Способ автоматического управления режимами сжигания топлива и рециркуляции продуктов сгорания в проходной термической печи

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Я юг gggp

Р У уГ t

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4769019/02 (22) 23,10,89 (46) 07.08.92. Бюл. М 29 (71) Нижнеднепровский трубопрокатный завод им.Карла Либкнехта и Днепропетровский металлургический институт (72) А.Г,Чайка, Н,П.Свинолобов, Г.А.Бибик, В.К.Гулый, M,Ï.Ìèðîøíè÷åíêî, В.И.Терентьев, В,И.Гуданец, Б.А.Резниченко, В.НтУмеренков, В.Г.Киричок, А,Л.Фарбер и

А, В.Фоменко. (56) Авторское свидетельство СССР

hL 273250, кл, С 2 l О 9/70, 1970. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВ ЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА И РЕЦИРКУЛЯЦИИ ПРОДУКТОВ

СГОРАНИЯ В ПРОХОДНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ, (57) Изобретейие относится к нагреву металлических изделий, преимущественно йизкоИзобретение относится к нагреву металлических изделий, преимущественно низкотемпературному нагреву, в частности, при термической обработке, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленностии.

Цель изобретения — повышение качества нагрева металла и эффективности использования топлива.

На чертеже приведена схема реализации способа автоматического управления режимом сжигания топлива и рециркуляции,, Ж,„, 1752794 Al (я)л С 21 D 11/00, 9/70, F 27 D 19/00 температурному нагреву, в частности, при термической обработке, и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и другйх отраслях промышленности. Цель изобретения— повышение качества нагрева металла и эффективности использования топлива.

Осуществляют связанное регулирование расхода дутья и суммарного расхода воздуха с дутьем, при этом фактическое значение второго параметра выполняют как произведение расхода дутья и относительной концентрации кислорода в нем. Заданные значения регулируемых параметров вычисляют как произведения расхода топлива и заданного удельного расхода соответственно дутья или воздуха, значения которых определяют по соответствующим формулам в зависимости от заданйых значений козффи., циента расхода воздуха и кратйости рециркуляции газов. 1 ил, (л продуктов сгорания в проходной термической печи.

Схема включает расходомеры 1 и 2 топлива и дутья, газоанализатор 3 для измере- Фь ния концентрации кислорода в дутье, дутьеаое устройство сдымосос) 4. задатчик о удельного расхода воздуха, задатчик 6 удельного расхода дутья, множительные óñтройства 7, сумматоры 8, регулятор 9 суммарного расхода воздуха с дутьем, регулятор 10 расхода дутья. исполнительные механизмы 11 и 12, дроссельные регулирующие органы 13 и 14.

1752794

Расходомерами служат дифманометры-расхадомеры в комплекте с сужающими устройствами; установленными в трубопроводах топлива и дутья. Выходные электрические сигналы расходомера топлива и задатчиков удельного расхода дутья и суммарного расхода воздуха с дутьем попарно перемножаются с помощью соответствующих функциональных блоков 7, например, типа БВО; Аналогично перемножаются сигналы расходомера дутья и газоанализатора, Входной сигнал регулятора суммарного расхода воздуха с дутьем формируется за счет вычитания из сигнала произведения расхода топлива и заданного удельного расхода воздуха сигнала произведения расхода дутья и относительной концентрации кислорода в дутье (или доли воздуха в нем).

Это осуществляется сравнением электриче. ских сигналов, пропорциональных указанным произведениям. Таким образом, этот сигнал получается путем сравнения сигналов. заданного расхода воздуха на сжигание топлива и фактического расхода воздуха с дутьем. .Входной сигнал регулятора расхода дутья формируется за счет вычитайия из сигнала произведения расхода топлива и заданного удельного расхода дутья сигнала расходомера дутья, что осуществляется путем сравнения с0ответствующих электрических сигналов.

Под относительной концентрацией.кис, лорода в дутье понимается отношение измеряемой газоанализатором концентрации кислорода в дутье Og к концентрацйи кислорода в воздухе 02 . Это отношение выражает долю воздуха в составе дутья. Поэтому умножение его на расходдутья даетсуммар. ный расход воздуха с дутьем.

Таким образом, сигнал, получаемый от газоанализатора, выражает относительную концентрацию кислорода в дутье (или долю воздуха в нем) в том случае, когда верхний предел его шкалы равен 02в, а нижний равен нулю, при этом шкала прибора, естест.венно, должна быть линейной.

Сущность изобретения заключается в осуществлении регулирования новой совокупности режимных параметров, а именно суммарного расхода воздуха в составе дутья и общего расхода дутья, который используют в качестве регулируемого режимного параметра вместо расхода продуктов сгорания в печи, вычислении заданных значений регулируемых параметров как произведения расхода топлива и заданного удельного расхода воздуха или дутья, опре делении заданных удельных расходов воздуха и дутья в зависимости оТ регламентируемых значений критериев и и К, а именно в зависимости от наименьшего значения

5 коэффициента расхода воздуха, обеспечивающего полное сжигание топлива (поп,) и технологически необходимого значения кратности рециркуляции (К,), достаточного для обеспечения регламентируемой равно10 мерности нагрева металла, Кроме того, в качестве алгоритма используют определе ния заданных удельных. расходов воздуха (! д ) и дутья (з ) зависимостей

15 Ls =Lp (Êç(ïопт-1)+1; дв д(К 1)+ в где Ь вЂ” заданный удельный расход воздуха

20 (на единицу топлива);

Lp — теоретически необходимый (стехи-. ометрический) объем воздуха на единицу. топлива; попт — минимальное (оптимальное) зна25 чение коэффициент расхода воздуха для обеспечения полного сжигания топлива;

Кв — заданное значение кратности ðåциркуляции для обеспечения технологически необходимой температуры продуктов

30 сгорания;

L," — заданйый удельный pacxo.l дутья (на единицу топлива),;

Vp" — объем продуктов сгорания единицы топлива, соответствующий стехиометри35 ческому расходов воздуха.

Простейший йуть вывода указанных зависимостей состоит в следующем, С учетом того, что кратность рециркуляции К определяет во сколько раз увели40 чивается объем .продуктов сгорания, приходящихся на единицу топлива Чдр, за счет разбавления их рециркулирующими газами

45 Vg=K(vp +l î (n-1)), необходимый удельный расход дутья при заданной кратности рециркуляции Кз составляет

Ь" =Vд — Vî"+l-о =Vî"(Êç-1)+

+ Lo (Кв(п-1)+1).

55 Из последнего выражения видно, что необходимый удельный расход воздуха в составе дутья определяется зависимоСтью 1

1752794

Как указано выше, оптимальность ис- Это обеспечивает стабильную темперапользования топлива для рассматриваемых туру горения, высокую равномерность напечей заключается в обеспечении режима грева металлических изделий и улучшение его полного сжигания при минимально воз- использования топлива, можном коэффициенте расхода воздуха 5 .Способ применим также при раздель(Попт) ной подаче воздуха и возвращаемых газов

В итоге получаем, что .. индивидуальными дутьевыми устройствами с последующим их смешением.

La =Le (Кз(попт-1)+1j, 10 Формула изобретения -з =Vo (Кз 1)+ -з

Способ автоматического управления

Предусмотренная способом управле- режимами сжигания топлива и рецйркуляния одновременная стабилизация коэффи- ции продуктов сгорания в проходной термициента расхода воздуха и и кратности 15 ческой печи путем изменения расхода рециркуляции К обеспе-;ивает стабилиэа- . воздуха и возвращаемых газов, составляюцию как температуры горения, так и состава щих дутье, в зависимости от расхода топлипродуктов сгорания топлива, ва, отличающийся тем, что, с целью

Система автоматического управления повышения качества нагрева металла и эфработает следующим образом., 20 фективности использования топлива, доПри неизменном расходе топлива сис- полнительно измеряют расход дутья и тема находится в равновесии, содержание в нем кислорода. определяют

При мере изменения расхода топлива, расход кислорода в дутье умножением раснапример его уменьшения, вызванного из- хода дутья на содержание кислорода в дутье " менением сортамента нагреваемых изде- 25 и изменяют расход воздуха в зависимости лий, регулятор 9 суммарного расхода от разности между произведением расховоздуха с дутьем с помощью исполнитель- да топлива на удельный расход воздуха и ного механизма 11 и регулирующего органа расходом кислорода в дутье, расход воз13 уменьшает подачу воздуха пропорцио- вращаемых газов изменяют в зависимости напьноуменьшениюсигнала расходомера1 30 от разности между произведением расхотоплива. Одновременно регулятор10расхо- да топлива на заданный удельный расход да дутья с помощью своих исполнительного дутья и расходом дутья, при этом задэнмеханизма 12 и регулирующего органа 14 ный удельный расход дутья и заданный . уменьшает подачу возвращаемых газов, удельный расход воздуха. вычисляют по стремясь обеспечить равенство фактиче- 35 математическим выражениям;

Ского и заданного расходов дутья.

Процесс сокращения расхода воз- Ь = о (Кз(попт-1)+1), вращаемых газов. вызывает повторные срабатывания регулятора 9 суммарного Ь" =Vo (Ê3-1)+L>, расхода воздуха c дутьем, который увели- 40 чивает подачу последнего пропорцио- rpeL> -заданныйудельныйрасходвоздуха нально уменьшению расхода воздуха в (на единицу топлива); составе возвращаемых газов. Этим он Lo — теоретически необходимый-(стехивынуждает регулятор 10 расхода дутья ометрический) обьем воздуха на единицу дополнительно сократить подачу возвра- 45 топлива; щаемых газов. попт — минимальное (оптимальное)

Воздействуя таким образом один на значение коэффициента расхода воздуха другого, регуляторы приводят систему в для обеспечения полного сжигания топравновесие, достигаемое при установлении лива; заданных состава продуктов сгорания и 50 К вЂ” заданное значение кратности рекратности их рециркуляции. циркуляции для обеспечения технологичеАналогично, при увеличении расхода ски необходимой температуры продуктов топлива система автоматического управле- сгорания; ния благодаря действию обоих регуляторов L3 — заданный удельный расход дутья повышает расходы как воздуха., так и воз- 55 (на единицу топлива); вращаемых газов, обеспечивая заданный Чо — обьем продукт в сгорания единисостав продуктов сгорания и заданную цы топлива, соответствующий стехиометри- кратность их рециркуляции., ческому расходу воздуха.

1752794

Составитель О, Фомина

Техред М,Моргентал Корректор Л. Лукач

Редактор Н. Гунько

Производственно-иЗдательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2735 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5