一种炉窑循环气体流量控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种炉窑循环气体流量控制方法。
【背景技术】
[0002] 炉窑是在负压下工作的，利用料车或皮带输送机进行自动装料。为了避免空气渗 入而采用了双门密封系统。石灰石在窑顶通过旋转布料器装入炉窑内部后进行燃烧。在活 性石灰的整个生产过程中，煅烧控制是其中的关键。煅烧是石灰高温分解的关键一步，该工 艺步骤的核心技术是控制燃烧室循环气体的温度和流量范围，具体控制方法是通过控制循 环气体的流量恒定来调节煅烧状况进而保证石灰质量。当石灰石进入炉窑煅烧区时，如果 其煅烧程度较低，石灰石将要在此区完全煅烧，需要吸收较多的热量，循环气体的温度和 流量将下降；当石灰石进入炉窑煅烧区时，如果其煅烧程度较高，石灰石将要在此区完全 煅烧，就需要吸收较少的热量，循环气体的温度和流量将升高。现进入炉窑内部循环气体 主要有三股气流组成。a，炉窑内部冷却空气；b，从炉窑烧嘴进来驱动空气；c，炉窑主排烟 气，见图1。
[0003] 对于三股气流汇合而组成的循环气体系统，应尽早比较气流的输入和输出，计算 气量平衡。且当停止炉窑运行时，必须通过打开远端控制的碟阀重新将进入冷却空气调整 到正常运行值，如果没有这个调节过程，冷却空气管道的温度将在坚炉停止时大大升高，因 为通过关闭燃烧器空气的燃烧器处的阀，流入炉窑内部的空气量的改变会受到影响。炉窑 正常运行时循环气体温度和流量必须保持恒定，石灰的质量主要通过设定和保持循环气体 的温度和流量来实现的，传统控制方法处于手动控制，具体是调节进气流量调节阀和出气 流量调节阀，如循环气体流量不够则需增加进气流量减少出气流量；若循环气体流量过量 则需增加出气流量减少进气流量，由于手动作业，经验性太强，不同的人对参数的调整幅度 及对参数的预判值不同，导致炉窑内部循环气体流量系统稳定性差，调节次数较多，调节过 于频繁，不利于生产。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种炉窑循环气体流量控制方法，该控制方法采用PLC通过 PID调节方式，对炉窑内的循环气体流量进行自动控制，实现循环气体的流量平衡，生产石 灰的质量得到提高，用以解决现有的手动控制方式调整偏差大，导致生产出的石灰的质量 得不到保证的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明的方案是：一种炉窑循环气体流量控制方法，炉窑内部的 气流包括冷却空气、驱动空气以及主排废气，所述的冷却空气、驱动空气以及主排废气在炉 窑内部汇合组成循环气体，该循环气体流量控制方法由PLC通过PID调节方式对炉窑内下 燃烧器循环气体流量、上燃烧器循环气体流量、燃烧室循环气体放散流量以及上套筒循环 气体放散流量进行自动调节，实现循环气体的流量平衡；
[0006] 所述的循环气体流量控制方法包括如下步骤：
[0007] (1)设定下燃烧器、上燃烧器、燃烧室以及上套筒的PID调节参数，并存储在PLC 中；
[0008] (2)根据炉窑生产石灰的日产量、参照热耗、燃气热值、空煤比以及空煤比修正系 数，分别确定下燃烧器循环气体流量设定值、上燃烧器循环气体流量设定值、燃烧室放散流 量设定值以及上套筒放散流量设定值；
[0009] (3)实时检测下燃烧器循环气体流量实际值、上燃烧器循环气体流量实际值、燃烧 室循环气体放散流量实际值以及上套筒循环气体放散流量实际值，将下燃烧器、上燃烧器、 燃烧室以及上套筒对应的PID调节参数发送给各自对应的PID调节器；
[0010] (4)比较下燃烧器和上燃烧器循环气体流量的实际值与设定值，比较上套筒和燃 烧室放散流量的实际值与设定值，并分别输出流量修正值调节上燃烧器、下燃烧器、燃烧室 以及上套筒的调节阀开度，实现对上燃烧器、下燃烧器内的循环气体流量以及燃烧室、上套 筒的循环气体放散流量进行控制；
[0011] (5)如果炉窑内的循环气体流量达到恒定状态，则完成对炉窑循环气体流量的控 制；否则，继续对炉窑内的循环气体的流量进行调节，直到炉窑内的循环气体流量达到恒定 状态。
[0012] 根据本发明所述的控制方法，所述的步骤（1)中，所述PID调节参数包括PID调节 器增益系数、积分时间常数以及微分时间常数。
[0013] 根据本发明所述的控制方法，所述的步骤（2)中，确定下燃烧器循环气体流量设 定值的方法如下：
[0015] 其中，6? = 了?0\1000父!1(^(24\?01)，6?为每小时煤气消耗量，^113/11;
[0016] TH)为每日石灰产量，吨/天；
[0017] HC为每公斤石灰消耗热量，kcal/kg ;
[0018] PCI 为煤气热值，kcal/Nm3 ;
[0019] FTA为空气与煤气的配比，即空煤比；
[0020] F1K为下燃烧器的空煤比修正系数。
[0021] 根据本发明所述的控制方法，所述的步骤（2)中，确定上燃烧器循环气体流量设 定值的方法如下：
[0023] 其中，GF = TPDX 1000XHCV(24XPCI)，GF 为每小时煤气消耗量，Nm3/h ;
[0024] ΤΗ)为每日石灰产量，吨/天；
[0025] HC为每公斤石灰消耗热量，kcal/kg ;
[0026] PCI 为煤气热值，kcal/Nm3 ;
[0027] FTA为空气与煤气的配比，即空煤比；
[0028] F2K为上燃烧器的空煤比修正系数。
[0029] 根据本发明所述的控制方法，所述的步骤（2)中，确定燃烧室循环气体放散流量 设定值的方法如下：
[0031] 其中，FSP = TPDX 1XFK，FSP为下套筒的循环气体流量设定值；
[0032] ΤΗ)为每日石灰产量，吨/天；
[0033] FK为下套筒空煤比修正系数；
[0034] F1SP为下燃烧器循环气体流量的设定值；
[0035] F2SP为上燃烧器循环气体流量的设定值。
[0036] 根据本发明所述的控制方法，所述的步骤（2)中，确定上套筒循环气体放散流量 设定值的方法如下：
[0038] 其中，Tro为每日石灰产量，吨/天；
[0039] F4K为上套筒的空煤比修正系数。
[0040] 根据本发明所述的控制方法，所述下燃烧器的PID调节器增益系数为0. 01，积分 时间常数为10S，微分时间常数为Os ;所述上燃烧器的PID调节器增益系数为0. 005,积分 时间常数为10S，微分时间常数为Os ;燃烧室的PID调节器增益系数为0. 001，积分时间常 数为10s,微分时间常数为Os ;上套筒的PID调节器增益系数为0.001,积分时间常数为 10s，微分时间常数为Os。
[0041] 本发明达到的有益效果：本发明的炉窑循环气体流量计算采用算法模型，控制采 用计算机自动控制后，炉窑生产石灰时，能根据每日所需生产产量，自动调节循环气体流量 分布。确保气流稳定，进而稳定了生产石灰的质量指标。
【附图说明】
[0042] 图1是本发明炉窑生产石灰的工艺流程图；
[0043] 图2是本发明的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0045] 如图1所示，炉窑内的循环气体主要有三股气流组成：a，炉窑内部冷却空气，由电 机Ml、风门F1、电机M2、风门F2组成，主要是对炉窑料仓、窑顶起冷却作用，见图1中的a-1 和 a_2 〇
[0046] b，从炉窑烧嘴进来驱动空气，由电M3、风门F3、电机M4、风门F4、热交换器10、喷射 器11组成，主要是作为炉窑燃烧室动力气源，见图1中的b。
[0047] c，炉窑主排烟气，由风门F5、电机M6、风机7、除尘器8组成，主要是从炉窑窑顶抽 烟气最后经除尘器8向外排放，也是作为炉窑内部产生负压的主动力，见图1中的c。三股 气流在炉窑燃烧室汇合而组成的循环气体系统，在炉窑正常工作时应尽早比较气流的输入 和输出，需计算气量平衡。冷却空气、驱动空气以及主排废气在炉窑内部汇合组成循环气 体。
[0048] 本发明的循环气体流量控制方法由PLC通过PID调节方式对炉窑内下燃烧器循环 气体流量、上燃烧器循环气体流量、燃烧室循环气体放散流量以及上套筒循环气体放散流 量进行自动调节，实现循环气体的流量平衡。如图2所示，本发明的炉窑循环气体流量控制 方法包括如下步骤：
[0049] (1)设定下燃烧器、上燃烧器、燃烧室以及上套筒的PID调节参数，并存储在PLC 中；
[0050] (2)根据炉窑生产石灰的日产量、参照热耗、燃气热值、空煤比以及空煤比修正系 数，分别确定下燃烧器循环气体流量设定值、上燃烧器循环气体流量设定值、燃烧室放散流 量设定值以及上套筒放散流量设定值；
[0051] (3)实时检测下燃烧器循环气体流量实际值、上燃烧器循环气体流量实际值、燃烧 室循环气体放散流量实际值以及上套筒循环气体放散流量实际值，将下燃烧器、上燃烧器、 燃烧室以及上套筒对应的PID调节参数发送给各自对应的PID调节器；
[0052] (4)比较下燃烧器和上燃烧器循环气体流量的实际值与设定值，比较上套筒和燃 烧室放散流量的实际值与设定值，并分别输出流量修正值调节上燃烧器、下燃烧器、燃烧室 以及上套筒的调节阀开度，实现对上燃烧器、下燃烧器内的循环气体流量以及燃烧室、上套 筒的循环气体放散流量进行控制；
[0053] (5)如果炉窑内的循环气体流量达到恒定状态，则完成对炉窑循环气体流量的控 制；否则，继续对炉窑内的循环气体的流量进行调节，直到炉窑内的循环气体流量达到恒定 状态。
[0054] 如图1，本发明对下燃烧器循环气体流量控制是通过PID调节器FIC021控制调节 阀FV021的开度来实现的，下燃烧器的PID调节器增益系数为0. 01，PID调节器积分时间常 数为l〇s，微分时间常数为0,因此，下燃烧器PID调节器采用的传递函数为：
[0056] 为实现炉窑循环气体的流量平衡，对下燃烧器循环气体流量设定值为：
[0058] 其中，GF = TPDX 1000XHCV(24XPCI)，GF 为每小时煤气消耗量，Nm3/h ;TPD 为每 日石灰产量，吨/天；HC为每公斤石灰消耗热量，kcal/kg ;PCI为煤气热值，kcal/Nm3 ;FTA为 空气与煤气的配比，即空煤比；F1K为下燃烧器的空煤比修正系数。
[0059] 本发明对上燃烧器循环气体流量控制是通过PID调节器FIC022控制调节阀FV022 的开度来实现的，上燃烧器的PID调节器增益系数为0.01，PID调节器积分时间常数为10s， 微分时间常数为〇,因此，上燃烧器PID调节器采用的传递函数为：
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