專利名稱：鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法及其控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鏈篦機的篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法及其控制系 統，屬于冶金工業測控技術領域，主要用于實現球團鏈篦機篦床溫度場和氣壓 場的實時穩定控制。
背景技術：
鏈篦機是生產球團冶金礦料的關鍵設備之一，主要用于對生球進行干燥和 預熱。它是將生球布在慢速運行的鏈篦機篦床的篦板上，利用環冷機的余熱和 回轉窯排出的熱風對生球進行鼓風干燥、抽風干燥以及預熱氧化，并達到足夠 的抗壓強度后直接送入回轉窯進行焙燒，得到質量可靠的球團。
當鏈篦機篦床溫度場沒有得到有效控制時，存在問題是篦床溫度過高， 鏈篦機的使用壽命將大大降低；干燥過程溫度上升過快，生球容易爆球；生球 預熱過程溫度達不到要求，生球沒有足夠的抗壓強度，影響球團質量。
査閱目前國內外相關專利、論文和產品介紹等文獻，如江蘇宏大特種鋼機 械廠和江蘇大學申請的發明專利"球團鏈篦機篦床溫度場間接監控方法及其裝 置"(CN101140477A)，該專利運用熱電偶對鏈篦機篦床的各段區的空氣溫度 進行測量，利用轉換公式來間接表示鏈篦機篦床溫度，僅僅依據對篦床溫度場 要求，通過調節鼓風干燥段、抽風干燥段、預熱I段和II段等各段區的通風量， 實現對溫度場的間接控制。這樣控制方法僅考慮溫度場的控制，沒有考慮氣壓 場控制，存在的問題是
(1) 當鏈篦機鼓風干燥段篦床上方氣壓超過抽風干燥段篦床上方氣壓， 將導致鼓風干燥段的大量較低溫度的熱氣通過隔墻間隙被直接吸入到抽風千 燥段，降低了抽風干燥的熱風溫度，增加了水汽含量，降低抽風干燥段的抽干
效果；反之，當鼓風干燥段篦床上方氣壓大大小于抽風干燥段篦床上方氣壓時， 盡管消除以上影響，但抽風干燥段篦床上方大量熱氣流向鼓風干燥段，從而使 得抽風干燥段底層球團的干燥效果變差，影響生球質量。
(2) 當鏈篦機的抽風千燥段篦床上方氣壓超過預熱段篦床上方氣壓，將 導致該段的含有蒸發水汽的熱風流向預熱段，影響預熱段生球預熱溫度，降低 熱源利用效果；反之，當抽風干燥段篦床上方氣壓大大小于預熱段篦床上方氣 壓時，同樣預熱段篦床上方大量熱氣流向抽風干燥段，從而使得預熱段底層球團的預熱效果變差，影響生球質量。
(3)預熱段需要的熱量主要來自于回轉窯，如果預熱段負壓過小，回轉 窯的熱風便不會順利進入預熱段，會破壞熱量平衡，長期工作造成回轉窯密封 罩和筒體被高溫燒壞；反之，如果預熱段負壓過大，從回轉窯出來的大量 100(TC的高溫氣體會使得預熱段，會使得篦床溫度過高，大幅降低篦床的使用 壽命。
以上問題導致熱風量流向不合理、不均勻，較低熱風流向高溫段，熱風的 利用率低，球團預熱溫度達不到要求，影響球團質量，同時容易使得鏈篦機篦 床局部溫度過高，造成熱損壞，降低鏈篦機的使用壽命。
在冶金領域的溫度控制大部分集中在針對各種高爐，如冶金工業部包頭鋼 鐵設計研究院申請的發明專利"高爐熱風爐交叉并聯送風溫度控制" (CN85104443A),該發明屬于高爐熱風爐控制領域，其特征是用調節熱風爐 入爐冷風量的辦法來改變其熱風量；萊蕪鋼鐵集團有限公司對鏈篦機-回轉窯-環冷機球團生產線進行了計算機自動控制系統的開發，但其溫度控制主要是針 對回轉窯而進行的，尚未實施對球團鏈篦機篦床溫度場的監控。首鋼球團廠對 鏈篦機溫度控制是針對原有的生產線中噴煤系統存在的問題，在噴煤、停煤、 倒倉等環節用計算機來實現調節控制，該方法使用的是利用噴煤來對鏈篦機進 行加熱，能源耗費高。
影響鏈篦機篦床溫度場的因素不僅涉及到鏈篦機篦床各段的熱風的流速 和流量(包括鏈篦機篦床各段的抽風量或者送風量)，還涉及到熱風的流向。 鏈篦機篦床各段的氣壓場影響熱氣流流動，因此，間接影響到鏈篦機篦床溫度 場及其對球團加熱效果。
在現有文獻中，還沒有對溫度場和氣壓場進行綜合控制報道。如中國臺灣 夏育君的發明專利"水床的溫度及氣壓控制裝置"，通過溫度控制裝置可使床 體在外界氣溫變化以致影響棉被的散熱速率時，能維持被窩內溫度恒定于最舒 適的個人設定值上，通過氣壓控制裝置可使床體的軟硬程度自動調整在個人感 覺最舒適的設定值上。該專利僅分別考慮了溫度控制和氣壓控制，沒有考慮溫 度與氣壓之間關系，對溫度和氣壓進行綜合控制。
發明內容
本發明的目的在于克服上述存在的不足，公開一種鏈篦機篦床溫度場與氣 壓場綜合控制方法及其控制系統。本發明的溫度場與氣壓場綜合控制方法采用 的技術方案是設計鏈篦機的熱氣流流動路線；確定鏈篦機篦床上各段之間的氣壓梯度關系；根據球團生產工藝要求，確定鏈篦機篦床各段之間的的溫度梯 度關系；建立基于鏈篦機篦床上各段氣壓梯度場與溫度梯度場的綜合控制策 略，實現鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制。
本發明所述的鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制的熱氣流流動路線如 圖1所示。熱氣流流動路線是回轉窯高溫熱氣(100(TC左右)直接進入預熱 II段YR2，通過與球團和篦床熱交換，經過回熱風機抽風和除塵之后得到中溫 熱氣(50(TC左右)，通過供熱氣電磁閥門輸送到抽風干燥段CG;環冷機高溫 段提供中高溫熱氣(700°C)經過供熱氣電磁閥門進入預熱I段YR1，在與球 團和篦床熱交換之后，經過回熱風機抽風和除塵之后得到中低溫熱氣(300°C 左右)，輸送到鼓風干燥段GG的鼓風機；抽風干燥段CG得到的中溫熱氣， 通過與球團和篦床熱交換，經過抽風機抽風和除塵后排放；鼓風干燥段GG得 到的中低溫熱氣，通過與球團和篦床熱交換，經過抽風機抽風和除塵后排放。
本發明所述的鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法主要包括以下步
驟
(1) 確定鏈篦機篦床上各段氣壓梯度關系。為了保證回轉窯高溫熱氣能夠
直接進入預熱II段YR2，同時防止低溫段氣體流入高溫段，降低高溫熱氣溫度， 影響高溫段氣體熱能利用率和球團加熱溫度，篦床上各段氣壓梯度是從預熱
1I段YR2、預熱I段YR1、抽風干燥段CG，到鼓風干燥段GG，每段均為一 小負氣壓，并且氣壓逐漸減小。
(2) 確定鏈篦機篦床各段溫度梯度關系。為了保證熱風溫度能夠滿足球團 干燥和預熱的工藝要求，提高球團質量，同時防止篦床溫度過高，影響篦床工 作壽命，篦床各段溫度梯度是從預熱II段YR2、預熱I段YR1、抽風干燥 段CG，到鼓風干燥段GG，篦床上球團溫度從最高的回轉窯高溫熱氣溫度逐 漸到接近常溫，篦床溫度從最高不超過55(TC逐漸降低到200。C左右。
(3) 建立基于鏈篦機篦床上各段氣壓梯度場和溫度梯度場的綜合控制策 略。按照以上確定的鏈篦機篦床上各段之間的氣壓梯度和溫度梯度，建立溫度 場和氣壓場綜合控制策略是
A氣壓梯度調控初始化在回轉窯燃燒基本正常，并能夠提供正常高溫 熱氣情況下，通過調節鏈篦機篦床各段進出口熱氣風機轉速(即通風量)和供 熱氣閥門大小，控制各段氣壓大小，建立起篦床上方的氣壓梯度場，為溫度場穩定控制提供基礎；
B鏈篦機篦床各段氣壓梯度和溫度梯度調整按照預熱II段負壓要求和
預熱n段篦床下方風箱溫度要求，對預熱n段抽氣量進行微調，在此基礎上， 按照預熱i段、抽風干燥段和鼓風干燥段順序，分別對各段進氣和出氣量進行 微調，在滿足氣壓梯度前提下，使得鏈篦機篦床上各段溫度值盡可能滿足溫度 梯度要求，并對這一過程進行反復調整，保持各段氣壓梯度和溫度梯度的穩定。 本發明所述的鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制控制系統，硬件部分包
括微機、各段溫度檢測傳感器、氣壓檢測傳感器、檢測信號調理電路、輸入
接口、輸出接口、輸出驅動及信號隔離電路、風機變頻調速器及各段的排氣風
機和供熱氣電磁閥門；軟件部分包括氣壓梯度調控初始化程序和各段氣壓梯度
和溫度梯度調整程序。
本發明與一般鏈篦機溫度控制比較，優點是通過鏈篦機篦床溫度場與氣 壓場的綜合控制，在鏈篦機篦床上各段建立一定的氣壓梯度場基礎上，使得鏈 篦機篦床溫度梯度場的實時控制更容易、更穩定，以提高熱風能量的利用效率， 提高了球團抗壓強度，保證球團質量，確保鏈篦機篦床最高溫度在550°C以下， 延長鏈篦機的使用壽命。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明的鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制的熱氣流流動路線
圖
圖2是本發明的控制系統硬件組成結構圖 圖3是本發明的控制系統流程圖
圖1中，l.球團；2.鏈篦機；3.氣壓傳感器；4.供熱氣電磁閥門；5.供熱氣 電磁閥門；6.回轉窯；7.環冷機；8.抽風機；9.溫度傳感器；IO.回熱風機；11. 回熱風機；12.抽風機；13.鼓風機；14.風罩；15.風箱；16.篦床；GG.鼓風干燥 段；CG.抽風干燥段；YR1.預熱I段；YR2.預熱II段。
具體實施例方式
如圖1所示，生產的生球團1通過鏈篦機2的篦'床16，分別經過鼓風干 燥段GG、抽風干燥段CG、預熱I段YR1和預熱II段YR2，到回轉窯6，經 過噴煤高溫焙燒，得到熟球團1，送到環冷機7,循環冷卻到接近常溫，再送 往高爐。在鏈篦機2上方四段風罩14內分別安裝有氣壓傳感器3，在鼓風干燥段GG、抽風干燥段CG、預熱I段YR1風罩14上分別接有抽風機8、供熱 氣電磁閥門4和5，在鏈篦機2下方四段風箱15內分別安裝有溫度傳感器9， 在鼓風干燥段GG、抽風干燥段CG、預熱I段YR1和預熱II段YR2風箱15 上分別接有鼓風機13、抽風機12、回熱風機11和10。
如圖1所示，設計熱氣流流動路線回轉窯6高溫熱氣(100(TC左右)直 接進入鏈篦機2的預熱II段YR2，通過與球團1和篦床16熱交換之后，經過 回熱風機10抽風和除塵之后得到中溫熱氣(50(TC左右)，通過供熱氣電磁閥 門4輸送到抽風干燥段CG;環冷機7高溫段提供的中高溫熱氣(700'C)經過 供熱氣電磁閥門5進入預熱I段YR1，通過與球團1和篦床16熱交換之后， 經過回熱風機11抽風和除塵之后得到中低溫熱氣(300'C左右)，輸送到鼓風 干燥段GG的鼓風機13;抽風干燥段CG得到的中溫熱氣，通過與球團1和篦 床16熱交換之后，經過抽風機12抽風和除塵后排放；鼓風干燥段GG得到的 中低溫熱氣，通過與球團1和篦床16熱交換之后，經過抽風機8抽風和除塵 后排放。
以下針對240萬噸鏈篦機(B4.5x60m)的具體生產工藝要求，對發明內 容中涉及到的參數進行計算確定，并設計篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統。
(1) 確定鏈篦機篦床上各段之間的氣壓梯度值
為了克服不考慮氣壓場進行鏈篦機篦床溫度場控制存在的問題，確定鏈篦 機篦床上各段之間的氣壓梯度關系是預熱II段上罩內負壓py2為-60Pa，預熱 I段上罩內負壓pyl為-70Pa，抽風干燥段上罩負壓pc為-75Pa，鼓風干燥段負 壓PG為-80Pa，滿足py2>Pyi>Pc>PG，且前后之間氣壓差在5Pa 10Pa范圍之 內。
(2) 確定鏈篦機篦床各段溫度梯度值
根據球團生產工藝要求，確定鏈篦機運行時各段溫度梯度值控制范圍是
a鏈篦機預熱n段篦床上罩熱氣來自于回轉窯的余熱，回轉窯提供熱氣
溫度為IOO(TC左右，預熱II段篦床上罩進氣溫度Ty21為900~980°C，預熱II 段篦床下方風箱抽氣溫度、22控制在450~550°C;
B鏈篦機預熱I段篦床上罩熱氣來自于環冷機的余熱，環冷機提供熱氣 溫度為700。C左右，預熱I段篦床上罩進氣溫度Tyll為500 600°C，預熱I段 篦床下方風箱抽氣溫度1\12控制在300~350°C;C鏈篦機抽風干燥段篦床上罩熱氣熱氣來自于預熱II段排出熱氣的余 熱，抽風干燥段篦床上罩進氣溫度T。在400~450°C，抽風千燥段篦床下方風 箱抽氣溫度Tc2控制在120~170°C;
D鏈篦機鼓風干燥段篦床下方風箱熱氣來自于預熱I段排出熱氣的余 熱，鼓風干燥段進氣溫度Tcn為250~300°C,鼓風干燥段篦床上罩排出熱氣溫 度TG2約70 120°C 。
(3)鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統
本發明所述的鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統，硬件組成結構如 圖2所示，包括微機、各段溫度檢測傳感器9、氣壓檢測傳感器3、檢測信 號調理電路、輸入接口、輸出接口、輸出驅動及信號隔離電路、風機變頻調速 器及各段排氣風機和供熱氣電磁閥門。其中，溫度檢測傳感器9和氣壓檢測傳 感器3信號輸給檢測信號調理電路，通過輸入接口輸送到微機，微機通過信息 采集、計算和判斷處理，輸出控制信息給輸出接口，通過輸出驅動及信號隔離 電路，驅動風機變頻調速器及其各段排氣風機和供熱氣電磁閥門，自動調節鏈 篦機各段進出風量，實現對篦床溫度場與氣壓場綜合控制。
本發明所述的鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統控制流程如圖3 所示，包括氣壓梯度調控初始化程序和各段氣壓梯度和溫度梯度調整程序。其 中，氣壓梯度調控初始化程序包括氣壓測試判斷和各風機流量控制程序。根據 制定的控制策略，各段氣壓梯度和溫度梯度調整程序按照預熱1I段、預熱I段、 抽風干燥段和鼓風干燥段順序，依次進行氣壓檢測和溫度檢測、判斷處理及各 風機風量控制程序，依據系統慣性調整控制間隔時間，進行循環往復調整處理， 使得鏈篦機篦床溫度場與氣壓場控制穩定可靠。
權利要求
1.一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法，通過調節鼓風干燥段、抽風干燥段、預熱I段和II段等各段區的通風量，實現對鏈篦機溫度場的控制，本發明方法的技術方案特征在于設計鏈篦機的熱氣流流動路線；確定鏈篦機篦床上各段之間的氣壓梯度關系；根據球團生產工藝要求，確定鏈篦機篦床各段之間的的溫度梯度關系；建立基于鏈篦機篦床上各段氣壓梯度場與溫度梯度場的綜合控制策略，來實現鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制。
2. 根據權利要求1所述的一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法，其熱 氣流流動路線特征在于將回轉窯(6)產生的高溫熱氣(100(TC左右)直接引入鏈篦 機2的預熱II段(YR2)，通過與球團(1)和篦床(16)熱交換之后，經過回熱風機(IO) 抽風和除塵之后得到中溫熱氣(50(TC左右)，通過供熱氣電磁閥門(4)輸送到抽風干 燥段CG;將環冷機(7)高溫段提供的中高溫熱氣(70(TC)經過供熱氣電磁闊門(5) 引入預熱I段(YR1)，通過與球團(1)和篦床(16)熱交換之后，經過回熱風機(ll) 抽風和除塵之后得到中低溫熱氣(30(TC左右)，輸送到鼓風干燥段GG的鼓風機(13); 抽風干燥段CG得到的中溫熱氣，通過與球團(1)和篦床(16)熱交換之后，經過抽風 機(12)抽風和除塵后排放；鼓風干燥段GG得到的中低溫熱氣，通過與球團(l)和篦 床(16)熱交換之后，經過抽風機(8)抽風和除塵后排放。
3. 根據權利要求1所述的一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法，其確 定的鏈篦機篦床上各段之間的氣壓梯度特征在于預熱II段上罩內負壓py2為-60Pa， 預熱I段上罩內負壓Pyi為-70Pa，抽風干燥段上罩負壓pc為-75Pa，鼓風干燥段負壓 PG為-80Pa，滿足py2>pyi>Pc>PG，且前后之間氣壓差在5Pa 10Pa范圍之內。
4. 根據權利要求1所述的一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法，其確定的鏈篦機運行時各段溫度梯度值控制范圍特征在于a、鏈篦機預熱n段篦床上罩熱氣來自于回轉窯的余熱，回轉窯提供熱氣溫度為IOO(TC左右，預熱II段篦床上罩進氣溫度Ty^為900 98(TC，預熱II段篦床下方 風箱抽氣溫度Ty22控制在450~550°C ;B、 鏈篦機預熱I段篦床上罩熱氣來自于環冷機的余熱，環冷機提供熱氣溫度為 70(TC左右，預熱I段篦床上罩進氣溫度Tyu為500~600°C，預熱I段篦床下方風箱 抽氣溫度Tyl2控制在300~350°C ;C、 鏈篦機抽風干燥段篦床上罩熱氣熱氣來自于預熱II段排出熱氣的余熱，抽風 干燥段篦床上罩進氣溫度TC1在400~450°C ，抽風干燥段篦床下方風箱抽氣溫度TC2 控制在120~170°C;D、鏈篦機鼓風干燥段篦床下方風箱熱氣來自于預熱I段排出熱氣的余熱，鼓風 干燥段進氣溫度TG1為250~300°C，鼓風干燥段篦床上罩排出熱氣溫度TG2約 70~120°C。
5. 根據權利要求1所述的一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法，建立的溫度場和氣壓場綜合控制策略特征在于A氣壓梯度調控初始化在回轉窯燃燒基本正常，并能夠提供正常高溫熱氣情 況下，調節鏈篦機篦床各段進出口熱氣風機轉速(即通風量)和供熱氣閥門大小， 控制各段氣壓大小，建立起篦床上方的氣壓梯度場；B鏈篦機篦床各段氣壓梯度和溫度梯度調整按照預熱II段負壓要求和預熱II 段篦床下方風箱抽氣溫度控制要求，對預熱II段抽氣量進行微調，在此基礎上，按 照預熱I段、抽風干燥段和鼓風干燥段順序，分別對各段進氣和出氣量進行微調， 在滿足氣壓梯度前提下，使得鏈篦機篦床上各段溫度值滿足溫度梯度要求，并對這 一過程進行反復調整，保持各段氣壓梯度和溫度梯度的穩定。
6. —種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統，特征在于硬件部分包括微 機、各段溫度檢測傳感器、氣壓檢測傳感器、檢測信號調理電路、輸入接口、輸出 接口、輸出驅動及信號隔離電路、風機變頻調速器及各段的排氣風機和供熱氣電磁 閥門；軟件部分包括氣壓梯度調控初始化程序和各段氣壓梯度和溫度梯度調整程序。
7. 根據權利要求6所述的一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統，硬件 部分特征在于溫度檢測傳感器9和氣壓檢測傳感器3信號輸給檢測信號調理電路，通過輸入接口輸送到微機，微機通過信息采集、計算和判斷處理，輸出控制信息給 輸出接口，通過輸出驅動及信號隔離電路，驅動風機變頻調速器及其各段排氣風機 和供熱氣電磁閥門，自動調節鏈篦機各段進出風量。
8. 根據權利要求6所述的一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統，軟件 部分特征在于各段氣壓梯度和溫度梯度調整程序按照預熱II段、預熱I段、抽風 干燥段和鼓風干燥段順序，依次進行氣壓檢測和溫度檢測、判斷處理及各風機風量 控制程序，依據系統慣性調整控制間隔時間，進行循環往復調整處理。
全文摘要
本發明公開一種鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制方法及其控制系統，涉及冶金工業測控技術領域。發明采用的技術方案是設計鏈篦機的熱氣流流動路線；確定鏈篦機篦床上各段之間的氣壓梯度關系；確定鏈篦機篦床各段之間的溫度梯度關系；建立基于鏈篦機篦床上各段氣壓梯度場與溫度梯度場的綜合控制策略。建立鏈篦機篦床溫度場與氣壓場綜合控制系統。通過鏈篦機篦床溫度場與氣壓場的綜合控制，使得鏈篦機篦床溫度梯度場的實時控制更容易、更穩定，以提高熱風能量的利用效率，提高了球團抗壓強度，保證球團質量，延長鏈篦機的使用壽命。
文檔編號F27B21/00GK101592441SQ20091003116
公開日2009年12月2日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者任旭東, 馮愛新, 瑾 原, 司乃潮, 強 吳, 鋒 張, 張夏蓉, 張永康, 張西良, 李伯全, 楊繼昌, 毛翠云, 陳瀝強, 高福學 申請人:江蘇大學