专利名称：余热发电玻璃窑的窑压控制方法
技术领域：
本发明涉及玻璃生产线上的控制方法，尤其是设置有余热烟道的余热发电玻璃 窑的窑压控制方法。
背景技术：
玻璃生产中窑压控制微正压4.7Pa，偏差控制在士0.3Pa，所以对窑内压力测量的 精确水平和控制灵敏要求都极其苛刻，而天气变化、风力大小、季节变化、空气湿度都 会影响窑压。玻璃生产线中，玻璃窑产生的高温烟气通过蓄热池进行热交换后进入主烟道， 再依次通过调节闸板阀、大闸板阀进入烟囱，靠烟囱的自然抽力排入大气。排入大气的 烟气带有较高的热量，为了充分利用这部分热力，达到节能减排的目的，现有的生产线 均设置了用于烟气余热发电的余热烟道。余热烟道一端同调节闸板阀和大闸板阀之间的主烟道连通，另一端与大闸板阀 和烟囱之间的主烟道连通。关闭大闸板阀，主烟道内的高温烟气在通过调节闸板阀后进 入余热烟道，然后依次通过设置在余热烟道上的进口阀、余热锅炉、引风机、出口阀， 然后再次进入主烟道并最终进入烟 排入大气。增加余热烟道后，烟道阻力增加700pa 左右，因此在余热锅炉之后的余热烟道上增加了引风机，以保证烟气流速，稳定窑炉压 力。玻璃生产线主要通过控制系统对调节闸板阀开度的实时调节控制窑压，从而保 证玻璃线的正常生产。控制系统一般采用分布式控制系统，并根据设置于调节闸板阀和 大闸板阀之间的主烟道上的压力传感器对调节闸板阀进行闭环的比例积分微分控制。但 仅通过调节闸板阀控制窑压，在窑压波动较大时，稳压效果差，如在由于换火导致的压 力波动较大时、在气候变化导致的窑压波动大时、在由于窑炉进入后期而导致的蓄热室 阻力增大时等，通过调节闸板阀不能完全稳定窑压。针对上述问题，申请人申请了专利号为ZL 200920303019.8、发明名称为玻璃生 产线余热发电窑压稳定系统的实用新型专利，其引风机采用变频风机，控制系统根据安 装在调节闸板阀和大闸板阀之间的主烟道上的压力传感器反馈的信号，同时对引风机转 速和调节间板阀开度进行调节控制。但在实施过程中，发现上述专利的技术方案虽然对稳压效果有所改善，但依然 不够理想，所存在的问题主要是一、压力传感器设置于调节闸板阀和大闸板阀之间的主烟道上，因此仅能测得 窑外该段主烟道内的风压，但由于受外界气压、锅炉阻力等诸多因素的影响，调节闸板 阀两边的烟气压力是不同的，因此无法保证对窑内压力进行精确控制；二、引风机转速的调节存在一个过程，因此调节时间长，存在较为严重的延 迟；三、调节闸板阀和引风机控制匹配困难，而两者调节效果的叠加极易引起调节过程的振荡；四、换火阶段由于调节闸板阀处于锁定状态，窑内由于燃料燃烧过程压力波动 较为剧烈，引风机的调节延迟无益于改善稳压效果反而会恶化稳压效果，导致窑内压力 的剧烈波动。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种窑压控制精确、稳压速度快的余热发电 玻璃窑的窑压控制方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是余热发电玻璃窑的窑压控制方 法，通过控制系统和压力传感器将玻璃窑内的压力稳定在窑压稳压值；所述控制系统通 过烟道压力传感器测量位于调节间板阀两侧中主烟道一侧的烟道压力、通过窑内压力传 感器测量位于调节闸板阀两侧中玻璃窑一侧的窑内压力；设定对应窑压稳压值时，所述 调节闸板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系，并根据烟道压力和开度的对应关 系通过烟道压力和窑压稳定值设定调节闸板阀开度和其两侧压差的对应关系；当玻璃窑 内的压力变化时，所述控制系统根据烟道压力传感器信号、窑内压力传感器信号确定调 节闸板阀两侧的实测压差，并按设定的调节闸板阀开度和其两侧压差的对应关系对调节 闸板阀开度进行控制；所述控制系统根据其对调节闸板阀的调节信号按调节闸板阀开 度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系确定烟道压力的控制值，并根据烟道压力的控制 值、烟道压力传感器信号对引风机进行控制。本发明的有益效果是控制系统根据调节闸板阀两侧的实际压差决定调节闸板 阀的开度，根据开度调节信号、开度和烟道压力的对应关系，同时确定了对应窑压稳压 值时，烟道压力的控制值；控制系统根据烟道压力的控制值、实测压力对引风机进行控 制，控制烟道压力与调节闸板阀开度对应的压差相适应，从而保证了窑内的压力趋于窑 压稳压值，进而实现窑压的稳定。通过压差、开度、窑压、烟道压力之间相互对应的关 系，实现了调节闸板阀和引风机的匹配工作，避免了调节闸板阀和引风机调节效果的叠 加，避免了调节过程的振荡，因此稳压速度快。所有对应关系的设定均对应稳压值，因 此窑压控制精确。本方案通过增加原有控制系统的传感器数量，配合控制方法的优化实 现快速的稳压效果，改动小，实现成本低。进一步的，所述控制系统对引风机和调节闸板阀的控制同步启动。进一步的，根据调节闸板阀开度和压差的对应关系，设定斜率最大点对应的开 度为稳定开度；当窑内压力稳定后，控制系统将调节闸板阀开度调节至稳定开度、控制 引风机将烟道压力稳定在稳定开度所对应的烟道压力。进一步的，设定以稳定开度为中心的20%的调节闸板阀开度范围为控制系统对 调节闸板阀开度调节的控制范围。作为一种优选方案，所述控制系统对调节闸板阀开度调节的控制范围为调节闸 板阀60% 80%的开度，所述稳定开度为调节闸板阀70%的开度。作为一种优选方案，所述调节闸板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系 通过实测确定。进一步的，玻璃窑换火时，控制系统锁定调节闸板阀、控制引风机恒定频率运行。进一步的，设定对应玻璃窑启动时的引风机启动延时时间。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进一步说明。本发明的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，通过控制系统和压力传感器将玻璃 窑内的压力稳定在窑压稳压值；所述控制系统通过烟道压力传感器测量位于调节闸板阀 两侧中主烟道一侧的烟道压力、通过窑内压力传感器测量位于调节闸板阀两侧中玻璃窑 一侧的窑内压力；设定对应窑压稳压值时，所述调节间板阀开度和其主烟道一侧烟道压 力的对应关系，并根据烟道压力和开度的对应关系通过烟道压力和窑压稳定值设定调节 闸板阀开度和其两侧压差的对应关系；当玻璃窑内的压力变化时，所述控制系统根据烟 道压力传感器信号、窑内压力传感器信号确定调节闸板阀两侧的实测压差，并按设定的 调节闸板阀开度和其两侧压差的对应关系对调节闸板阀开度进行控制；所述控制系统根 据其对调节间板阀的调节信号按调节间板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系确 定烟道压力的控制值，并根据烟道压力的控制值、烟道压力传感器信号对引风机进行控 制。当窑压变化时，引起调节闸板阀两侧压差变化，控制系统控制调节闸板阀开度 与该压差相适应、控制引风机将烟道压力稳定在与该开度相适应的压力，通过烟道压力 和压差的稳定，稳定窑内压力。调节闸板阀各开度与两侧压差的对应关系、调节闸板 阀各开度与烟道压力的对应关系均按照窑压稳压值设定，从而保证了烟道压力和压差的 稳定后，对应的窑内压力即为窑压稳压值，进而实现将玻璃窑内的压力稳定在窑压稳压 值。因此，通过压差、开度、窑压、烟道压力之间相对应的关系，实现了调节闸板 阀和引风机的匹配工作，避免了调节闸板阀和引风机调节效果的叠加，避免了调节过程 的振荡，因此稳压速度快。所有控制均对应稳压值，因此窑压控制精确。本方案对现有 控制系统仅仅增加传感器数量，配合控制方法的优化实现快速的稳压效果，改动小，实 现成本低。由于窑压变化时，调节闸板阀的调节启动后，烟道压力的变化存在一定的滞 后，因此进一步的，所述控制系统对引风机和调节闸板阀的控制同步启动。通过引风机 的同步开启，能减弱引风机调节延迟对窑压控制的影响，加速稳压速度。当然，根据具 体设备工作特性的不同，也可以设置成延迟或提前开启，以实现调节闸板阀和引风机工 作的最佳匹配效果。进一步的，为了进一步加快稳压速度，根据调节闸板阀开度和压差的对应关 系，设定斜率最大点对应的开度为稳定开度；当窑内压力稳定后，控制系统将调节闸板 阀开度调节至稳定开度、控制引风机将烟道压力稳定在稳定开度所对应的烟道压力。调 节闸板阀在稳压后位于稳定开度，当窑压变化再次时，由于该点斜率最大，因此稳压过 程响应速度快、稳压速度快。为了方便调节闸板阀在稳压后复位至稳定开度，加快调节闸板阀的复位速度， 最终加快稳压速度，设定以稳定开度为中心的20%的调节闸板阀开度范围为控制系统对调节闸板阀开度调节的控制范围。而稳定开度的存在也避免了调节范围的用尽。窑内压力相同时，开度的整个调节范围内，开度最大时对应压差最小、最小时 对应压差最大，其通过压差的影响对稳压速度造成影响。开度调节过程中，开度较大 时，调节闸板阀两侧气压接近相等，压差变化率受压差变化范围的影响而减小；而开度 较小时，压差变化率受气流量的限制而减小。因此，调节闸板阀开度和压差的对应关系 曲线，两端斜率均减小，甚至出现“死区”的状况。同时，压差和开度的关系曲线受相 关结构、气阻、环境温度和风速等的影响，存在漂移。窑压的控制及其苛刻，在稳定工作时，其控制和波动范围通常较小；同时，由 于所选择20%的范围斜率大，20%的开度范围覆盖大部分的压差变化范围，因此将20% 的开度范围作为实际的开度控制范围足够用于窑压的稳压调节。调节闸板阀过大的开度 调节范围无助于稳压速度的改善，反而会由于闸板调节动作过大增加响应时间，减缓稳 压过程，也不利于调节闸板阀开度复位至稳定开度。同时，20%的实际开度调节范围， 能避免过大的范围容易在曲线漂移后覆盖斜率较小的部分，因此能够避免、弱化关系曲 线漂移所造成的影响，增强系统的可靠性、可控性。因此该范围，压差变化最为迅速， 调节闸板阀响应快，大大加快了稳压过程。根据不同条件测定的关系曲线也是不同的，稳定开度在设定时，均根据一个具 体测定的关系曲线选择，因此，在选择开度的实际控制范围时，应综合考虑窑压的实际 波动范围、调节闸板阀的响应速度、关系曲线的漂移情况等的影响。具体的，根据工程 试验的结果，所述控制系统对调节闸板阀开度调节的控制范围为调节闸板阀60% 80% 的开度，所述稳定开度为调节闸板阀70%的开度。该范围的线性关系好，能保证成比例 调节，控制效果更好。且该范围覆盖了大部分设备情况、环境情况下的最佳范围，进一 步避免关系曲线漂移所造成的影响，增强系统的可靠性、可控性、适应性。当然根据实 际的设备情况、环境情况等，具体选择的稳定开度和开度控制范围可以是不同的，以实 现控制的最优化。所述调节间板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系可以根据理论计算确 定。但考虑到影响因素较多，最好的，所述调节闸板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的 对应关系通过实测确定。根据烟道压力和开度的对应关系通过烟道压力和窑压稳定值设 定调节闸板阀开度和其两侧压差的对应关系，可以直接针对控制系统进行设定，也可以 通过控制系统在执行时实时设定。最好的，在设定完成调节间板阀开度和其主烟道一侧 烟道压力的对应关系后，控制系统自动完成调节闸板阀开度和其两侧压差的对应关系的 设定。在玻璃生产中，每隔20分钟就要换火，在换火过程中，窑内温度会发生很大变 化，这需要在换火后及时的补偿。在换火补偿时，窑内压力会突然下降，如果压力降的 过低，就会产生负压，使外部灰尘进入窑内，使玻璃液含砂量增大，对玻璃品质产生很 大影响；窑压也可能升高，窑压过高对窑体产生破坏作用，会直接威胁生产安全。为 避免调节过程的滞后加剧窑压变化的剧烈程度，玻璃窑换火时，控制系统锁定调节闸板 阀、控制引风机恒定频率运行。具体的，控制系统可以根据窑炉控制系统的换火信号进 行控制。玻璃窑启动时，窑压变化剧烈，同上所述，为了保证窑炉的启动，设定对应玻璃窑启动时的引风机启动延时时间。
权利要求
1.余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于通过控制系统和压力传感器将玻 璃窑内的压力稳定在窑压稳压值；所述控制系统通过烟道压力传感器测量位于调节间板阀两侧中主烟道一侧的烟道压 力、通过窑内压力传感器测量位于调节闸板阀两侧中玻璃窑一侧的窑内压力；设定对应 窑压稳压值时，所述调节闸板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系，并根据烟道 压力和开度的对应关系通过烟道压力和窑压稳定值设定调节闸板阀开度和其两侧压差的 对应关系；当玻璃窑内的压力变化时，所述控制系统根据烟道压力传感器信号、窑内压力传感 器信号确定调节闸板阀两侧的实测压差，并按设定的调节闸板阀开度和其两侧压差的对 应关系对调节间板阀开度进行控制；所述控制系统根据其对调节间板阀的调节信号按调 节闸板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系确定烟道压力的控制值，并根据烟道 压力的控制值、烟道压力传感器信号对引风机进行控制。
2.如权利要求1所述的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于所述控制系 统对弓I风机和调节闸板阀的控制同步启动。
3.如权利要求1或2所述的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于根据调节 闸板阀开度和压差的对应关系，设定斜率最大点对应的开度为稳定开度；当窑内压力稳 定后，控制系统将调节间板阀开度调节至稳定开度、控制引风机将烟道压力稳定在稳定 开度所对应的烟道压力。
4.如权利要求3所述的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于设定以稳定 开度为中心的20%的调节闸板阀开度范围为控制系统对调节闸板阀开度调节的控制范 围。
5.如权利要求4所述的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于所述控制系 统对调节闸板阀开度调节的控制范围为调节闸板阀60% 80%的开度，所述稳定开度为 调节闸板阀70%的开度。
6.如权利要求1所述的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于所述调节闸 板阀开度和其主烟道一侧烟道压力的对应关系通过实测确定。
7.如权利要求1所述的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于玻璃窑换火 时，控制系统锁定调节闸板阀、控制引风机恒定频率运行。
8.如权利要求1所述的余热发电玻璃窑的窑压控制方法，其特征在于设定对应玻 璃窑启动时的引风机启动延时时间。
全文摘要
本发明涉及玻璃生产线上的控制方法，提供了一种余热发电玻璃窑的窑压控制方法，控制系统通过烟道压力传感器测量烟道压力、通过窑内压力传感器测量窑内压力；设定对应窑压稳压值时，调节闸板阀开度和烟道压力的对应关系、开度和调节闸板阀两侧压差的对应关系；控制系统根据实测压差按设定的开度和两侧压差的对应关系对开度进行控制；控制系统根据其对调节闸板阀的调节信号按开度和烟道压力的对应关系确定烟道压力控制值，根据烟道压力的控制值、实测值对引风机进行控制。通过压差、开度、窑压、烟道压力的对应关系，匹配调节闸板阀和引风机的工作，避免调节过程的振荡，因此稳压速度快，窑压控制精确。适用于余热发玻璃窑的窑压控制。
文档编号C03B5/16GK102010116SQ201010523579
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者石瑞祥, 肖峰, 许开颜, 黄浩 申请人:成都四通新能源技术有限公司