
技术领域：
本发明属于自动控制技术领域，尤其是涉及一种应用于套筒石灰窑的能耗监控系统。
背景技术：
套筒石灰窑是石灰窑的一种，具有热耗低，石灰活性度高，结构简单，燃料适应性强的特点，与传统的石灰窑相比，石灰在环形空间内煅烧，气流分布更均勻，窑内无冷却设备，故障率低，易于维护。适用于钢铁行业利用焦炉煤气以及电石、化工行业利用电石炉尾气等技术，生产高质量石灰。套筒石灰窑的生产过程通过自动化控制完成，以达到提高石灰质量和节能的目的，从而煅烧出高质量的活性石灰。套筒石灰窑主要靠气体燃烧释放热量来煅烧石灰，套筒石灰窑所使用的的气体燃料为转炉煤气或高炉、焦炉混合煤气。以往煅烧石灰主要是依据原有设计单位给的理论工艺参数范围和职工现场实际经验结合来调整各个工艺参数，生产出合格的生石灰，但是在这个过程中，缺少能耗的实时监控，只有月度结算时才能了解能耗情况，使得能耗忽高忽低，并浪费了大量的能源。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种新型实时套筒窑能耗监控系统及该系统的控制方法，在保证石灰窑煅烧产品质量的前提下，最大程度的降低能耗。为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案:
一种用于套筒窑的能耗监控系统，包括PLC控制系统及与PLC控制系统相连的上位机，还包括分别与PLC控制系统相连的煤气热值仪、超声波流量仪和风机。一种用于套筒窑的能耗监控系统的控制方法，包括如下步骤:PLC系统收集参数的步骤，通过参数判断出煤气种类的步骤，计算所需的各种数值的步骤，在上位机上显示计算结果的步骤。作为本发明的一种技术方案，所述PLC系统收集参数的步骤为:煤气热值仪、超声波流量计和各个风机，分别将热值、煤气流量值以及各风机电流值送入到PLC控制系统。作为本发明的一种技术方案，所述通过参数判断出煤气种类的步骤为:当热值小于混转煤判断值时，则表示使用的是转煤，当热值大于混转煤判断值时则表示使用的是混煤。作为本发明的一种技术方案，所述PLC系统中包括转煤计时器和混煤计时器，所述计算所需的各种参数的步骤具体为:当使用转煤时，转煤计时器开始计时，转煤电耗和转煤流量开始累积，同时混煤计时器复位清零；当使用混煤时，混煤计时器开始计时，混煤电耗、混煤流量开始累积，同时转煤计时器复位清零。作为本发明的一种优选方案，所述混转煤判断值为2000kcal/m3。由于采用了上述的技术方案，本发明能够记录煤气消耗和电耗等数值，并能根据这些数值绘制出历史曲线图，从而确定吨灰煤气使用量和风机开度等工艺参数，以便选择最佳工艺参数，并固化工艺模型，大大提高了生产效率，降低能耗，并为将来进一步改进工艺流程奠定了坚实的基础。
图1为本发明提供用于套筒窑的能耗监控系统结构示意图。图2为用于套筒窑的能耗监控系统的控制方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式
仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。实施例一:
由于套筒窑煅烧石灰主要的消耗能源为电能和煤气，而在实际应用中煤气分为转炉煤气(以下简称为转煤)和混合煤气(以下简称为混煤，混煤由高炉煤气和焦炉煤气组成)，为了在计算消耗能源时区分不同的煤气种类，因此还需获得热值参数，能够确定需要采集的参数为煤气流量、消耗电能和热值，热值和煤气流量值分别可以通过煤气热值仪和超声波流量计获得，其中电能消耗主要由几个风机耗电组成，因此需要将风机的电流信号接入PLC控制系统。由此构建如图1所示的用于套筒窑的能耗监控系统，包括与煤气热值仪、超声波流量仪和风机连接的PLC控制系统以及与PLC控制系统相连的上位机，所述上位机上安装有组态软件。用于套筒窑的能耗监控系统进行运作时，包括如下步骤:首先由PLC系统收集参数，然后通过上述参数判断出煤气种类，计时器计时并计算所需的各种数值，再将参数在上位机上显示出来，控制方法流程如图2所示。具体的说，PLC系统通过煤气热值仪、超声波流量计和各个风机得到将热值、煤气瞬时流量值以及各风机电流值，通过上述参数判断出煤气种类的过程为判断当热值小于混转煤判断值时，则表示使用的是转煤，当热值大于混转煤判断值时则表示使用的是混煤；
混转煤判断值根据经验值设定，一般可设定为2000kcal/m3。PLC中内设有转煤计时器tl和混煤计时器t2，计时器计时并计算所需的各种参数的步骤具体为:当使用转煤时，转煤计时器tl开始计时，转煤电耗和转煤流量开始累积，同时混煤计时器t2复位清零。所述转煤累积值LI (m3) = / dzl*dt (zl代表转煤瞬时流量m3/h),转煤电耗Wl (kwh)=wl+w2+...+wN (wl、w2...wN代表不同风机电耗,N为正整数)。当使用混煤时，混煤计时器t2开始计时，混煤电耗和混煤流量开始累积，同时转煤计时器tl复位清零。
所述混煤累积值L2 (m3) = / dz2*dt (z2代表混煤瞬时流量m3/h)，混煤电耗W2 (kwh)=wl+w2+...+wN (wl、w2...wN代表不同风机电耗，N为正整数)。
各风机电耗wN=Pt = f dPdt = f UXdIdt,其中U和λ为常数,wN计量单位为 kwh。每天产量c在PLC中预先设定，使用转煤作为能源时分别应得到的产量为Cl和使用混煤作为能源时分别应得到的产量为c2 (产量单位为吨)。通过组态软件将上述累计转煤累积值L1、转煤电耗累积值W1、混煤累积值L1、混煤电耗累积值Wl在主控画面显示出来。另外还需在上位机上显示每千克石灰热耗g、天产量C，以及使用转煤和混煤作为能源时分别应得到的产量Cl和C2。每千克石灰热耗g在PLC中预先设定。此外，还能将上述转煤累积值L1、转煤电耗累积值Wl除以对应的产量Cl，得出使用转煤吨灰煤气使用量ml和吨灰电耗al ;混煤累积值L2、混煤电耗累积值W2除以对应的产量c2，得出使用混煤吨灰煤气使用量m2和吨灰电耗a2，并将这些数值显示在上位机上。每千克石灰热耗g=煤气流量*煤气热值/产量/1000*Y，计算时每千克石灰热耗单位为kcal/kg，煤气流量的单位为m3/h，煤气热值单位为kcal/m3，产量单位为t，Y为比例系数，大于O并小于1，Y=石灰吸收热量/煤气供热量，通过PLC收集到的煤气流量和煤气热值以及预先设定好的每千克石灰热耗g能够运算出Y，Y越大则说明能耗转化效率高，因此本系统收集和运算得到的参数和数值能够为后期调整工艺参数提供参考。上述显示的各种参数和数值通过组态软件计入历史记录曲线图，并可在上位机上将数值和历史记录曲线图显示出来。当天产量设定为480t时，使用转煤5小时后，根据上述各运算公式，得出如表I所
示的数值，这些数值在上位机上显示并计入历史记录曲线图中:
权利要求
1.一种用于套筒窑的能耗监控系统，包括PLC控制系统及与PLC控制系统相连的上位机，其特征在于:还包括分别与PLC控制系统相连的煤气热值仪、超声波流量仪和风机。
2.根据权利要求1所述的套筒窑的能耗监控系统的控制方法，包括如下步骤:PLC系统收集参数的步骤，通过参数判断出煤气种类的步骤，计算所需的各种数值的步骤，在上位机上显示计算结果的步骤。
3.根据权利要求2所述的套筒窑的能耗监控系统的控制方法，其特征在于，所述PLC系统收集参数的步骤为:煤气热值仪、超声波流量计和各个风机，分别将热值、煤气流量值以及各风机电流值送入到PLC控制系统。
4.根据权利要求2所述的套筒窑的能耗监控系统的控制方法，其特征在于，所述通过参数判断出煤气种类的步骤为:当热值小于混转煤判断值时，则表示使用的是转煤，当热值大于混转煤判断值时则表示使用的是混煤。
5.根据权利要求4所述的套筒窑的能耗监控系统的控制方法，其特征在于:所述混转煤判断值为2000kcal/m3。
6.根据权利要求2或4所述的套筒窑的能耗监控系统的控制方法，其特征在于:所述PLC系统中包括转煤计时器和混煤计时器，所述计算所需的各种参数的步骤具体为:当使用转煤时，转煤计时器开始计时，转煤电耗和转煤流量开始累积，同时混煤计时器复位清零；当使用混煤时，混煤计时器开始计时，混煤电耗、混煤流量开始累积，同时转煤计时器复位 清零。
全文摘要
本发明公开了一种新型实时套筒窑能耗监控系统及控制方法，在保证石灰窑煅烧产品质量的前提下，最大程度的降低能耗。本发明提供的用于套筒窑的能耗监控系统，包括PLC控制系统及与PLC控制系统相连的上位机，还包括分别与PLC控制系统相连的煤气热值仪、超声波流量仪和风机。本发明还提供了一种用于套筒窑的能耗监控系统的控制方法，包括如下步骤PLC系统收集参数的步骤，通过参数判断出煤气种类的步骤，计算所需的各种数值的步骤，在上位机上显示计算结果的步骤。
文档编号F27D19/00GK103073203SQ20121051528
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月5日 优先权日2012年12月5日
发明者高英杰, 胡荣卓, 邢赞根 申请人:南京梅山冶金发展有限公司, 上海梅山钢铁股份有限公司