熱風爐燃燒控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熱風爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種熱風爐燃燒控制方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 煉鐵高爐的熱風爐是用于將風加熱到預定溫度，然后將風輸送到高爐，提高高爐 冶煉效率的重要裝置。通常，熱風爐一般按照燃燒-燜爐-送風-燜爐-燃燒的燒爐過程循 環(huán)工作，熱風爐的基本工作原理是：在熱風爐的燃燒期，首先加熱熱風爐的蓄熱室格子磚， 當蓄熱室格子磚被充分加熱后，熱風爐由蓄熱狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗惋L狀態(tài)，在送風期將熱量傳遞 給冷空氣，使得冷空氣被加熱為熱空氣，最后將熱空氣送入煉鐵高爐。
[0003]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種熱風爐燃燒過程的狀態(tài)示意圖，圖1中，橫軸代表 熱風爐燃燒過程經(jīng)歷的時間，縱軸代表溫度，曲線101代表拱頂溫度，曲線102代表煙道溫 度，標號103代表熱風爐燃燒期，包括快燒期1031和蓄熱期1032,標號104代表熱風爐送 風期。如圖1所示，熱風爐的燃燒期103分為快燒期1031和蓄熱期1032。在快燒期1031 內(nèi)，將拱頂溫度101通過燃氣燃燒等手段進行加熱，當拱頂溫度101達到預定最大拱頂溫度 時，熱風爐燃燒過程進入到蓄熱期1032 ;在蓄熱期1032內(nèi)，煙道溫度102逐漸升高，直至達 到規(guī)定的最高煙道溫度。其中，以煙道溫度102是否達到規(guī)定的最高煙道溫度作為衡量熱 風爐蓄熱程度的標準。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，熱風爐的燒爐過程完全由操作人員手動完成。具體地，操作人員一般 根據(jù)熱風爐拱頂溫度的上升情況，通過頻繁調(diào)節(jié)燃氣閥門開度和空氣閥門開度，以增減燃 氣及空氣的流量大小，從而將熱風爐的空燃比調(diào)節(jié)到合適的空燃比，進而控制熱風爐的燒 爐過程。
[0005] 但是這種人工調(diào)節(jié)熱風爐燒爐過程的方法存在如下問題：人工尋找空燃比的時間 較長，且很難尋找到最佳空燃比；另外由于最佳空燃比不斷變化，所以人工判斷、調(diào)節(jié)最佳 空燃比的難度亦在加大；導致調(diào)節(jié)的工作量大，且調(diào)節(jié)的及時性（滯后或超前）和準確性 差，也造成燒爐過程中拱頂溫度波動大，燒爐效果差，影響高爐風溫使用水平；更嚴重地，將 造成燃氣管網(wǎng)壓力的進一步波動和高爐燃氣的極大浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實施例中提供了一種熱風爐燃燒控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的人 工調(diào)節(jié)熱風爐燒爐過程的方法難以尋找到最佳空燃比，導致拱頂溫度波動大，燒爐效果差， 燃氣浪費的問題。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例公開了如下技術(shù)方案：
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種熱風爐燃燒控制方法，該方法包括：預先獲取 燃燒期內(nèi)熱風爐的拱頂溫度、熱風爐的閥門開度以及所述閥門開度對應(yīng)的燃燒控制參數(shù)；
[0009] 判斷所述拱頂溫度、所述閥門開度以及所述燃燒控制參數(shù)是否滿足最佳參數(shù)實例 條件；若滿足所述最佳參數(shù)實例條件，則判定所述燃燒控制參數(shù)為最佳燃燒控制參數(shù)；
[0010] 判斷當前預定時間內(nèi)所述燃燒控制參數(shù)的均值變化量是否大于或等于預設(shè)變化 量閾值，和/或當前預定時間內(nèi)的拱頂溫度連續(xù)下降時間是否達到預定時間；若是，查找與 當前預定時間內(nèi)所述燃燒控制參數(shù)差異度最小的最佳燃燒控制參數(shù)對應(yīng)的閥門開度，設(shè)定 為當前時刻的閥門開度。
[0011] 結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實施方式中，所述燃燒控制參數(shù)包括： 空氣壓力、燃氣壓力、空氣預熱溫度、燃氣預熱溫度和燃氣利用率；
[0012] 所述最佳參數(shù)實例條件包括：在第一預定采樣時間內(nèi)，所述空氣壓力、所述燃氣壓 力、所述空氣預熱溫度、所述燃氣預熱溫度和所述燃氣利用率的均值變化量的絕對值大于 或等于各自的預設(shè)均值變化量閾值；
[0013] 在所述第一預定采用時間內(nèi)，所述空氣壓力、所述燃氣壓力、所述空氣預熱溫度、 所述燃氣預熱溫度和所述燃氣利用率的最大差值小于或等于各自的預設(shè)最大差值閾值；
[0014] 在所述第一預定采樣時間內(nèi)，所述拱頂溫度的均值大于或等于預設(shè)拱頂溫度閾 值；
[0015] 在所述第一預定采樣時間內(nèi)，當前采樣時刻對應(yīng)的拱頂溫度大于前一采樣時刻對 應(yīng)的拱頂溫度；以及在所述第一預定采樣時間內(nèi)，所述空氣閥門開度大于或等于空氣閥門 最大開度的50 %、且所述燃氣閥門開度大于或等于燃氣閥門最大開度的50 %。
[0016] 結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能的實施方式中，當判定所述燃燒控制參 數(shù)為最佳燃燒控制參數(shù)后，還包括：將所述燃燒控制參數(shù)存入到參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫，所述將燃 燒控制參數(shù)存入到參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫，包括：根據(jù)公式：Cl1= sqrt ( Σ ki*(xil-xi2) ~2)，i = 1、2…m，計算所述燃燒控制參數(shù)與所述預存的最佳燃燒控制參數(shù)的差異度；其中，Cl1表示所 述燃燒控制參數(shù)與所述預存的最佳燃燒控制參數(shù)的差異度，m表示所述燃燒控制參數(shù)的參 數(shù)類型的數(shù)量，xil表示第i個參數(shù)類型對應(yīng)的燃燒控制參數(shù)的值，xi2表示第i個參數(shù)類 型對應(yīng)的預存的最佳燃燒控制參數(shù)的值；ki表示第i個參數(shù)類型對應(yīng)的權(quán)值；
[0017] 若所述差異度Cl1大于或等于預設(shè)差異度閾值，則將所述燃燒控制參數(shù)及所述燃燒 控制參數(shù)對應(yīng)的閥門開度存儲到所述參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫中。
[0018] 結(jié)合第一方面，在第一方面的第三種可能的實施方式中，所述查找與當前預定時 間內(nèi)的燃燒控制參數(shù)差異度最小的最佳燃燒控制參數(shù)對應(yīng)的閥門開度，設(shè)定為當前時刻的 閥門開度的步驟，具體包括：根據(jù)公式：d2= sqrt( Σ kn*(xnl-xn2) ~2)，η = 1、2…m，計算 當前預定時間的燃燒控制參數(shù)與所述最佳燃燒控制參數(shù)的差異度；其中，d2表示當前預定 時間的燃燒控制參數(shù)與所述最佳燃燒控制參數(shù)的差異度，m表示所述燃燒控制參數(shù)的參數(shù) 類型的數(shù)量，xnl表示第η個參數(shù)類型對應(yīng)的當前預定時間的燃燒控制參數(shù)的值，xn2表示 第η個參數(shù)類型對應(yīng)的最佳燃燒控制參數(shù)的值；kn表示第η個參數(shù)類型對應(yīng)的權(quán)值；
[0019] 將(12值最小的最佳燃燒控制參數(shù)對應(yīng)的閥門開度設(shè)定為當前時刻的閥門開度。
[0020] 結(jié)合第一方面，在第一方面的第四種可能的實施方式中，在設(shè)定當前時刻的閥門 開度后，還包括：檢測所述熱風爐的燃氣壓力以及所述熱風爐的拱頂溫度；
[0021 ] 根據(jù)所述燃氣壓力的變化率調(diào)節(jié)燃氣閥門開度的變化率，以穩(wěn)定所述拱頂溫度。
[0022] 結(jié)合第一方面的第四種可能的實施方式，在第一方面的第五種可能的實施方式 中，所述根據(jù)所述燃氣壓力的變化率調(diào)節(jié)燃氣閥門開度的變化率的步驟，包括：比較所述燃 氣壓力與預設(shè)燃氣壓力閾值；
[0023] 若所述燃氣壓力小于所述預設(shè)燃氣壓力閾值，根據(jù)所述燃氣壓力的變化率所處范 圍以及拱頂溫度狀態(tài)所共同對應(yīng)的第一燃氣閥門開度調(diào)節(jié)幅度，調(diào)節(jié)所述燃氣閥門開度的 變化率；
[0024] 若所述燃氣壓力大于或等于所述預設(shè)燃氣壓力閾值，根據(jù)所述燃氣壓力的變化率 所處范圍以及所述拱頂溫度狀態(tài)所共同對應(yīng)的第二燃氣閥門開度調(diào)節(jié)幅度，調(diào)節(jié)所述燃氣 閥門開度的變化率。
[0025] 結(jié)合第一方面的第四種可能的實施方式，在第一方面的第六種可能的實施方式 中，所述熱風爐燃燒控制方法還包括：預先獲取第二預定采樣時間內(nèi)的所述拱頂溫度；若 第二預定采樣時間內(nèi)所述拱頂溫度大于預設(shè)拱頂溫度閾值、且所述拱頂溫度連續(xù)上升，則 獲取所述第二預定采樣時間內(nèi)所有采樣時間點下所述拱頂溫度對應(yīng)的空燃比；計算所述所 有采樣時間點下所述拱頂溫度對應(yīng)的空燃比的平均值；將所述空燃比的平均值作為所述熱 風爐的最佳空燃比；根據(jù)所述最佳空燃比及所述熱風爐的燃燒階段，分別確定所述熱風爐 快燒期的空燃比基帶和所述熱風爐蓄熱期的空燃比基帶；根據(jù)所述熱風爐的當前燃燒時刻 所處燃氣階段對應(yīng)的空燃比基帶，調(diào)節(jié)當前燃氣閥門開度。
[0026] 結(jié)合第一方面的第六種可能的實施方式，在第一方面的第七種可能的實施方式 中，所述熱風爐燃燒控制方法還包括：判斷所述熱風爐當前燃燒狀態(tài)對應(yīng)的需求風溫，選擇 與所述需求風溫對應(yīng)的熱風爐的預設(shè)燃氣燃燒速度；
[0027] 根據(jù)所述需求風溫對應(yīng)的預設(shè)燃氣燃燒速度，調(diào)節(jié)所述熱風爐當前燃燒狀態(tài)下的 空氣閥門開度和空氣壓力。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提出了一種熱風爐燃燒控制系統(tǒng)，所述熱風爐燃燒控 制系統(tǒng)包括：獲取單元，用于預先獲取燃燒期內(nèi)熱風爐的拱頂溫度、熱風爐的閥門開度以及 熱風爐的燃燒控制參數(shù)；
[0029] 最佳參數(shù)實例條件判斷單元，用于判斷所述拱頂溫度、所述閥門開度以及所述燃 燒控制參數(shù)是否滿足最佳參數(shù)實例條件；若滿足所述最佳參數(shù)實例條件，則判定所述燃燒 控制參數(shù)為最佳燃燒控制參數(shù)；
[0030] 條件判斷單元，用于判斷當前預定時間內(nèi)所述燃燒控制參數(shù)的均值變化量是否大 于或等于預設(shè)變化量閾值，和/或當前預定時間內(nèi)的拱頂溫度連續(xù)下降時間是否達到預定 時間閾值；
[0031] 閥門開度設(shè)定單元，用于所述條件判斷單元判定當前預定時間內(nèi)燃燒控制參數(shù)的 均值變化量大于或等于預設(shè)變化量閾值和/或拱頂溫度連續(xù)下降時間達到預定時間閾值 時，查找與所述當前預定時間內(nèi)所述燃燒控制參數(shù)差異度最小的最佳燃燒控制參數(shù)對應(yīng)的 閥門開度，設(shè)定為當前時刻的閥門開度。
[0032] 結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能的實施方式中，所述燃燒控制參數(shù)包括： 空氣壓力、燃氣壓力、空氣預熱溫度、燃氣預熱溫度和燃氣利用率；
[0033] 所述最佳參數(shù)實例判斷單元包括：均值變化量判斷子單元，用于在第一預定采樣 時間內(nèi)，判斷所述空氣壓力、所述燃氣壓力、所述空氣預熱溫度、所述燃氣預熱溫度和所述 燃氣利用率的均值變化量的絕對值是否小于或等于各自的預設(shè)均值變化量閾值；
[0034] 最大差值判斷子單元，用于在所述第一預定采樣時間內(nèi)，判斷所述空氣壓力、所述 燃氣壓力、所述空氣預熱溫度、所述燃氣預熱溫度和所述燃氣利用率的最大差值是否小于 或等于各自的預設(shè)最大差值閾值；拱頂溫度判斷子單元，用于在所述第一預定采樣時間內(nèi)， 判斷所述拱頂溫度的均值是否大于或等于預設(shè)拱頂溫度閾值；還用于在所述第一預定采樣 時間內(nèi)，判斷當前采樣時刻對應(yīng)的拱頂溫度是否大于前一采樣時刻對應(yīng)的拱頂溫度；以及 閥門開度判斷子單元，用于在所述第一預定采樣時間內(nèi)，判斷所述空氣閥門開度是否大于 或等于空氣閥門最大開度的50%、且所述燃氣閥門開度是否大于或等于燃氣閥門最大開度 的 50%。
[0035] 結(jié)合第二方面，在第二方面的第二種可能的實施方式中，所述熱風爐燃燒控制系 統(tǒng)還包括：存儲單元，用于將所述最佳燃燒控制參數(shù)存入到參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫中，所述存儲單 元，包括：第一差異度計算子單元，用于根據(jù)公式：(I1= sqrt( Σ ki*(xil-xi2) ~2)，i = 1、 2…m，計算所述最佳燃燒控制參數(shù)與參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫中預存的最佳燃燒控制參數(shù)的差異 度；其中，山表示所述最佳燃燒控制參數(shù)與所述預存的最佳燃燒控制參數(shù)的差異度，m表示 所述最佳燃燒控制參數(shù)的參數(shù)類型的數(shù)量，xil表示第i個參數(shù)類型對應(yīng)的最佳燃燒控制 參數(shù)的值，xi2表示第i個參數(shù)類型對應(yīng)的參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫中預存的最佳燃燒控制參數(shù)的 值；ki表示所述第i個參數(shù)類型對應(yīng)的權(quán)值。
[0036] 參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫存儲子單元，用于若所述差異度計算子單元計算的所述差異度Cl1大于或等于預設(shè)差異度閾值，則將所述最佳燃燒控制參數(shù)及所述最佳燃燒控制參數(shù)對應(yīng)的 閥門開度存儲到所述參數(shù)實例數(shù)據(jù)庫中。
[0037] 結(jié)合第二方面，在第二方面的第三種可能的實施方式中，所述閥門開度設(shè)定單元 包括：第二差異度計算子單元，根據(jù)公式：d2= sqrt( Σ kn*(xnl-xn2) ~2)，η = 1、2···ηι，計 算當前預定時間的燃燒控制參數(shù)與所述最佳燃燒控制參數(shù)的差異度；其中，d2表示當前預 定時間的燃燒控制參數(shù)與所述最佳燃燒控制參數(shù)的差異度，m表示所述燃燒控制參數(shù)的參 數(shù)類型的數(shù)量，xnl表示第η個參數(shù)類型對應(yīng)的當前預定時間的燃燒控制參數(shù)的值，xn2表 示第η個參數(shù)類型對應(yīng)的最