Способ автоматического управления режимом нагрева металла в печи с защитной атмосферой Советский патент 1982 года по МПК C21D9/00 F23C9/00 

регулИРУЮ1ДИЙ орган 12 в цепи сеточного смещения лгьмпового .высокочаатотного генератора 13 в электрической цепи температурной ступени, лампо вый генератор 14, регулирующий орган. 15 в цепи конверсионной ступени клем1 1ы 16 подвода низкочастотной энергии к электродам обеих ступеней горелки, блок 17 сравнения электрических сигналов, характеризующих соответствие подводимой в ступени горелки электрической мощности температуре и составу атмосферы заданным их значениям, исполнительный механизм 18, оказывающий воздействие на пропорционирующее устройство газовоздушного тракта конверсионной ступени горелки.

способ осуществляется следующим образом.

Для безокислительного нагрева металла при температуре поверх ности металла выше 600-700 С необходима защитная атмосфера. Для в процессе нагрева производят снижение Ы от 1 до 0,25-0,35. При этом с целью экономического и рационального потребления природного газа расходуют его преимущественно , на технологическое (а не энергетическое) сжигание, получая методом конверсии восстановительный , реализуя при этом процесс конверсии и с максимально возможной полнотой,

- т.е. получая газ,по составу близкий к равновесному. Последнее возможно только при достаточном энергообеспечении процесса и достижении определенной температуры. Подвод дополнительной энергии на протекание процесса конверсии осуществляется в предлагаемом способе посредством первой разрядной ступени (конверсионной) . Температура, при которой достигается высокая степень конверсии метана с получением равновесного состава продуктов горения, зависит от коэффициента расхода воздуха. Эта .зависимость приведена в таблице.

о&разом, регулирование остава технологического газа в перой ступени горелки сопровождается зменением температуры газа на вы- 35 оде первой ступени.

Технологическое требование подержания определенной., температуры в рабочем пространстве, например постоянной, выполняется работой второй дп ступени горелки за счет подвода электрической энергии в эту ступень. В связи с этим вторая ступень горелки во время регулирования d также работает в переменном режиме, нагревая газ до нужной темпе затуры и компен- 5 сируя ту переменную температурную разность, которая вызвала изменением температуры в первой ступени вследствие уменьшения d.

Таким обрааом, первая ступень го- 50 релки обеспечивает требуемый состав. Но при этом .имеется отклонение температуры газа от заданной температуры. Вторая ступень устраняет это температурное отклонение, обес1 ечивая55 ПОСТОЯНСТВО1 температуры печи или изменение его по какому-либо закону, формирование которого осуществляется под действием изменения t.

При осуществлении предлагаемого 60 способа функции блоков 8 и 9 выполняют программные задатчики, содержащие задание параметров t и dL во времени в виде зависимостей t(f) и d-Cu) . Вместо ol может быть паЕ аметр 45

концентрации одного или нескольких компонентов. Сравнивающее устройство содержащееся в каждом блоке, вырабатывает сигнал о расхождении значения ot (блок 9) и t (блок 8) п заданными значениями ci(V.) и t(C) .

Сигнал о несоответствии состава в печи заданному составу передается на исполнительный механизм 18, .который, воздействуя на регулировочную аппаратуру расхода воздуха, устраняет это несоответствие. Новому значению сС должно соответствовать другое значение t, и РЭД.Ч (в соответствии с таблицей) . Поэтому сигнгш с блока 9 поступает одновременно и наблок 17, который производит проверку соответствия А и подводимой . в первую ступень электрической мощности. А именно при изменении oL осуществляется корректировка подводимой электрической мощности в соответствии с содержащейся в бло-; ке 17 зависимостью Рэ;у, (d.) или Рали-f Ci) f яе С. - концентрация контролируемого компоне та. При этом достигается равновесный состав продуктов конверсии и соответствующая этому равновесиютемпература t Сигнал о корректировке 9Л.1 поступает в блок 17 на регулирующий ор, ган 15. Последний воздействует на ламповый генератор 14, изменяя количество генерируемой им высококачественной энергии и подводимой в разрядный участок первой ступени электрической мощности из сети от клемм 16. Сигнал о несоответствии температуры газа на выходе из горелки t ее заданному значению tCf) вырабаты вается в сравнивающем устройстве блока 8 в виде разности температур i которая может быть положительной или отрицательной Информация о знаке разности температур и ее абсолютной величине поступает на блок 17, который содержит программный задатчик tg, (Р j,,jj) . Обеспечение подвода необ ходимого количества электрической энергии Pj осуаествляется совокупно тью обеих разрядных ступеней горелки, т.е. Pj.P,| + РЧ, В результате че го в блоке 17 формируется закон об изменении подводимой во вторую ступень электрической мощности. Фо1 1ирование этого управляющего воздействия осуществляется под действием существующего отклбйения ее заданного значения с учетом : изменения t в результате регулирование , т.е. в виде . (tii,t, где (d), т.е. P((t,j,a) Величина Р зависит от температуры печи в данный момент и от режима работы конверсионной ступени горелки. Сигнал об изменении Р вырабатывается в виде дра лРа-др,, так как Ря Pj,- , где P5.(t I,)- содержациеся в блоке 17 програм мные задания вел : чины подводимой электрической мо ности в зависиг ю ти от температуры Печи (или темпер .турил газа на вых де из ЭГГ) и oL; iPy, - сигналы корректировки этих величи в результате отклонения соответственно t и d «от их заданных, значений :t(f) и dl (tr) ; APjj. - сигнал корректиро ки PI с учетом по казаний датчиков температуры 6 и состава 7. При этом возможны два случая: а)- ddLCC) Тогда P const АР О Следовательно 4Pi«4J% т.е. управ ляющее воздействие на Pj формируется только под влиянием программы t( и сигнала At блока 8. Если при этом t tCT), то и дРд 0 Следовательно, управляющие воздействия Р, и Pi постоянны, а родвод электрической энергии осуществляется в постоянном режиме. ЕСЛИ t t(t), то 4t, APj. HAP.IJHO равны нулю. При этом управляюиие воздействия по ступеням горелки равны соответственно Р и РЯ + ДРл, 2) jt d(t) Тогда Р т const и dP constj 0 Отедовательно, ДРд-ДР «f (t,.«t) , т.е. управля{зщее воздействие на Р формируется под влиянием сигналов обоих измерительных блоков 8 и 9. При (V)f и .i Тогда АР. Управляюп(ие воздействия по ступеням равны Pi + ЛР. и Ра - APi При ), , АР j«0 и ДРв О Управляющие воздействия равны РД+АР-, и P( где At, Ad/- поступающие в блок 17 сигналы о несоответствии измеряемых величин t и «L их заданным значениям t.(t) и ). Таким образом, в блоке 17 осуществляется отбор информации об изменении подводимой электрической мощности в первую ступень горелки и передача ее в. управляющий контур второй ступени. Это позволяет исключить влияние инерции обьекта регулирования на управление процессом нагрева по двум параметрам (t и cL). В результате регулирование температуры осуществляется с предварением, .не дожидаясь пока изменения ct и Р оказываются на показаниях датчика текшературы 6. В процессе регулирования величины подводимой в разрядные участки электрической мсмцности высокочастотные генераторы температурного и конверсионного контуров работают в режиме усилителей. Пример. Управление. нагрева необходш-ю провести в соответствии с зс1данными режимами изменения температур металла, г.аза, печи и состава печной атмосферы. Нагрев металла до производят в продуктах полного сгорания при d 1, а нагрев от 600 до 1200с- в беэокислительной атмосфере. Температурный режим нагрева металла обус-. ловливает изменения d . Снижение d Производится в данном случае ступенчато, хотя возможно и непрерывное регулирование oL. Нагрев металла по указанному ре жиму t обеспечивается температурой печи tn, которая определяется температурой газа-теплоносителя ta, полученной на выходе двухразрядной ЭГГ. Работа первой ступени ЭГГ в режиме конверсии происходит при определенной температуре t, обусловленной знaчeниe oL (как это показано ранее в таблице). Для конкретных конструкций и видов топлива значения t(cl). могут быть определены экспериментально или расчетным путем. Характерной особенностью температуры t является то, что дальнейшее ее повьпае ние практически не вызывает изменения состава продуктов горения и в связи с этим производится при осуществлении предлагаемого способа второй разрядной ступенью электрогазовой горелки (температурной) до уровня ti, обеспечивающего требуемую температуру печи tn(T) и заданный режим tM(t) Таким образом, определяющим режим нагрева металла фактором является температура гаэЪ. tti, регулирование которой осуществляется исходя из следующей зависшюсти t, ( t), t .функция коэффи циента расхода воздуха cL и подводимой в первую ступень электрическойМОЩНОСТИ, т.е. t, f(PM,)) tjj - температура газа на выходе из горелки ta f(P3A.a)V область регулирова(t(-t)ut ния температуры тех нологического газа. Предлагаемый способ автоматичедкого управления режимом нагрева или термообработки в печи с защитной атмосферой позволяет осуществлять эти процессы без окисления и обезуглероживания, интенсифицировать их поскол ку открывает возможность вести техно логический процесс при высоких темп атурах в пределах 1700-2500 с и реулируемом в широких пределах восстаовительном потенциале атмосферы |Ь СО + Но. 5-15 CO, безынерционным регулированием пааметров и существенной экономией оплива на печь. Формула изобретения Способ автоматического управления режимом нагрева металла в печи с защитной атмосферой, включающий автоматическое регулирование состава и температуры печной атмосфери по раздельным каналам, о т л-и ч аю щи и с я тем, что, с целью повышения точности регулирования состава и температуры печной атмосферы по заданной программе, управление осуществляют изменением режю1а работы двухступеачатой электрогазовой горелки с независимым подводом электрической энергии в разрядный участок. каждой ступени, при этом регулирование состава печной атмосферы осуществляют изменением расходавоздуха при одновременном соответствующем изменении количества подводимой в первую конверсионную ступень электрической энергии, а регулирование теготературы осуществляют изменением количества электроэнергии, подаваеглой во вторую температурную ступень горелки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Vf 3575398, кл. 26336, 1973. Ь :