一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法及装置与流程

2021-03-03 04:03:00|

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[0001]
本发明涉及冷连立式退火技术领域，尤其涉及一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法及装置。

背景技术：

[0002]
随着社会经济的发展，相关单位及部门对环保的控制力度逐渐加大，对于烧嘴燃烧产生废气中的no
x
的排放量严格控制。《河北省钢铁工业大气污染物排放标准》(db13/2169-2018)在河北省现有企业2020年10月1日起执行，该标准规定加热炉no
x
排放限值150mg/m3的超低排放标准，今后烧嘴的燃烧技术关注的重点将更多是环保问题，在较低残氧量(>6％)和较高残氧量(<16％)下，折算后的no
x
浓度可以满足最低排放标准的要求。因此能否能精准的控制燃烧时的空气供应量对降低nox的产生数量起这决定性作用。
[0003]
目前镀锌线退火炉主要由预热段、加热段、均热段、快冷段、均衡段以及终冷段组成，其中加热段与均热段总计147个烧嘴，分为7个独立控制区域，其烧嘴控制模式为“比例控制”。正产生产时所有烧嘴一直处于燃烧状态，根据加热段与均热段不同功率下的残氧量模型设定值，实时的调节燃气量与空气量的配比。然而由于仪表偏差、辐射管开裂等原因造成的模型计算偏差，导致模型设定的残氧量与实际测量的残氧量不符，一旦超出no
x
所能允许的残氧量控制范围，则不能满足排放要求。
[0004]
因此，如何更加精确的对残氧量进行控制成为了目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

[0005]
鉴于上述问题，本发明提出了一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法及装置，能够精确有效的对残氧量进行控制，避免系统设定残氧量与实际残氧量之间的较大偏差。
[0006]
第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：
[0007]
一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法，包括：
[0008]
获取系统设定残氧量和第一烧嘴平均残氧量；其中，所述系统设定残氧量为控制系统中设置的残氧量，所述第一烧嘴平均残氧量为当前加热区内的所有烧嘴的平均残氧量；根据所述系统设定残氧量，获得系统设定空燃比；所述系统设定空燃比为控制系统中设定的空燃比；根据所述第一烧嘴平均残氧量，获得第一实际检测空燃比；所述第一实际检测空燃比为烧嘴处实测的空燃比；根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比、当前加热区内的加热功率以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第一空气流量修正值；根据所述第一空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正。
[0009]
可选的，所述根据所述第一空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正之后，还包括：
[0010]
获取第二烧嘴平均残氧量；其中，所述第二烧嘴平均残氧量为修正后当前加热区内的所有烧嘴的平均残氧量；判断所述第二烧嘴平均残氧量和所述系统设定残氧量偏差是否在预设范围内；若是，则结束修正；若否，则根据所述第二烧嘴平均残氧量，获得第二实际
检测空燃比；所述第二实际检测空燃比为修正后烧嘴处实测的空燃比；根据所述设定的空燃比、所述第二实际检测空燃比以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第二空气流量修正值；根据所述第二空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正，直至在修正后当前加热区域内测得的平均残氧量和所述系统设定残氧量偏差在所述预设范围内。
[0011]
可选的，所述预设范围为0～1％。
[0012]
可选的，所述根据所述系统设定残氧量，获得系统设定空燃比，包括：
[0013]
根据公式获得所述系统设定空燃比；其中，为系统设定空燃比，为系统设定残氧量，α为烟气中的残氧量系数，r0为理论1m3燃气完全燃烧所需空气量。
[0014]
可选的，所述根据所述第一烧嘴平均残氧量，获得第一实际检测空燃比，包括：
[0015]
根据公式获得所述第一实际检测空燃比；其中，为第一实际检测空燃比，e
o2
为第一烧嘴平均残氧量，α为烟气中的残氧量系数，r0为理论1m3燃气完全燃烧所需空气量。
[0016]
可选的，所述根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比、当前加热区内的加热功率以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第一空气流量修正值，包括：
[0017]
根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得修正因子；根据所述修正因子与所述当前加热区内的加热功率，获得所述第一空气流量修正值。
[0018]
可选的，所述根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得修正因子，包括：
[0019]
根据公式获得所述修正因子；其中，为修正因子，为第一实际检测空燃比，为系统设定空燃比，f
i
为当前加热区内第i个烧嘴的设计最大燃气量。
[0020]
可选的，所述根据所述修正因子与所述当前加热区内的加热功率，获得所述第一空气流量修正值，包括：
[0021]
根据公式获得所述第一空气流量修正值；其中，δf为第一空气流量修正值，为修正因子，p
n
为当前加热区内的加热功率，p
n
取值为0～100％。
[0022]
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：
[0023]
一种比例控制型烧嘴残氧量修正装置，包括：
[0024]
第一获取模块，用于获取系统设定残氧量和第一烧嘴平均残氧量；其中，所述系统设定残氧量为控制系统中设置的残氧量，所述第一烧嘴平均残氧量为当前加热区内的所有烧嘴的平均残氧量；第二获取模块，用于根据所述系统设定残氧量，获得系统设定空燃比；所述系统设定空燃比为控制系统中设定的空燃比；第三获取模块，用于根据所述第一烧嘴平均残氧量，获得第一实际检测空燃比；所述第一实际检测空燃比为烧嘴处实测的空燃比；
第一修正模块，用于根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比、当前加热区内的加热功率以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第一空气流量修正值；第二修正模块，用于根据所述第一空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正。
[0025]
第三方面，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：
[0026]
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述方法的步骤。
[0027]
本发明实施例提供的一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法及装置，通过获取系统设定残氧量和第一烧嘴平均残氧量；其中，系统设定残氧量为控制系统中设置的残氧量，第一烧嘴平均残氧量为当前加热区内的所有烧嘴的平均残氧量；根据系统设定残氧量，获得系统设定空燃比；系统设定空燃比为控制系统中设定的空燃比；根据第一烧嘴平均残氧量，获得第一实际检测空燃比；第一实际检测空燃比为烧嘴处实测的空燃比；根据设定的空燃比、第一实际检测空燃比、当前加热区内的加热功率以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第一空气流量修正值；根据第一空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正。本发明实施例方法能够精确有效的对残氧量进行控制，可避免由于仪表偏差、辐射管开裂等原因造成的模型计算偏差，导致模型设定的残氧量与实际测量的残氧量不符。
[0028]
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
[0029]
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：
[0030]
图1示出了本发明第一实施例提供的一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法的流程图；
[0031]
图2示出了本发明第二实施例提供的一种比例控制型烧嘴残氧量修正装置的结构示意图。
具体实施方式
[0032]
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。
[0033]
第一实施例
[0034]
请参见图1，图1示出了本发明第一实施例提供的一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法的流程图，所述方法包括：
[0035]
步骤s10：获取系统设定残氧量和第一烧嘴平均残氧量；其中，所述系统设定残氧量为控制系统中设置的残氧量，所述第一烧嘴平均残氧量为当前加热区内的所有烧嘴的平
均残氧量。
[0036]
在步骤s10中，首先可利用烟气分析仪，如testo 330等，将当前要修正的加热区域的加热输出功率设为恒定值。并在模型给定系统设定残氧量的情况下，测量所有烧嘴燃烧所产生的烟气中的残氧量。进一步的，第一烧嘴平均残氧量可表示为：
[0037][0038]
其中，e
o2
为第一烧嘴平均残氧量，为第i个烧嘴的残氧量。
[0039]
需要说明的是，在执行步骤s20之前，可对当前的控制偏差进行验证。也即第一烧嘴平均残氧量与系统设定残氧量之间的偏差是否在预设范围；在本实施例中，预设范围可确定为0～1％，偏差可表示偏大或偏小。若偏差大于1％则继续执行步骤s20～s50，进行空气流量的修正。
[0040]
步骤s20：根据所述系统设定残氧量，获得系统设定空燃比；所述系统设定空燃比为控制系统中设定的空燃比。
[0041]
步骤s20中具体包括：根据公式：
[0042][0043]
获得系统设定空燃比；其中，为系统设定空燃比，为系统设定残氧量，α为烟气中的残氧量系数，r0为理论1m3燃气完全燃烧所需空气量。在本实施例中，根据经验确定r0可优选为3.08；此外，也可为其他值。
[0044]
步骤s30：根据所述第一烧嘴平均残氧量，获得第一实际检测空燃比；所述第一实际检测空燃比为烧嘴处实测的空燃比。
[0045]
步骤s30中具体包括：根据公式：
[0046][0047]
获得第一实际检测空燃比；其中，为第一实际检测空燃比，e
o2
为第一烧嘴平均残氧量，α为烟气中的残氧量系数，r0为理论1m3燃气完全燃烧所需空气量。同样的，r0可优选为3.08；此外，也可为其他值。
[0048]
需要说明的时候，步骤s20与步骤s30的执行先后顺序不作限制，也可同步执行。
[0049]
步骤s40：根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比、当前加热区内的加热功率以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第一空气流量修正值；
[0050]
在步骤s40中，具体包括：
[0051]
1、根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得修正因子。
[0052]
其中，根据公式：
[0053][0054]
获得所述修正因子；其中，为修正因子，为第一实际检测空燃比，为系统
设定空燃比，f
i
为当前加热区内第i个烧嘴的设计最大燃气量。
[0055]
2、根据所述修正因子与所述当前加热区内的加热功率，获得所述第一空气流量修正值。
[0056]
其中，根据公式：
[0057][0058]
获得所述第一空气流量修正值；其中，δf为第一空气流量修正值，为修正因子，p
n
为当前加热区内的加热功率，p
n
取值为0～100％。
[0059]
步骤s50：根据所述第一空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正。
[0060]
在步骤s50中，即将第一空气流量修正值补偿至当前加热区内的空气流量变送器，在系统设定的空气流量上进行叠加第一空气流量修正值，以使实测的平均残氧量和系统设定残氧量之间的偏差降低。叠加可为增加或减少。
[0061]
进一步的，在步骤s50之后还需对修正后的实测的烧嘴平均残氧量进行检测，若不符合误差要求，继续对实测的烧嘴平均残氧量进行循环修正直至实测的烧嘴平均残氧量满足误差条件，保证修正的精度。具体的，包括如下步骤：
[0062]
1、获取第二烧嘴平均残氧量；其中，第二烧嘴平均残氧量为修正后当前加热区内的所有烧嘴的平均残氧量；该步骤中的第二烧嘴平均残氧量的获取方式与上述第一烧嘴平均残氧量的获取方式相同，不再赘述。
[0063]
2、判断第二烧嘴平均残氧量和系统设定残氧量偏差是否在预设范围内。
[0064]
3、若是，则结束修正；若否，说明当前修正不满足精度要求，需要进一步的进行修正。则根据第二烧嘴平均残氧量，获得第二实际检测空燃比；第二实际检测空燃比为上一次修正后烧嘴处实测的空燃比。
[0065]
4、根据设定的空燃比、第二实际检测空燃比以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第二空气流量修正值；该步骤中的执行过程可参照步骤s40的执行过程，不再赘述。
[0066]
5、根据第二空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正，直至在修正后当前加热区域内测得的平均残氧量和系统设定残氧量偏差在所述预设范围内。当修正后当前加热区域内测得的平均残氧量和系统设定残氧量偏差不在预设范围内时，则循环执行上述的步骤1-5，直至偏差达到预设范围内时终止循环。
[0067]
举个例子：
[0068]
以某镀锌1#线退火炉为例，简要介绍本方法的各个实施步骤。
[0069]
利用恒功率模式对该退火炉烧嘴进行检测，结果如表1所示。加热段与均热段各个加热区域的系统设定残氧量与实测烧嘴平均残氧量的偏差约为3.62％，远大于1％，因此需要进行修正。
[0070]
表1：某镀锌1#线退火炉各个加热区域内实测残氧量与模型设定残氧量统计表
[0071]
[0072][0073]
通过本实施例中的方法获取2-7区的助燃空气流量的修正因子分别为5.70、7.24、5.67、2.04、3.37、4.99，如下表2所示。
[0074]
表2：某镀锌1#退火炉不同加热区内修正因子计算值
[0075][0076]
以加热2区为示例，测试条件：加热2区恒定功率50％、系统设定残氧量3.5％、补偿因子为6.4，对加热2区进行空气流量修正补偿后烧嘴残氧量明细如下表：
[0077]
表3：某镀锌1#线退火炉加热2区进行空气流量修正补偿后烧嘴残氧量明细
[0078]
[0079][0080]
进一步的，对修正后的结果进行精度验证，以判断是否继续进行循环修正，判断结果如下表：
[0081]
表4：某镀锌1#线退火炉模型补偿系数验证
[0082][0083]
使用本方法修正前，在加热2区中实测烧嘴平均残氧量为6.52％，与系统设定残氧量偏差约为3.02％。残氧量模型修正后，测平均残氧量为2.68％，与模型设定偏差为0.82％。重复上述步骤，得出其它加热区经过修正因子修正后系统设定残氧量与实测残氧量的偏差如表4所示，其中加热3区至7区偏差依次为：-0.82％、0.4％、-0.53％、0.3％、0.72％，均未超过1％。达到了良好的修正补偿效果。可见本发明方法可有效的用于解决因管道泄漏或者设备损坏等原因导致的残氧量模型与实测不符问题。该修正方法投用前，该镀锌1#线退火炉加热段与均热段的残氧量模型的系统设定残氧量与实测烧嘴平均残氧量平均偏差约为3.62％；该偏差减小为0.544％，更加准确的控制残氧量有效的降低了氮氧化物的排放，解决了由于模型设定与实测不符而导致无法应用于实际的生产现场的问题。
[0084]
综上所述，本实施例提供的一种比例控制型烧嘴残氧量修正方法，通过获取系统设定残氧量和第一烧嘴平均残氧量；其中，系统设定残氧量为控制系统中设置的残氧量，第一烧嘴平均残氧量为当前加热区内的所有烧嘴的平均残氧量；根据系统设定残氧量，获得系统设定空燃比；系统设定空燃比为控制系统中设定的空燃比；根据第一烧嘴平均残氧量，获得第一实际检测空燃比；第一实际检测空燃比为烧嘴处实测的空燃比；根据设定的空燃比、第一实际检测空燃比、当前加热区内的加热功率以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第一空气流量修正值；根据第一空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正。本实施例方法能够精确有效的对残氧量进行控制，可避免由于仪表偏差、辐射管开裂等原因造成的模型计算偏差，导致模型设定的残氧量与实际测量的残氧量不符。
[0085]
第二实施例
[0086]
基于同一发明构思，本发明第二实施例提供了一种比例控制型烧嘴残氧量修正装置300。图2示出了本发明第二实施例提供的一种比例控制型烧嘴残氧量修正装置300的结构示意图。
[0087]
所述比例控制型烧嘴残氧量修正装置300，包括：
[0088]
第一获取模块301，用于获取系统设定残氧量和第一烧嘴平均残氧量；其中，所述系统设定残氧量为控制系统中设置的残氧量，所述第一烧嘴平均残氧量为当前加热区内的所有烧嘴的平均残氧量；
[0089]
第二获取模块302，用于根据所述系统设定残氧量，获得系统设定空燃比；所述系统设定空燃比为控制系统中设定的空燃比；
[0090]
第三获取模块303，用于根据所述第一烧嘴平均残氧量，获得第一实际检测空燃比；所述第一实际检测空燃比为烧嘴处实测的空燃比；
[0091]
第一修正模块304，用于根据所述设定的空燃比、所述第一实际检测空燃比、当前加热区内的加热功率以及每个烧嘴的设计最大燃气量，获得第一空气流量修正值；
[0092]
第二修正模块305，用于根据所述第一空气流量修正值，对空气流量变送器输出的空气流量进行修正。
[0093]
需要说明的是，本发明实施例所提供的一种比例控制型烧嘴残氧量修正装置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。
[0094]
第三实施例
[0095]
基于同一发明构思，本申请另一实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一实施例中任一项所述方法的步骤。
[0096]
需要说明的是，本发明实施例所提供的计算机可读存储介质中的计算机程序实现各个步骤时，每个步骤的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，本实施例未提及之处可参考前述方法实施例中相应内容。
[0097]
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。
[0098]
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。
[0099]
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。
[0100]
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。
[0101]
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。
[0102]
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。
[0103]
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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