Способ автоматического управления сжиганием топлива в рециркуляционной печи и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК C21D11/00 F27D19/00 

ме1)птеЛ1)И()ГО преобра-зопателя

лл дутья на зону и nejru renH сигналов

блока кот1т1)оля смешивания, а выход

1252365

расхо- дополнительного множительно1-о блока соединен с входом регулятора рагхо- дя дутья на зону.

Изобретение относится к металлургии, в частности к методам и средствам управления сжиганием топлива в рециркуляционных печах для нагрева и термообработки металла, и может быть использоиано для автоматизации многоз ошшх печей с нредварительным смешиванием топлива.

Цель изобретения - сокращение удельного расхода топлива и обеспе- чение технологической адгезионной способности окалины при нагреве.

На чертеже представлена блок-схема устройства автоматического управления С7 иганием топлива в одной из зон рециркуляционной печи,с,помощью которого осуществляется способ.

Устро1 и:тпо содержит на каждую зону измерительнрлй преобразователь 1 расхода топлива, измерительный преоб разователь 2 расхода дутья, задатчик 3 удельного расхода кислорода, изме- ртггапьный преобразователь 4 содержания кислорода в дутье, множительный блок 5, к входу которого подсое- динены преобразователь 1 расхода топлива и задатчик 3, множительньш блок 6 определения фактического содержания кислорода, к входам которого подсоединены преобразователи 2 и А со- ответст)енно расхода дутья и содержания кислорода в дутье, а выход которого подсоединен на вход регулятора 7 (с сумматором на входе), к другому входу которого подсоединен вы- ход множительного блока 5. Выход регулятора 7 подсоединен к исполнитель ному механизму 8 с исполнительным органом 9 расхода дутья. Устройство также содержит блок 10 контроля сме- шивания, выход которого подсоединен к входу блока 11 формирования сигнал коррекции. Причем блок 10 контроля смешивания состоит из измерительных преобразователя 12 расхода сме- шиваемого топлива и преобразователя КЗ расхода дутья на печь, подсоединенных к входу делителя 14. Бл()к 4юр- мирования сигнала коррек1Д1И содержит задатчик 15 удельного расхода кислорода на сжигание смешиваемого томлива, выход которого нодс(единен к входу множительного блока 16, выход которого подсоединен на вход регулятора 7 расхода дутья на зону.

Устройство работает следую 1и1м образом.

При повышении расхода топлива на зону пропорционально увеличивается сигнал с измерительного преобразователя 1 на входе множител нш о блока 5, куда поступает также сигнал с за- датчика 3 удельного расхода кислорода. Увеличенный сигнал передается с множительного блока 5 на регулятор 7 на входе его ноявляется сигнал неба- л анса, регулятор срабатывает и через исполнительный механизм 8 подает им- нульс на исполнительный орган 9, увеличивая нодачу дутья на зону. По мере увеличения подачи дутья происходит увеличение сигнала с выхода измерительного преобразователя 2 расхода дутья на зону и на входе множительного блока 6. Уровень вт.гход.ного сигнала с множительного блока 6, куда подается также сигнал с измерительного преобразователя 4, повышается. Одновременно происходит увеличение сигнала с выхода множительного блока 16, блока 1 I фор1-1ирования сигнала Koppej - ции, где происходит перемножение сиг- напов с измерительного преобразователя 2, задатчика 15 и делителя 14 сигналов блока 10 контроля смешивания. Причем делитепь сигналов формирует на множительный блок по информации от измерительных нреобразо- вателей 12 и 3 расхода смешиваемого топлива и дутья на нечь. Выходной сигнал блока 16 совпадает но знаку с сигналом от множительного блока 5, т.е. с повышением расхода дутья происходит коррекп.ия на увеличение

сиг нлла требуемого расхода кис.гшрода Кс мпенсация сигналов на входе регулятора наблюдается при равенстве сигнала с Н 1хода множительного блока 6 сумме сигналов с множительных блоков 5 и 16.

Таким образом, окончание процесса регулирования подачи дутья соответствует моменту достижения раве 1ства фактического расхода кислорода, по- даваемого .с дутьем на зону и требуемого для сжигания топлива (в том числе смешанного) с заданным удельным расходом.

При уменьшении расхода топлива работа устройства происходит аналогичным образом, обеспечивая умень- niBFiHe величины корректирующего сигнала по MCjie снижения расхода дутья на зону.

С изменением содержания кислорода в дутье изменяется сигнал с измери- тельного преобразователя 4. В множительном блоке 6 происходит его перемножение с сигналом с измерительного нреобразователл 2 расхода дутья на зону и отрабатывается сигнал, пропорциональный изменившемуся фактическому расходу кислорода в дутье. В зависимости от направления изменения содержания кислорода на входе регулятора 7 наблюдается изменение знака разности сигналов. Так, при повьппении концентрации кислорода в дутье сигнал с множительного блока 6 увеличивается (при снижении - уменьшается). Регулятор через исполнительный механизм 8 воздействует на исполнительный орган соответственно в направлении уменьшения (увеличения) подачи дутья. Это приводит к уменьшению (увеличению) сигнала с выхода измерительного преобразователя 2 на входе множительного блока 6 и снижению (новышеним) уровня его выходного сигнала. Ументлпение (увеличение) сигнала с измерительного преобразователя 2 ведот к сн1гжению (повьпле- нию) сигнала на входе, а затем на выходе множител ьнсго блока 16 , подклкгченного к регулятору 7. По зтому сигналу yc-1 poi iCTHO дополнительно корректирует гюдлчу ДУТЬЯ на зону до обеспечения бллаисл с,иг}1ллов с множительных 6ЛГ.1КОВ 5, 6 и 16.

Уве.чнчснис ); схода смешиваемого топлива или -уменьшение расхода дутья на печр. coiipoiii 1 ;пется ростом сигна-

5

10

j 20

30

т- 5

0

5

:к) с измернтетьного преобразователя

1 2 или умен 5шением его с измери- тсль.чого п)еобразователя 3 на входе делителя сигналов блока 10 контроля смешивлр ия и повышением уровня сигнала на его выходе. По этому си1- налу и сигналам с измерительного преобразователя 2 и задатчика 15 множительным блоком 16 блока II формирования сигнала коррекции отрабатывается увеличенный сигнал на вход регулятора 7. Это ведет к отработке регулятором управляющего воздействия через исполнительный механизм 8 на исполнительный орган 9 на увеличение подачи дутья. Сигнал с выхода измерительного преобразователя 2 на входе множительного устройства 6 возраста- ет происходит повьппение уровня сиг- н;1ла на выходе этого множительного устройства и входе регулятора. Увеличение сигнала с измерительного пре- обра:;оиателя 2, кроме того, приводит к дополнительному повышению сигнала, отрабатываемого множительным блоком 16 блока 11 формирования сигнала коррекции. Этим осуществляется дополнительное изменение входного сиг нала регулятора, направленного встречно с множительного блока 6, и корректируется расход дутья на зону..Процесс регулирования продолжается до получения одинаковой величины нроиз- ведения расхода дутья на содержание Кислорода в нем и суммы произведения расхода топлива на удельный расход кислорода на его сжигание и произведение расхода дутья на зону, удельного расхода кислорода на сжигание смешанного топлива и концентрацию топлива в дутье. Сигналы на входе регулятора при этом взаимно компенсируются.

Работа устройства при уменьшении соотношения смешиваемое топливо - дутье на печь, что сопровождается снижением содержания горючих KOMiiotieH- тов в составе дутья, аналогичр{а приведенной для случая его увеличения. Отличие заключается лишь в направлении изменения расхода дутья, а именно, осуществляется снижение о го подачи с пропорциональным изменением корректирующего сигнала.

Коэффициент усиления по попп отрицательной обратной связи в гиг-ге ме объект управления расходом дуп.я - измерительный преобразователь 5125

множитеч1 ный блок b регулятор больше коэ 1)фициента усиления в цепи положительной обратной связи (объект управления расходом дутья - измерительный преобразователь 2 - множительньй блок 16 - регулятор), что обеспечивает усто11чивость системы при любых возмущениях. Качественное сжигание топлива п зонах печи, снижение удельного расхода его и обеспечение техно- логической адгезионно сггособности окалины достигается в э сом случае за счет определения дополнительного расхода кислорода на сжигание горючих компоненгоп, входящих в состав дутья Hfi 30Hi,i, коррекции подачи дуть на величину. пронорпиот1альиу10 этому расходу. иредотвра1де}и1Я подачи избы- точног о К(1личестг а окислителя, в печь и недо:-:ога топлива, а также стабили- зации состава печной атмосферы п технологическом диапазоне.

Осуществляется управление сжиганием топлива в кольцевой печи. Печь ота1тзи1вастся природным газом тепло- той сгорания 34,2 Цж/м. Измеренный расход топлива по зонам при номинальной производигельнос и составляет 150, 100 и 75 м /ч. Удельный расход кислорода по зонам 2,5; 2,0; 1,6 м кислорода на 1 м топлива. Подача дутья на печь в количестве 10000 м / осуществляется эксг-аустером. Содержание кис гторода в дуть( 16%. На смешивание подается 400 M V природного газа. Расход дутья по зонам составляет 6250, 2500 и 1250 При этом с дутьем в зоны подается 1000, 400 и .00 кислорода, что обеспечивает сжигание топлива, поступаю- щего в зоны, и т(п1 числе с дутьем, с заданными удельными расходами кис- лор(5да ,

При ИЗМСИС5ГИИ

,

условии эксплуатации печи I, поиьппнипе производитоль- ности печи, упеличепие подсосов воздуха по дымовому тракту, падение дан- ления смешиваемого топлива) устаиав-- линаются следующие параметры: расход TotuniBa по зонам 305, 225 и 175 м-/ч дутье на печь 10000 , п том числе по зонам 6250, 2300 и 1250 . Ocyiuiicтпл лют измерение расходов смептиваемог о топлива (300 дутья на печь (10000 м /ч) и на зоны (6250, 2500 и 1250 ), топлива на зоны (305, 225 и 175 м- /ч), концентрации кислорода в дутье (18%) и

определяют концентр.зцию топлива в дутье по соотношению расходов смеигивае мого топлива и дутья на печь , 300

-0,03 или 3Z). IT-ремможением

100000

копцентрации топлива в дутье, расхода дутья на зоны и уде аьного расхода кислорода определяют потребное количество кислорода на с;кигание топлива, поступающего с ; , тьем (469; 150 и 60 м- / ..).

Перег.ножеиием расхода топлива и уя,(. лы1ого расхода кислорода определяют тpeбye iый расхо;;, ;;1слорода на его сжигание (763; 450 и 280 ). По расходу дутья и копцентрации кислорода 3 нем оценивают фактический расход на зоны (1125; 450 и 225 Затем производят сравнение этих сигналов на входе рег уляторов зон ( 763+ 469-1125; 450+150-450; 280+60- 225 м /ч).; Так как сигнал небаланса составляет по зонам величину,пропор- ц лональную соответственно +176; +150 +115 м /ч, регуляторы зон выдают импульс на повьпчение расхода ду ья.

По мере изме)1ения расхода дутья в процессе регулирования описанные операции повторяются в указанной последовательности до дост г/келия баланса сигналов на входе регулятора. Это соответствует подаче дутья на зоны в количестве 6500, 3470 и 2000 м /ч. При этом расход дутья на печь составляет 11970 , концент- рпция топлива и дутье 0,025 (2,5%) и соблюдается баланс но кислороду т): сбуемому и фактическому. Требуемый Р11СХОД кислорода на сжигание топлива п дутье 407; 174 и 80 сжигание топлива на зошл 763; 450 и 280 м /ч. Фактически с дутьем подается на зоны 1170; 624 и 360 м /ч кислорода, т.е. обеспечивается качественное сжигание тон.ттива с заданньм уде.ольным расходом кислорода.

Применение способа и устройства многозонной рециркуляционной печи с предварительным смешением топлива позволяет предотвратить химический недожог топлива, ноступающего с ду- гьем, и подачу избыточного количества окислителя в печь и, за счет этого, снизить удельный расход топлива на 15-20%, а также обеспечить технологическую адгезионную способность ока.пинь и СНИЗИТ, брак по закатыва- ее в металл.

Дутье на другие зоны печи

I. Способ автоматического управления сжиганием топлива в рециркуляционной печи, включающий из ieиeниe подачи дутья по сигналу отклонения произведения расхода топлива на заданный удельный расход кислорода от произведения расхода дутья на кон- центра1р ю кислорода в нем, отличающийся тем, что, с целью сокращения удельного расхода топлива и обеспечения технологической адгезионной способности окалииы при нагреве, дополнительно определяют концентрацию топлива в дутье и по ней регулируют подачу дутья на зоны печи, причем подачу дутья на каждую зону изменяют прямо пропорционально произведению удельного расхода кислорода на сжигание смешиваемого топлива в каждой зоне, расхода дутья в зону и концентрации топлива в нем, при этом концентра1Ц{ю топлива в дутье определяют по соотношению расходов смешиваемого топлива и дутья на печь. 2. Устройство для автоматического управления сжиганием топлива в рециркуляционной печи, содержащее на каждую зону печи последовательно соединенные измерительный преобразователь расхода топлива, первый множительный блок с подсоединенным к его входу задатчиком удельного расхода кислорода, регулятор с сумматором на входе, соединенный через исполнительный механизм с исполнительным органом расхода дутья, причем второй вход регулятора соединен с вторым множительным блоком, входы которого соединены с измерительными преобразователями расхода дутья и содержания 1 кислорода в нем, отличающее- с я тем, что, с целью сокращения удельного расхода топлива и обеспечения технологической адгезионной способности окалины при нагреве, оно снабжено блоком контроля смешивания топлива и дутья на печь и блоками формирования коррекции по количеству зон печи, причем блок контроля смешивания топлива и дутья на печь состоит из делителя сигналов с подсоединенными к его входам измеритель- ньпчи преобразователями расхода смешиваемого топлива и дутья на печь, а блок формирования сигнала коррекции каждой зоны содержит задятчик удельного расхода кислорода на сжигание смешиваемого топлива и дополнительный множительный блок, входы которого соединены с выходами задат- чика удельного расхода кислорода на сжигание смешиваемого топлива, из(Л 10 ел N9 Од Од СЛ