一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法及装置与流程

[0001]
本发明涉及冷连轧立式退火技术领域，尤其涉及一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法及装置。


背景技术：

[0002]
现有产线中的非直燃式退火炉一般未配置在线热值仪，无法对焦炉煤气理论空燃比进行实时分析。这就导致系统在设定理论空燃比时只能设定一个固定的参数。然而，燃气的空燃比随着成分的波动而变化，此时需要考虑燃气成分波动对残氧量的影响。如果，系统设定理论空燃比比实际燃气理论空燃比小，会导致残氧量偏低，出现辐射管腐蚀以及过燃烧现象；残氧量过高会导致的加热效率偏低的问题。
[0003]
因此，目前对非直燃式退火炉的残氧量进行更加有效精确的控制成为了目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

[0004]
鉴于上述问题，本发明提出了一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法及装置，可准确的获取残氧量的设置值，保证残氧量的实际值在安全范围内。
[0005]
第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：
[0006]
一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法，包括：
[0007]
获取燃气成分的燃气配比、残氧量安全下限值和残氧量安全上限值；其中，所述燃气配比包括目标控制值配比、极大热值配比和极小热值配比；所述极大热值配比和所述极小热值配比为燃气成分配比波动时对应的边界值；
[0008]
根据所述目标控制值配比获得设定空燃比，根据所述极大热值配比获得极大空燃比，根据所述极小热值配比获得极小空燃比；
[0009]
根据所述设定空燃比、所述极大空燃比和所述残氧量安全下限值，获得用于设定的残氧量下限值；
[0010]
根据所述设定空燃比、所述极小空燃比和所述残氧量安全上限值，获得用于设定的残氧量上限值。
[0011]
可选的，所述根据所述目标控制值配比获得设定空燃比，根据所述极大热值配比获得极大空燃比，根据所述极小热值配比获得极小空燃比，包括：
[0012]
根据获得所述设定空燃比、所述极大空燃比以及所述极小空燃比；其中，afr
gas
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比；为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的氧气占比；c
i
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的占比；r
i
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的理论空燃比。
[0013]
可选的，所述根据所述设定空燃比、所述极大空燃比和所述残氧量安全下限值，获
得用于设定的残氧量下限值，包括：
[0014]
根据模型获得用于设定的残氧量下限值；其中，e
o2
为残氧量安全下限值，α为极大热值配比时的残氧量系数，r
0max
为极大空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x1为用于设定的残氧量下限值，r
set
为设定空燃比。
[0015]
可选的，所述根据所述设定空燃比、所述极小空燃比和所述残氧量安全上限值，获得用于设定的残氧量上限值，包括：
[0016]
根据模型获得用于设定的残氧量上限值；其中，e
″
o2
为残氧量安全上限值，α为残氧量系数，r
0min
为极小空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x2为用于设定的残氧量上限值，r
set
为设定空燃比。
[0017]
可选的，所述极小空燃比和所述极大空燃比在0.5％～6％之内，且所述残氧量安全上限值的范围为0～8，所述残氧量安全下限值的范围为0～6时，所述残氧量下限值和所述残氧量上限值的范围为3.4～4.6％。
[0018]
第二方面，基于同一发明构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：
[0019]
一种非直燃式退火炉的残氧量控制装置，包括：
[0020]
配比获取模块，用于获取燃气成分的燃气配比、残氧量安全下限值和残氧量安全上限值；其中，所述燃气配比包括目标控制值配比、极大热值配比和极小热值配比；所述极大热值配比和所述极小热值配比为燃气成分配比波动时对应的边界值；
[0021]
空燃比获取模块，用于根据所述目标控制值配比获得设定空燃比，根据所述极大热值配比获得极大空燃比，根据所述极小热值配比获得极小空燃比；
[0022]
第一残氧量获取模块，用于根据所述设定空燃比、所述极大空燃比和所述残氧量安全下限值，获得用于设定的残氧量下限值；
[0023]
第二残氧量获取模块，用于根据所述设定空燃比、所述极小空燃比和所述残氧量安全上限值，获得用于设定的残氧量上限值。
[0024]
可选的，所述空燃比获取模块，具体用于：
[0025]
根据获得所述设定空燃比、所述极大空燃比以及所述极小空燃比；其中，afr
gas
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比；为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的氧气占比；c
i
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的占比；r
i
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的理论空燃比。
[0026]
可选的，所述第一残氧量获取模块，具体用于：
[0027]
根据模型获得用于设定的残氧量下限值；其中，e
′
o2
为残氧量安全下限值，α为极大热值配比时的残氧量系数，r
0max
为极大空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x1为用于设定的残氧量下限值，r
set
为设定空燃比。
[0028]
可选的，所述第二残氧量获取模块，具体用于：
[0029]
根据模型获得用于设定的残氧量上限值；其中，e
′
o2
为残氧量安全上限值，α为残氧量系数，r
0min
为极小空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x2为用于设定的残氧量上限值，r
set
为设定空燃比。
[0030]
可选的，所述极小空燃比和所述极大空燃比在0.5％～6％之内，且所述残氧量安全上限值的范围为0～8，所述残氧量安全下限值的范围为0～6时，所述残氧量下限值和所述残氧量上限值的范围为3.4～4.6％。
[0031]
本发明实施中提供的一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法及装置，该方法通过获取燃气成分的燃气配比、残氧量安全下限值和残氧量安全上限值；其中燃气配比包括目标控制值配比、极大热值配比还极小热值配比，极大热值配比和极小热值配比为燃气成分配比波动时对应的边界值；然后，根据目标控制值配比获得设定空燃比，根据极大热值配比获得极大空燃比，根据极小热值配比获得极小空燃比，以将综合空燃比波动影响。进一步的，根据设定空燃比、极大空燃比和残氧量安全下限值，获得用于设定的残氧量下限值，根据设定空燃比、极小空燃比和残氧量安全上限值，获得用于设定的残氧量上限值；这样基于残氧量安全下/上限值来获取最终的可用于设置的残氧量上/下限值，可保证实际的残氧量均在残氧量安全下/上限值之间波动，最后，可根据残氧量下限值和残氧量上限值，设置非直燃式退火炉的残氧量。因此，本发明实施例可解决目前残氧量的设置值的不准确问题，保证残氧量的实际值在安全范围内，提高了加热效率，避免了辐射管腐蚀以及过燃烧现象。
[0032]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0034]
图1示出了本发明第一实施例提供的一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法的流程图；
[0035]
图2示出了本发明第一实施例中空燃比与残氧量的关系示意图；
[0036]
图3示出了本发明第一实施例中残氧量下限值与残氧量安全下限值之间的波动范围示意图；
[0037]
图4示出了本发明第一实施例中残氧量上限值与残氧量安全上限值之间的波动范围示意图；
[0038]
图5示出了本发明第三实施例提供的一种一种非直燃式退火炉的残氧量控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0039]
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开
的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0040]
第一实施例
[0041]
请参见图1，图1示出了本发明第一实施例提供的一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法的流程图。
[0042]
所述方法包括：
[0043]
步骤s10：获取燃气成分的燃气配比、残氧量安全下限值和残氧量安全上限值；其中，所述燃气配比包括目标控制值配比、极大热值配比和极小热值配比；所述极大热值配比和所述极小热值配比为燃气成分配比波动时对应的边界值。
[0044]
在步骤s10中，燃气配比即为组成燃气成分的各种组分的比例。在生产中，目标控制值配比为一般需要设定的热值配比方案，极大热值配比为可设置的能产生最大热值的配比方案，极小热值配比为可设置的能产生最小热值的配比方案。极大热值配比和极小热值配比为燃气热值的边界值。如下表1中示出了一种退火炉的焦炉煤气热工参数：
[0045][0046]
在表1中，组分1为目标控制值配比，组分2为极大热值配比，组分3为极小热值配比。
[0047]
残氧量安全下限值和残氧量安全上限值为安全生产的限定值，在该残氧量安全下限值和残氧量安全上限值的范围内，可保证较高的加热效率，以及避免辐射管腐蚀或在管道二次燃烧等问题。具体的，在本实施例中，残氧量安全上限值的范围为0～8％，残氧量安全下限值的范围为0～6％。
[0048]
步骤s20：根据所述目标控制值配比获得设定空燃比，根据所述极大热值配比获得极大空燃比，根据所述极小热值配比获得极小空燃比；
[0049]
在步骤s20中，设定空燃比、极大空燃比以及极小空燃比的获取先后顺序不作限制。设定空燃比表示在退火炉系统中实际设定的空燃比，即系统设定空燃比；极大空燃比表示，由于燃气成分的波动引起空燃比波动时得空燃比上限值；极小空燃比表示由于燃气成
分的波动引起空燃比波动时得空燃比下限值。空燃比为1m3可燃气体恰好完全燃烧时所消耗的空气量。
[0050]
进一步的，本实施例中可根据公式：
[0051][0052]
来获得设定空燃比、极大空燃比以及极小空燃比。
[0053]
当afr
gas
为设定空燃比时，为设定空燃比对应的燃气配比中的氧气占比；c
i
为设定空燃比对应的燃气配比中的组分i的占比，具体的组分i可为表1中的各个项目组分h2、ch4、co、c2h6、c2h4、co2、n2以及o2；r
i
为设定空燃比对应的燃气配比中的组分i的理论空燃比。
[0054]
当afr
gas
为极大空燃比时，为极大空燃比对应的燃气配比中的氧气占比；c
i
为极大空燃比对应的燃气配比中的组分i的占比，具体的组分i可为表1中的各个项目组分h2、ch4、co、c2h6、c2h4、co2、n2以及o2；r
i
为极大空燃比对应的燃气配比中的组分i的理论空燃比。
[0055]
当afr
gas
为极小空燃比时，为极小空燃比对应的燃气配比中的氧气占比；c
i
为极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的占比，具体的组分i可为表1中的各个项目组分h2、ch4、co、c2h6、c2h4、co2、n2以及o2；r
i
为极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的理论空燃比。
[0056]
需要说明的是，在后文中采用r
set
、r
0max
以及r
0min
，分别表示afr
gas
的三种情况，设定空燃比、极大空燃比以及极小空燃比。
[0057]
以上述表1中的燃气配比的三种组分为例，根据上述式(1)可获得设定空燃比、极大空燃比以及极小空燃比分别为：4.08、4.59、3.72。
[0058]
步骤s30：根据所述设定空燃比、所述极大空燃比和所述残氧量安全下限值，获得用于设定的残氧量下限值。
[0059]
步骤s40：根据所述设定空燃比、所述极小空燃比和所述残氧量安全上限值，获得用于设定的残氧量上限值。
[0060]
一般的，如果退火炉系统设定的理论空燃比比实际燃气理论空燃比小。此时，会导致残氧量偏低，严重时出现过燃烧现象，残氧量与实际空燃比的关系如图2所示。在实际空燃比一定下，残氧量随着焦炉煤气理论空燃比增加而逐渐降低。
[0061]
而在步骤s30和步骤s40中，设定的残氧量下限值和残氧量上限值为在退火炉系统中进行设置的残氧量值。该残氧量下限值和残氧量上限值是考虑了燃气组分发生波动导致空燃比变化的情况后获得的值。即使燃气组分发生波动导致空燃比变化后，也能够使得实际的残氧量在安全范围内，避免了残氧量过高或过低。步骤s30和步骤s40的执行先后顺序不作限制。
[0062]
具体的，获得用于设定的残氧量下限值为根据模型：
[0063][0064]
获得用于设定的残氧量下限值；其中，e
′
o2
为残氧量安全下限值，α为极大热值配比时的残氧量系数，r
0max
为极大空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x1为用于设定的残氧量下限值，r
set
为设定空燃比。
[0065]
在以表1为例的一示例中，若e
′
o2
取值为0.5％，α取值为3.08，r
0max
取值为4.59，a
o2
取值为21％，r
set
取值为4.075。此时，可获得残氧量下限值x1＝3.39％。
[0066]
如图3所示，其中示出了实际的残氧量在设定空燃比与极大空燃比之间的波动情况。也就是说，通过上述模型获取实际用于设定的残氧量下限值，可综合考虑到实际的残氧量的安全下限值和极大空燃比，保证使用该残氧量下限值时，实际的残氧量也会在安全的范围内波动，防止了实际生成过程中空燃比增高导致的残氧量降低。
[0067]
同样的，获得用于设定的残氧量下限值为根据模型：
[0068][0069]
获得用于设定的残氧量上限值；其中，e
″
o2
为残氧量安全上限值，α为残氧量系数，r
0min
为极小空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x2为用于设定的残氧量上限值，r
set
为设定空燃比。
[0070]
在以表1为例的一示例中，若e
″
o2
取值为6％，α取值为3.08，r
0min
取值为3.72，a
o2
取值为21％，r
set
取值为4.075。此时，可获得残氧量上限值x1＝4.67％。
[0071]
如图4所示，其中示出了实际的残氧量在设定空燃比与极小空燃比之间的波动情况。也就是说，通过上述模型获取实际用于设定的残氧量上限值，可综合考虑到实际的残氧量的安全上限值和极小空燃比，保证使用该残氧量上限值时，实际的残氧量也会在安全的范围内波动，防止了实际生成过程中热值偏低导致的残氧量升高。
[0072]
综合上述的示例，可确定本实施例中的退火炉燃烧系统的优选的数据范围：空燃比的设定范围为0.5～6，则残氧量的范围在3.4％～4.6％。空燃比和残氧量保持在上述范围内就才能保证安全燃烧。
[0073]
步骤s50：根据所述残氧量下限值和所述残氧量上限值，设置所述非直燃式退火炉的残氧量。
[0074]
在步骤s50中，最终非直燃式退火炉的残氧量的具体值可根据需求在残氧量上限值和残氧量下限值之间任意取值设定，不作限制。优选的，残氧量设定的范围在3.4％～4.6％之间，避免边界值存在误差。
[0075]
综上所述，本实施中提供的一种非直燃式退火炉的残氧量控制方法，该方法通过获取燃气成分的燃气配比、残氧量安全下限值和残氧量安全上限值；其中燃气配比包括目标控制值配比、极大热值配比还极小热值配比，极大热值配比和极小热值配比为燃气成分配比波动时对应的边界值；然后，根据目标控制值配比获得设定空燃比，根据极大热值配比获得极大空燃比，根据极小热值配比获得极小空燃比，以将综合空燃比波动影响。进一步的，根据设定空燃比、极大空燃比和残氧量安全下限值，获得用于设定的残氧量下限值，根据设定空燃比、极小空燃比和残氧量安全上限值，获得用于设定的残氧量上限值；这样基于残氧量安全下/上限值来获取最终的可用于设置的残氧量上/下限值，可保证实际的残氧量均在残氧量安全下/上限值之间波动，最后，根据残氧量下限值和残氧量上限值，设置非直燃式退火炉的残氧量。因此，本实施例可解决目前残氧量的设置值的不准确问题，保证残氧量的实际值在安全范围内，提高了加热效率，避免了辐射管腐蚀以及过燃烧现象。
[0076]
第二实施例
[0077]
请参阅图5，基于同一发明构思，本发明第二实施例提供了一种非直燃式退火炉的残氧量控制装置300。图5示出了本发明第二实施例提供的一种非直燃式退火炉的残氧量控制装置300的结构示意图。
[0078]
所述非直燃式退火炉的残氧量控制装置300，包括：
[0079]
配比获取模块301，用于获取燃气成分的燃气配比、残氧量安全下限值和残氧量安全上限值；其中，所述燃气配比包括目标控制值配比、极大热值配比和极小热值配比；所述极大热值配比和所述极小热值配比为燃气成分配比波动时对应的边界值；
[0080]
空燃比获取模块302，用于根据所述目标控制值配比获得设定空燃比，根据所述极大热值配比获得极大空燃比，根据所述极小热值配比获得极小空燃比；
[0081]
第一残氧量获取模块303，用于根据所述设定空燃比、所述极大空燃比和所述残氧量安全下限值，获得用于设定的残氧量下限值；
[0082]
第二残氧量获取模块304，用于根据所述设定空燃比、所述极小空燃比和所述残氧量安全上限值，获得用于设定的残氧量上限值。
[0083]
作为一种可选的实施方式，所述空燃比获取模块302，具体用于：
[0084]
根据获得所述设定空燃比、所述极大空燃比以及所述极小空燃比；其中，afr
gas
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比；为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的氧气占比；c
i
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的占比；r
i
为所述设定空燃比/所述极大空燃比/所述极小空燃比对应的燃气配比中的组分i的理论空燃比。
[0085]
作为一种可选的实施方式，所述第一残氧量获取模块303，具体用于：
[0086]
根据模型获得用于设定的残氧量下限值；其中，e
′
o2
为残氧量安全下限值，α为极大热值配比时的残氧量系数，r
0max
为极大空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x1为用于设定的残氧量下限值，r
set
为设定空燃比。
[0087]
作为一种可选的实施方式，所述第二残氧量获取模块304，具体用于：
[0088]
根据模型获得用于设定的残氧量上限值；其中，e
″
o2
为残氧量安全上限值，α为残氧量系数，r
0min
为极小空燃比，a
o2
为空气中的氧气百分含量，x2为用于设定的残氧量上限值，r
set
为设定空燃比。
[0089]
作为一种可选的实施方式，所述极小空燃比和所述极大空燃比在0.5％～6％之内，且所述残氧量安全上限值的范围为0～8，所述残氧量安全下限值的范围为0～6时，所述残氧量下限值和所述残氧量上限值的范围为3.4～4.6％。
[0090]
需要说明的是，本发明实施例所提供的非直燃式退火炉的残氧量控制装置300，其具体实现及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
[0091]
本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另
外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
[0092]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0093]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0094]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0095]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0096]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0097]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

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