專利名稱：一種用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種應(yīng)用于套筒石灰窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
套筒石灰窯是石灰窯的一種，具有熱耗低，石灰活性度高，結(jié)構(gòu)簡單，燃料適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的石灰窯相比，石灰在環(huán)形空間內(nèi)煅燒，氣流分布更均勻，窯內(nèi)無冷卻設(shè)備，故障率低，易于維護(hù)。適用于鋼鐵行業(yè)利用焦?fàn)t煤氣以及電石、化工行業(yè)利用電石爐尾氣等技術(shù)，生產(chǎn)高質(zhì)量石灰。套筒石灰窯的生產(chǎn)過程通過自動化控制完成，以達(dá)到提高石灰質(zhì)量和節(jié)能的目的，從而煅燒出高質(zhì)量的活性石灰。套筒石灰窯主要靠氣體燃燒釋放熱量來煅燒石灰，套筒石灰窯所使用的的氣體燃料為轉(zhuǎn)爐煤氣或高爐、焦?fàn)t混合煤氣。以往煅燒石灰主要是依據(jù)原有設(shè)計(jì)單位給的理論工藝參數(shù)范圍和職工現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合來調(diào)整各個(gè)工藝參數(shù)，生產(chǎn)出合格的生石灰，但是在這個(gè)過程中，缺少能耗的實(shí)時(shí)監(jiān)控，只有月度結(jié)算時(shí)才能了解能耗情況，使得能耗忽高忽低，并浪費(fèi)了大量的能源。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種新型實(shí)時(shí)套筒窯能耗監(jiān)控系統(tǒng)及該系統(tǒng)的控制方法，在保證石灰窯煅燒產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大程度的降低能耗。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)，包括PLC控制系統(tǒng)及與PLC控制系統(tǒng)相連的上位機(jī)，還包括分別與PLC控制系統(tǒng)相連的煤氣熱值儀、超聲波流量儀和風(fēng)機(jī)。一種用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:PLC系統(tǒng)收集參數(shù)的步驟，通過參數(shù)判斷出煤氣種類的步驟，計(jì)算所需的各種數(shù)值的步驟，在上位機(jī)上顯示計(jì)算結(jié)果的步驟。作為本發(fā)明的一種技術(shù)方案，所述PLC系統(tǒng)收集參數(shù)的步驟為:煤氣熱值儀、超聲波流量計(jì)和各個(gè)風(fēng)機(jī)，分別將熱值、煤氣流量值以及各風(fēng)機(jī)電流值送入到PLC控制系統(tǒng)。作為本發(fā)明的一種技術(shù)方案，所述通過參數(shù)判斷出煤氣種類的步驟為:當(dāng)熱值小于混轉(zhuǎn)煤判斷值時(shí)，則表示使用的是轉(zhuǎn)煤，當(dāng)熱值大于混轉(zhuǎn)煤判斷值時(shí)則表示使用的是混煤。作為本發(fā)明的一種技術(shù)方案，所述PLC系統(tǒng)中包括轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器和混煤計(jì)時(shí)器，所述計(jì)算所需的各種參數(shù)的步驟具體為:當(dāng)使用轉(zhuǎn)煤時(shí)，轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)煤電耗和轉(zhuǎn)煤流量開始累積，同時(shí)混煤計(jì)時(shí)器復(fù)位清零；當(dāng)使用混煤時(shí)，混煤計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，混煤電耗、混煤流量開始累積，同時(shí)轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器復(fù)位清零。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述混轉(zhuǎn)煤判斷值為2000kcal/m3。由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明能夠記錄煤氣消耗和電耗等數(shù)值，并能根據(jù)這些數(shù)值繪制出歷史曲線圖，從而確定噸灰煤氣使用量和風(fēng)機(jī)開度等工藝參數(shù)，以便選擇最佳工藝參數(shù)，并固化工藝模型，大大提高了生產(chǎn)效率，降低能耗，并為將來進(jìn)一步改進(jìn)工藝流程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明提供用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式
僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。需要說明的是，下面描述中使用的詞語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。實(shí)施例一:
由于套筒窯煅燒石灰主要的消耗能源為電能和煤氣，而在實(shí)際應(yīng)用中煤氣分為轉(zhuǎn)爐煤氣(以下簡稱為轉(zhuǎn)煤)和混合煤氣(以下簡稱為混煤，混煤由高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣組成)，為了在計(jì)算消耗能源時(shí)區(qū)分不同的煤氣種類，因此還需獲得熱值參數(shù)，能夠確定需要采集的參數(shù)為煤氣流量、消耗電能和熱值，熱值和煤氣流量值分別可以通過煤氣熱值儀和超聲波流量計(jì)獲得，其中電能消耗主要由幾個(gè)風(fēng)機(jī)耗電組成，因此需要將風(fēng)機(jī)的電流信號接入PLC控制系統(tǒng)。由此構(gòu)建如圖1所示的用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)，包括與煤氣熱值儀、超聲波流量儀和風(fēng)機(jī)連接的PLC控制系統(tǒng)以及與PLC控制系統(tǒng)相連的上位機(jī)，所述上位機(jī)上安裝有組態(tài)軟件。用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)作時(shí)，包括如下步驟:首先由PLC系統(tǒng)收集參數(shù)，然后通過上述參數(shù)判斷出煤氣種類，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并計(jì)算所需的各種數(shù)值，再將參數(shù)在上位機(jī)上顯示出來，控制方法流程如圖2所示。具體的說，PLC系統(tǒng)通過煤氣熱值儀、超聲波流量計(jì)和各個(gè)風(fēng)機(jī)得到將熱值、煤氣瞬時(shí)流量值以及各風(fēng)機(jī)電流值，通過上述參數(shù)判斷出煤氣種類的過程為判斷當(dāng)熱值小于混轉(zhuǎn)煤判斷值時(shí)，則表示使用的是轉(zhuǎn)煤，當(dāng)熱值大于混轉(zhuǎn)煤判斷值時(shí)則表示使用的是混煤；
混轉(zhuǎn)煤判斷值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定，一般可設(shè)定為2000kcal/m3。PLC中內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器tl和混煤計(jì)時(shí)器t2，計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并計(jì)算所需的各種參數(shù)的步驟具體為:當(dāng)使用轉(zhuǎn)煤時(shí)，轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器tl開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)煤電耗和轉(zhuǎn)煤流量開始累積，同時(shí)混煤計(jì)時(shí)器t2復(fù)位清零。所述轉(zhuǎn)煤累積值LI (m3) = / dzl*dt (zl代表轉(zhuǎn)煤瞬時(shí)流量m3/h),轉(zhuǎn)煤電耗Wl (kwh)=wl+w2+...+wN (wl、w2...wN代表不同風(fēng)機(jī)電耗,N為正整數(shù))。當(dāng)使用混煤時(shí)，混煤計(jì)時(shí)器t2開始計(jì)時(shí)，混煤電耗和混煤流量開始累積，同時(shí)轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器tl復(fù)位清零。

所述混煤累積值L2 (m3) = / dz2*dt (z2代表混煤瞬時(shí)流量m3/h)，混煤電耗W2 (kwh)=wl+w2+...+wN (wl、w2...wN代表不同風(fēng)機(jī)電耗，N為正整數(shù))。
各風(fēng)機(jī)電耗wN=Pt = f dPdt = f UXdIdt,其中U和λ為常數(shù),wN計(jì)量單位為 kwh。每天產(chǎn)量c在PLC中預(yù)先設(shè)定，使用轉(zhuǎn)煤作為能源時(shí)分別應(yīng)得到的產(chǎn)量為Cl和使用混煤作為能源時(shí)分別應(yīng)得到的產(chǎn)量為c2 (產(chǎn)量單位為噸)。通過組態(tài)軟件將上述累計(jì)轉(zhuǎn)煤累積值L1、轉(zhuǎn)煤電耗累積值W1、混煤累積值L1、混煤電耗累積值Wl在主控畫面顯示出來。另外還需在上位機(jī)上顯示每千克石灰熱耗g、天產(chǎn)量C，以及使用轉(zhuǎn)煤和混煤作為能源時(shí)分別應(yīng)得到的產(chǎn)量Cl和C2。每千克石灰熱耗g在PLC中預(yù)先設(shè)定。此外，還能將上述轉(zhuǎn)煤累積值L1、轉(zhuǎn)煤電耗累積值Wl除以對應(yīng)的產(chǎn)量Cl，得出使用轉(zhuǎn)煤噸灰煤氣使用量ml和噸灰電耗al ;混煤累積值L2、混煤電耗累積值W2除以對應(yīng)的產(chǎn)量c2，得出使用混煤噸灰煤氣使用量m2和噸灰電耗a2，并將這些數(shù)值顯示在上位機(jī)上。每千克石灰熱耗g=煤氣流量*煤氣熱值/產(chǎn)量/1000*Y，計(jì)算時(shí)每千克石灰熱耗單位為kcal/kg，煤氣流量的單位為m3/h，煤氣熱值單位為kcal/m3，產(chǎn)量單位為t，Y為比例系數(shù)，大于O并小于1，Y=石灰吸收熱量/煤氣供熱量，通過PLC收集到的煤氣流量和煤氣熱值以及預(yù)先設(shè)定好的每千克石灰熱耗g能夠運(yùn)算出Y，Y越大則說明能耗轉(zhuǎn)化效率高，因此本系統(tǒng)收集和運(yùn)算得到的參數(shù)和數(shù)值能夠?yàn)楹笃谡{(diào)整工藝參數(shù)提供參考。上述顯示的各種參數(shù)和數(shù)值通過組態(tài)軟件計(jì)入歷史記錄曲線圖，并可在上位機(jī)上將數(shù)值和歷史記錄曲線圖顯示出來。當(dāng)天產(chǎn)量設(shè)定為480t時(shí)，使用轉(zhuǎn)煤5小時(shí)后，根據(jù)上述各運(yùn)算公式，得出如表I所
示的數(shù)值，這些數(shù)值在上位機(jī)上顯示并計(jì)入歷史記錄曲線圖中:
權(quán)利要求
1.一種用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)，包括PLC控制系統(tǒng)及與PLC控制系統(tǒng)相連的上位機(jī)，其特征在于:還包括分別與PLC控制系統(tǒng)相連的煤氣熱值儀、超聲波流量儀和風(fēng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:PLC系統(tǒng)收集參數(shù)的步驟，通過參數(shù)判斷出煤氣種類的步驟，計(jì)算所需的各種數(shù)值的步驟，在上位機(jī)上顯示計(jì)算結(jié)果的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述PLC系統(tǒng)收集參數(shù)的步驟為:煤氣熱值儀、超聲波流量計(jì)和各個(gè)風(fēng)機(jī)，分別將熱值、煤氣流量值以及各風(fēng)機(jī)電流值送入到PLC控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述通過參數(shù)判斷出煤氣種類的步驟為:當(dāng)熱值小于混轉(zhuǎn)煤判斷值時(shí)，則表示使用的是轉(zhuǎn)煤，當(dāng)熱值大于混轉(zhuǎn)煤判斷值時(shí)則表示使用的是混煤。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述混轉(zhuǎn)煤判斷值為2000kcal/m3。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述PLC系統(tǒng)中包括轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器和混煤計(jì)時(shí)器，所述計(jì)算所需的各種參數(shù)的步驟具體為:當(dāng)使用轉(zhuǎn)煤時(shí)，轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)煤電耗和轉(zhuǎn)煤流量開始累積，同時(shí)混煤計(jì)時(shí)器復(fù)位清零；當(dāng)使用混煤時(shí)，混煤計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，混煤電耗、混煤流量開始累積，同時(shí)轉(zhuǎn)煤計(jì)時(shí)器復(fù)位 清零。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型實(shí)時(shí)套筒窯能耗監(jiān)控系統(tǒng)及控制方法，在保證石灰窯煅燒產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大程度的降低能耗。本發(fā)明提供的用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)，包括PLC控制系統(tǒng)及與PLC控制系統(tǒng)相連的上位機(jī)，還包括分別與PLC控制系統(tǒng)相連的煤氣熱值儀、超聲波流量儀和風(fēng)機(jī)。本發(fā)明還提供了一種用于套筒窯的能耗監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟PLC系統(tǒng)收集參數(shù)的步驟，通過參數(shù)判斷出煤氣種類的步驟，計(jì)算所需的各種數(shù)值的步驟，在上位機(jī)上顯示計(jì)算結(jié)果的步驟。
文檔編號F27D19/00GK103073203SQ20121051528
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者高英杰, 胡榮卓, 邢贊根 申請人:南京梅山冶金發(fā)展有限公司, 上海梅山鋼鐵股份有限公司