Устройство для управления тепловой работой рециркуляционной проходной печи

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистические

Рес убп ()931768 (5 I ) Дополнительное к авт. сана-ву (22) Заявлено 02.07. 80 (21) 2949036/22-02 с присоединением заявки,% (23) Вриоритет

Опубликовано 30.05.82, Бюллетень Ме20

Дата опубликования описания 30.05.82 (51)M. Кл.

С 21 О 11/00!

Ьеукарстеопаб комитет

CCCP ае йеаен кэебретеиик к втерыткй (SS) К 621

° 783.224 (088:8) е е v. -„р

Б.ф. Антипов, А.В. Панников, Е.M. Баринош, Б ..Г. Соловей, В.В. Трегубов, В.В. Булычев, В.Д. Яременко, И.И.Иванов и И.В. Пинков, (72) Авторы изобретения

Институт черной металлургии и Выксунский металлургический завод (71) Заявители

\ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ РАБОТОЙ

РЕЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ПРОХОДНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к металлур" гии, в частности к автоматизации рециркуляционных печей.

Известно устройство для автоматического управления режимами сжигания топлива и подачи рециркулирующих продуктов сгорания в нагревательных печах периодического действия, в котором с целью стабилизации давления в рабочем пространстве осуществляют о связанное регулирование расхода воздуха и расхода продуктов сгорания(1) .

Устройство требует измерения рас" хода возвращаемых газов, что при малой скорости их движения в рециркуля35 ционном контуре приводит к большим погрешностям. Техническая реализация системы требует использования множительных устройств, что усложняет аппаратурное решение системы, ее наладку и снижает надежность ее эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее измерительные преобразователи и блоки управления температурой в трубе-сушилке (печи) и теплоносителя, поступающего из топки в рабочий объем печи, а также исполнительные органы расхода топлива и рециркулята.

Управление температурой в рабочем объеме печи осуществляется изменением расхода топлива на сжйгание в топке, а температурой теплоносителяизменением расхода вторичного возду" ха (рециркулята), подаваемого в топку °

Измерительный преобразователь температуры в рабочем объеме печи сое.динен с блоком управления температурой е рабочем объеме печи и исполнительным органом расхода топлива. Измерительный преобразователь температуры теплоносителя связан с блоком управления температурой теплоносителя и с исполнительным органом расхоца рециркулята.

3 93176

1О IS

25 хода рециркулята. Температура теплоно35

55

Известное устройство работает следующим образом. При отклонении температуры в рабочем объеме печи, контролируемой измерительным преобразователем температуры в рабочем объеме печи, от предписанного значения блок управления температурой в рабочем объеме печи воздействует на исполнительный орган расхода топлива.

В зависимости от знака отклонения система обеспечивает увеличение расхода топлива на сжигание при снижении температуры или его уменьшение при превышении температурой в рабочем объеме предписанного значения.

Увеличение расхода топлива на сжигание приводит к росту температуры теплоносителя, повышению температуры в топке, которая может превысить допустимое по стойкости футеровки значение. Поэтому, при превышении температурой теплоносителя предписанного значения, блок управления температурой теплоносителя по сигналу от измерительного преобразователя температуры теплоносителя изменяет положение исполнительного органа рассителя при этом уменьшается до предписанного уровня за счет увеличения количества рециркулята в сме<Ь, увеличивается также общий расход теплоносителя, поступающего в рабочий объем печи до величины, обеспечивающей покрытие теплового дефицита рабочего объема печи.

При снижении расхода топлива на сжигание температура теплоносителя уменьшается и система управления температурой теплоносителя уменьшает количество рециркулята в смеси. Блок управления температурой теплоносителя изменяет положение исполнительного органа расхода рециркулята до тех пор, пока температура теплоносителя не будет равна предписанному значению. При этом уменьшается расход поступающего в рабочий объем печи теплоносителя и температура в нем (2).

Однако при увеличении температуры в рабочем объеме печи устройство резко снижает расход вводимого в рабочий объем теплоносителя. В условиях работы проходной рециркуляционной печи вызывает рост градиента температур как по длине, так и по высоте рабочего объема, усиление неравно30

4в

1S мерности нагрева обрабатываемых иЗделий и снижение их качества. Кроме того, увеличивается влияние соседних зон на управляемую зону за счет перетока теплоносителя по рабочему пространству, Наличие перетоков теп- . лоносителя ведет к увеличению перерегулирования и повышению суммарного расхода топлива на печь.

Цель изобретения — снижение удельных расходов топлива и улучшение качества тепловой обработки изделий в проходных рециркуляционных печах.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления тепловой работой рециркуляционной проходной печи, содержащее измерительные преобразователи и блоки управления температурой в рабочем объеме печи и теплоносителя, исполнительные органы расхода топлива и рециркулята, снабжено блоком коррекции, вход которого соединен выходом измерительного преобразователя температуры в рабочем объеме печи, а выход - со входом блока управления температурой теплоносителя, причем блок коррекции состоит из последовательно соединенных согласующего преобразователя и формирующего блока, а блок управления температурой теплоносителя состоит из последовательно соединенных суммирующего усилителя, формирующего блока, усилителя мощности и исполнительного механизма, выход которого связан с исполнительным органом расхода рециркулята, суммирующий усилитель соединен с выходами задатчика, согласующего преобразователя и блока коррекции, при этом вход согласующего преобразователя соединен с измерительным преобразователем температуры теплоносителя.

Такое техническое решение позволяет обеспечить снижение расхода топлиза и улучшение качества нагрева за счет уменьшения диапазона колебаний расхода теплоносителя при любых расходах топлива, поступающего на сжигание.

На чертеже представлена структурная схема устройства для управления тепловой работой рециркуляционной проходной печи.

Устройство содержит измерительный преобразователь 1 температуры (термопару) в рабочем объеме печи, измерительный преобразователь 2 температуры теплоносителя, блоки 3 и 4 упра 5 9317 пения температурой в рабочем объеме печи и теплоносителя, исполнительные органы 5 и 6 расхода топлива и рециркулята, а также блок 7 коррекции температуры теплоносителя. Блок управления соединен с измерительным преобразователем 1 и исполнительным органом 5. Блок 4 управления связан с измерительным преобразователем 2 и исполнительным органом 6. Блок 7 10 коррекции температуры своим входом соединен с выходом измерительного преобразователя 1 температуры в рабочем объеме печи, а выход - со входом блока 4 управления температурой 15 теплоносителя. Блок 3 управления температурой в рабочем объеме печи состоит из согласующего преобразователя 8, задатчика 9, суммирующего усилителя 10, формирующего устройства щ

11, усилителя 12 мощности исполнительного механизма 13, Блок 4 управления температурой теплоносителя состоит из согласующего преобразователя 14, задатчика 15, суммирующего 25 усилителя 16, формирующего устройства 17, усилителя 18 мощности, исполнительного механизма 19.

Блок 7 коррекции температуры теплоносителя состоит из согласующего Зо преобразователя 20 и формирующего устройства 21.

Устройство работает следующим образом.

Управление температурой в рабочем объеме печи осуществляется блоком 3 управления по сигналу от измерительного преобразователя 1 воздействием на исполнительный орган 5.

Управление температурой теплоносителя осуществляется блоком 4 управления по сигналу от измерительного преобразователя 2 воздействием на исполнительный орган 6. Предписанное зна45 чение температуры теплоносителя на входе в рабочий объем печи изменяется по сигналу от измерительного преобразователя 1 температуры в рабочем объеме печи блоком 7 коррекции воздей50 ствием на блок 4 управления температурой теплоноси тел я .

При снижении температуры в рабочем объеме печи относительно предписанного значения на величину 3 с измерительного преобразователю 1 теы55 пературы в рабочем объеме одновременно поступают сигналы на блок 3 управления температурой в рабочем

6Я 6 объеме печи и блок 7 коррекции температуры теплоносителя. Блок 3 управления повышает расход топлива на сжигание, изменяя положение исполнительного органа 5. Блок коррекции формирует сигнал на блок 4 управления об увеличении предписанного значения температуоы теплоносителя на величину = K5, где К вЂ” коэффициент, определяемый расчетным способом или экспериментально для конкретного агрегата. В частности для конвейерных рециркуляционных проходных печей

К = 0,5 2,0 °

Учитывая уравнение баланса

0t." О.рец получим

1r peu, tYl я рец

-де Q п1 — тепло, вносимое в рабочий объем теплоносителем, состоящим из смеси продуктов сгорания топлива и рециркулята; тепло, вносимое в рабочий объем продуктами сгорания топлива (природного газа); тепло, вносимое в рабочий объем рециркулятом;

Ч П - количество теплоносителя;

Ч - количество продуктов сгорания топлива;

1р 1 1 „ - теплосодержание продуктов сгорания топлива, теплоносителя и рециркулята соответственно; приращение теплосодержания теплоносителя за счет изменения его температуры на.5 .

a i К1ь 7 где К - коэффициент пропорциональности, определяемый теплоемкостью теплоносителя при заданном уровне температуры.

Таким образом, при обеспечении подачи необходимого количества тепла в рабочий объем печи расход теплоносителя в случае повышения его темпе- . ратуры на g меньше, чем в случае стабилизации температуры теплоносителя на прежнем уровне. Это способствует уменьшение перетоков тепла с данной зоны на другие при большой тепловой мощности, устранению возможности нарушения их теплового режима и од- . новременно создает условия нормальной работы футеровки топки (камеры горения), так как значение К выби931768 рается таким, чтобы максимальная предпи санная температура т еплоносителя не превышала допустимого значения при любых изменениях температуры в рабочем объеме. S

При превышении температуры в рабочем объеме предписанного значения на блок 7 коррекции поступает сигнал с измерительного преобразователя 1.

При этом одновременно со снижением 10 расхода топлива обеспечивается формирование сигнала на блок 4 управления температурой теплоносителя об уменьшении предписанного значения температуры теплоносителя. При требуемом 1S снижении вводимого в рабочий объем тепла обеспечивается больший, чем sслучае работы системы без коррекции, расход теплоносителя. Это обуславливает большую равномерность распреде- 20 ления температур по рабочему объему, улучшение качества тепловой обработки изделий, снижение расходов топлиsa за счет уменьшения средней за время регулирования температуры в управ †;2S ляемой зоне.

Таким образом, при малой тепловой мощности (малых расходах топлива на сжигание) обеспечивается больший, чем в прототипе расход теплоносителя, и, Зв следовательно, большая равномерность температур по рабочему объему, более качественный нагрев изделий, а также снижение расхода топлива за счет уменьшения средней за время регули-. рования температуры в зоне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 273250, кл. С 21 0 9/70, 1972.

2. Артемьев А.A.. Жильцов К,К, Кричевский Г.Я., Соколов В.Н. и

Иульга А.А. Цветные металлы, 1974, N 12, с. 8.

При большой тепловой мощности коррекции предписанного значения температуры теплоносителя по фактической

° О температуре в рабочем объеме печи приводит к уменьшению по отношению к прототипу расходам теплоносителя.

Это, как уже указывалось, способствует устранению перетоков теплоноси45 теля по рабочему пространству проходной печи на другие зоны, устранению нарушений их теплового режима и снижению суммарного расхода топлива на печь °

Устройство для управления тепловой работой обеспечивает организацию качественного сжигания топлива во всЕм диапазоне регулирования при любых возмущающих воздействиях и исключает возможность перегрева футеSS ровки в районе камеры горения (топки) при максимальных расходах топлива и снижение температуры ниже температуры воспламенения природного газа при минимальных расходах.

Производственные испытания показали, что использование устройства для управления тепловой работой рециркуляционной проходной печи позволяет снизить расходы топлива на 15-211 и уменьшить брак Ro термообработке за счет улучшения ведения теплового режима печи на 35-403.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства на трех отпускных печах составит 214 тыс.руб. в год. формула изобретения

1.устройство для управления тепловой работой рециркуляционной проходной печи, содержащее измерительные преобразователи и блоки управления температурой в рабочем объеме печи и теплоносителя, исполнительные органы расхода топлива и рециркулята, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения удельных расходов топлива и улучшения качества топливной обработки изделий, оно дополнительно снабжено блоком коррекции, вход которого соединен с выходом измерительного преобразователя температуры в рабочем объеме печи, а выход - со входом блока управления температурой теплоносителя, причем блок коррекции состоит из последовательно соединенных согласующего преобразователя и формирующего блока.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления температурой теплоносителя со-стоит иэ последовательно соединенных суммирующего усилителя, формирующего блока, усилителя мощности и исполнительного механизма, выход которого связан с исполнительным органом расхода рециркулята, суммирующий усилитель соединен с выходами эадатчика, согласующего преобразователя и блока коррекции, при этом вход согласующего преобразователя соединен с измерительным преобразователем температуры теплоносителя.

931768

Составитель А. Голицын

Редактор С. Юско Техред М.Рейвес

Корректор Г. Решетник

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.113035, Москва, 1(-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3667/33

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4