Устройство для управления тепловой работой рециркуляционной проходной печи Советский патент 1982 года по МПК C21D11/00 

I

Изобретение относится к металлургии, 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 связанное регулирование расходавоздуха и расхода продуктов сгорания ij.

Устройство требует измерения расхода возвращаемых газов, что при малой скорости их движения в рециркуляционном контуре приводит к большим погрешностям. Техническая реализация системы требует использования множительных устройств, что усложняет аппаратурное решение системы, е 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-суамлке (печи) и теплоносителя, поступающего из топки в рабочий объем печи, а также исполнительные органы расхода топлива и рециркулята.

Упpaвлe мe температурой в рабочем объеме печи осуществляется изменением расхода топлива на сжигание в топ10ке, а температурой теплоносителя изменением расхода вторичного воздуха (рециркулята), подаваемого в топку.

Измерительный преобразователь тем15пературы в рабочем объеме печи сое-динен с блоком управления температурой в рабочем объеме печи и исполнительным органом расхода топлива. Измерительный преобразователь темпе20ратуры теплоносителя связан с блоком управления температурой теплоносителя и с исполнительным органом расхода рециркулята.

393

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 расхода рециркулята. Температура теплонсителя при этом уменьшается до предписанного уровня за счет увеличения количества рециркулята в CMeAi, 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 .

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 неравно8 .4

мерности нагрева обрабатываемых иЗделий и сни :{ение их качества. Кроме того, увеличивается влияние соседних зон на управляемую зону за счет

перетока теплоносителя по рабочему пространству. Наличие перетоков теплоносителя 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 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, 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 топлива 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 упрлпления температурой в рабочем объеме печи и теплоносителя, исполнитель-мые органы 5 и 6 расхода топлива и рециркулята, а также блок 7 коррекции температуры теплоносителя. Блок 3 управления соединен с измерительным преобразователем 1 и исполнительным органом 5. Блок k управления связан с измерительным преобразователем 2 и исполнительным органом 6. Блок 7 коррекции температуры своим входом соединен с выходом измерительного преобразователя 1 температуры в рабо чем объеме печи, а выход - со входом блока k управления температурой теплоносителя. Блок 3 управления тем пературой в рабочем объеме печи состоит из согласующего преобразователя 8, задатчика 9, суммирующего усилителя 10, формирующего устройства 11, усилителя 12 мощности исполнительного механизма 13 Блок k управления температурой теплоносителя состоит из согласующего преобразова.теля 1, задатчика 15, суммирующего усилителя 16, формирующего устройства 17, усилителя 18 мощности, исполнительного механизма 19. Блок 7 коррекции температуры теплоносителя состоит из согласующего 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. VУправление температурой теплоноси теля осуществляется блоком управле ния по сигналу от изме|5ительного пре образователя 2 воздействием на испол нительный орган 6. Предписанное значение температуры теплоносителя на входе в рабочий объем печи изменяется по сигналу от измерительного преобразователя 1 температуры в рабочем объеме печи блоком 7 коррекции возде ствием на блок Ц управления температурой теплоносителя. При снижении температуры в рабочем объеме печи относительно предписанного значения на величину о с измерительного преобразователя 1 температуры в рабочем объеме одновременно поступают сигналы на блок 3 управления температурой в рабочем объеме пеми и блок 7 коррекции температуры теплоносителя. Блок 3 управления повышает расход топлива на сжигание, изменяя положение исполнитeльн j гo органа 5. Блок коррекции 7 формирует сигнал на блок 4 управления об увеличении лредписанного значения температуры теплоносителя на величину д К5, где К - коэффициент, определяемый расчетным способом или экспериментально для конкретного ai- регата. В частности для конвейерных рециркуляционных проходных печей К 0,5-2,0. Учитывая уравнение баланса Q Qj. Qpeu,. получим V у ilU:.i.4 -. m- ipcu,+ u -де Q )ii - тепло, вносимое в рабочий объем теплоносителем, состоящим из смеси продуктов сгорания топлива и рециркулята;Q Р - тепло, вносимое в рабочий объем продуктами сгорания топлива (природного газа); Qpeu, тепло, вносимое в рабочий объем рециркулятом; VjTi - количество теплоносителя; VP - количество продуктов сгорания топлива; гггИреи, теплосодержание продуктов сгорания топлива, теплоносителя и рециркулята соответственно;ui - приращение теплосодержания теплоносителя за счет изменения его температуры на.Д , и - , где К - коэффициент пропорциональности , определяемый теплоемкостью теплоносителя при заданном уровне температуры. Таким образом, при обеспечении подачи необходимого количества тепла в рабочий объем ne4ti расход теплоносителя в случае повышения его темпе- . ратуры на д меньше, чем в случае стабилизации температуры теплоносителя на прежнем уровне. Это способствует уменьшению 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 выбирается таким, чтобы макЫмальная предписанная температура теплоносите ля не превышала допустимого значе- . ния при любых изменениях температуры в рабочем объеме. При превышении температуры в рабочем объеме предписанного значения на блок 7 коррекции поступает сигнал с измерительного преобразователя 1. При этом одновременно со снижением расхода топлива обеспечивается форми рование сигнала на блок управления температурой теплоносителя об уменьшении предписанного значения температуры теплоносителя. При требуемом снижении вводимого в рабочий объем тепла обеспечивается больший, чем в случае работы системы без коррекции, расход теплоносителя. Это обуславливает большую равномерность распределения температур по рабочему объему, улучшение качества тепловой обработки изделий, снижение расходов топлива за счет уменьшения средней за вре мя регулирования температуры в управляемой зоне. Таким образом, при малой тепловой мощности (малых расходах топлива на сжигание) обеспечивается больший, чем в прототипе расход теплоносителя, и, 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. При большой тепловой мощности кор рекции предписанного значения температуры теплоносителя по фактической температуре в рабочем объеме печи приводит к уменьшению по отношению к прототипу расходам теплоноситеф. Это, как уже указывалось, способствует устранению перетоков теплоносителя по рабочему пространству проход ной печ1 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 футеровки в районе камеры горения (топки) при максимальных расходах топлива и снижение температуры ниже тем988 пературы воспламенения природного газа при минимальных расходах. Производственное испытания показали, что использование устройства для управления тепловой работой рециркуляционной проходной печи позволяет снизить расходы топлива на 15-211 и уменьшить брак по термообработке за счет улучшения ведения теплового режима печи на . 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, отличающееся 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 чающееся тем, что блок управления температурой теплоносителя со-CTont 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. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР f 273250, кл. С 21 О 9/70, 1972. 2.Артемьев А.А., Жильцов К.К, Кричевский Г.Я., Соколов В.Н. и Шульга А.А. Цветные металлы, , ff 12. с. 8.