CN107401923A - 炉窑燃烧效率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种炉窑燃烧效率控制方法，涉及工业炉窑和热力锅炉等燃烧控制领域，能够提高烟气余热利用率及燃气燃烧效率。该方法包括：S1、使送入炉窑的助燃风在与燃气配比及混合之前被从所述炉窑排出的烟气中的余热预热；S2、使被预热后的所述助燃风送入所述炉窑中与所述燃气进行燃烧；S3、在燃烧进行的过程中，根据所述炉窑中炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，调节所述燃气的输送量；S4、在燃烧进行的过程中，根据所述烟气中的含氧量，动态地调节所述助燃风的流量。

Description

炉窑燃烧效率控制方法

技术领域

本发明涉及工业炉窑和热力锅炉等的燃烧控制领域，更具体地说，涉及一种炉窑燃烧效率控制方法。

背景技术

在当前的冶金和铸造加工行业，天然气熔炼炉(熔铝、铜、铁)是普遍建设和使用的熔炼设备，该类设备普遍存在的问题是天然气能耗偏高和对外环境排放余热、烟气量大。天然气能耗高直接导致生产成本增加，使得企业缺乏市场经济竞争力。该类设备可引起环境污染和热室效应等负面效应，甚至降低产品质量和生产效率，给企业和社会经济发展带来障碍，如何既促进经济发展又保持绿色生成，是促进该行业和社会发展的重要课题。事实上，高能耗熔炼炉或计划依托能源生产的熔炉的建设单位，近年来越来越重视选择节能型高效率熔炼炉。

现有的熔炼设备之所以存在上述问题，主要原因在于燃烧效率控制和余热生产循环利用的环节较为薄弱。具体地，在燃烧效率控制环节，现有的空燃比例阀根据助燃风的压力机械比例来调整供气量，然而，由于炉膛内被熔化的材料在不同阶级需要的氧量是不确定的，因此，按照设定的空燃比无法取得最佳的燃烧效果。并且，传统压力式(固定式)空燃比例阀通常以最不利含氧量为比例调节，因此，除了最不利状态外，其他状态下必然出现过量的助燃风，因而会消耗过多的天然气。

在余热生产循环利用环节，现大部分余热用于生产生活热水，但是对于排烟余热量大、温度高的高品位余热，直接用于生产生活热水比较浪费，若能在熔炼设备中将这部分高品位余热用于熔炼生产，将有利于降低天然气消耗，才具有更大经济和环保价值。

由此可见，具有节能减排、绿色生产和降低生产成本的熔炼设备是生产单位建设、改造应用的趋势。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有工业炉窑技术中能耗高和燃烧效率低下等缺陷，提供一种烟气余热利用率、燃气燃烧效率高的炉窑燃烧效率控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种炉窑燃烧效率控制方法，包括以下步骤：

S1、使送入熔炼炉的助燃风在与燃气配比及混合之前被从所述熔炼炉排出的烟气中的余热预热；

S2、使被预热后的所述助燃风送入所述熔炼炉中与所述燃气进行燃烧；

S3、在燃烧进行的过程中，根据所述熔炼炉中炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，调节所述燃气的输送量；

S4、在燃烧进行的过程中，根据所述烟气中的含氧量，动态地调节所述助燃风的流量。

可选地，所述熔炼炉设置有多个用于混合燃气与助燃风的混合烧嘴，所述步骤S1具体为：

使助燃风交替地通过每个所述混合烧嘴送入所述熔炼炉，并使所述熔炼炉排出的烟气对应于所述助燃风，交替的送到每个所述混合烧嘴对所述助燃风进行预热后排出，

在所述步骤S1之后，所述方法还包括：使所述助燃风与所述燃气交替地在每个所述混合烧嘴处混合。

可选地，所述步骤S3具体包括：

S31、在燃烧进行的过程中，实时测量炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，并将测量结果作为过程参数变量；

S32、根据生产工艺要求对炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力设定目标参数设定值，根据所述过程参数变量、所述目标参数设定值，利用PID控制算法确定燃气目标输送量；

S33、调节燃气输送量使其等于所述燃气目标输送量。

可选地，S31、在燃烧进行的过程中，实时测量生产介质的温度，并将测量结果作为过程参数变量；

S32、根据生产工艺要求对生产介质的温度设定目标参数设定值，并在燃烧分阶段进行的过程中，分别判断各个阶段中所述过程参数变量是否高于所述目标参数设定值，若是，则进入步骤S33Y，若否，则进入步骤S33N；

S33Y、判断所述过程参数变量在前后两个阶段中是上升还是下降，若是下降，则维持燃气输送量不变，若是上升，则使所述燃气输送量递减预设幅度；

S33N、判断所述过程参数变量在前后两个阶段中是上升还是下降，若是上升，则维持燃气输送量不变，若是下降，则使所述燃气输送量递增预设幅度。

可选地，所述步骤S4具体包括：

S41、在燃烧进行的过程中，测量所述熔炼炉外空气的气压、温度及湿度；

S42、根据所述熔炼炉外空气的气压、温度、湿度以及所述燃气的输送量，确定最低助燃风流量；

S43、根据所述最低助燃风流量的低限值，调节所述助燃风的流量使其在预设范围内逼近所述最低助燃风流量；

S44、根据所述烟气中的含氧量，对所述助燃风的流量进行进一步调节以使得所述烟气中的含氧量趋于预设值。

可选地，所述步骤S4具体包括：

在炉膛恒温阶段，实时记录所述燃气的输送量与所述烟气中的含氧量，确定所述燃气的输送量最小时对应的含氧量，将所述输送量最小时对应的该含氧量作为恒温阶段中助燃风流量的设定最佳值，调整所述助燃风的流量使其逼近该设定最佳值。

可选地，所述步骤S4具体包括：

在炉膛升温阶段，逐步改变所述助燃风的流量，并记录炉膛温度变化的速率取最大值时对应的烟气中的含氧量；

调节所述助燃风的流量使得当前烟气中的含氧量趋于炉膛温度变化的速率取最大值时对应的该含氧量。

实施本发明的窑炉燃烧效率控制方法，具有以下有益效果：由于助燃风在与燃气配比及混合之前被从炼炉排出的烟气中的余热预热，因而能够提高烟气余热利用率，另外，在燃烧进行的过程中，根据炉窑中炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，调节燃气的输送量，还根据烟气中的含氧量，动态地调节助燃风的流量，因而能够提高燃气的燃烧效率，减少燃气消耗。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明实施例提供的炉窑燃烧效率控制方法的流程图；

图2为本发明实施例中烟气对助燃风进行预热的结构示意图；

图3为本发明实施例中烧嘴的结构示意图；

图4为根据炉窑中炉膛的温度或生产介质的温度调节燃气的输送量的示意图；

图5为根据蒸汽压力调节燃气的输送量的示意图；

图6为根据烟气中的含氧量动态地调节助燃风的流量的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

针对工业炉窑或锅炉的燃烧***燃烧效率低、烟气余热排放高的问题，为了降低燃气消耗，节约生产成本及减少污染排放，本发明提供的炉窑燃烧效率控制方法主要从如下三个方面着手。第一，使助燃风在与燃气配比之前预热，有利于燃烧反应热；第二，根据炉膛温度或生产介质的温度/压力等调节燃气等燃料的输送量；第三，根据排烟含氧量动态调节助燃风量，实现以动态空燃比控制燃烧，避免过量或不足的助燃风导致燃气消耗增加，从而提高燃烧效率，减少热损失及污染排放。

图1为本发明实施例提供的炉窑燃烧效率控制方法的流程图。如图1所示，炉窑燃烧效率控制方法具体包括以下步骤。

S1、使送入炉窑的助燃风在与燃气配比及混合之前被从炉窑排出的烟气中的余热预热。

本实施例可采用热交换式和换向蓄热式这两种预热方式。其中，换向蓄热式运用到蓄热式燃烧器，其原理是周期性地交替换向蓄热或利用蓄热材料热交换，使助燃风吸收烟气余热，助燃风被预热到低于炉膛温度120℃左右的温度，且排烟温度被降低至150℃以下再排放到大气中。

图2为本发明实施例中烟气对助燃风进行预热的结构示意图。如图2所示，为了实现烟气对助燃风预热，可在用于混合及点燃的混合烧嘴的上游侧，并排设置的分别用于流通烟气及流通助燃风的管道，且在两管道中分别形成热交换部，导热性良好的热管横跨两管道而置于热交换部内。这样一来，热管可将温度较高的烟气中热量传递给温度较低的助燃风，从而实现烟气对助燃风的预热。通过预热，可催化燃烧快速反应放出热量。

在本实施例中，采用交替预热的方式，具体地，可正对炉窑的炉膛内设置有多个混合烧嘴，在燃烧过程中，使助燃风交替地通过每个混合烧嘴送入炉窑，并使从炉窑排出的烟气对应于助燃风，交替地送到每个混合烧嘴对助燃风进行预热后再排出，即，在一个混合烧嘴处使烟气对助燃风进行预热，然后，切换到下一个混合烧嘴，并在该混合烧嘴进行预热，如此反复进行。

另外，关于助燃风与燃气的混合及燃烧，以往，大部分蓄热式燃烧的助燃风是周期性蓄热换向，然而燃气却不换向燃烧，也就是说，燃气直接送入炉膛后再与来自不同方向的助燃风混合燃烧。以往的这种混合及燃烧方式忽略了燃烧效率及热传递的过程，其燃烧效率较低，热传递效果差。其燃烧效率较低的原因在于，相对于助燃风，燃气从另外的入口(即烧嘴)进入炉膛，在燃气扩散之前，其密度较大，因此，与助燃风的混合并不均匀，这样一来，为了尽可能完全燃烧，需保证助燃风中的氧量远远大于反应需求量，然而过多的助燃风会无可避免地带走部分燃气及较多的反应热，因而燃烧效率较低。热传递效果差的原因在于，一方面，受炉膛空间限制，燃烧火焰长度较短；另一方面，相对于助燃风，燃气从另外的烧嘴进入炉膛，但由于在烧嘴的出口处，燃气与助燃风尚未混合或混合不充分，因此燃烧火焰无法在烧嘴的出口处形成，以上两方面共同导致了火焰(及其热烟气)的行程被减少，也就降低了热传递(此处的热传递是指，燃烧产生的热量传递给生产介质或用于产生蒸汽的热水)时间，导致烟气中余热量较大。

针对该问题，在本实施例中，在进行步骤S1之后，使助燃风与燃气交替地在每个混合烧嘴处混合，也就是说，助燃风与燃气从同一个混合烧嘴进入炉膛，同时换向燃烧。一种烧嘴的结构如图3所示，烧嘴中形成一个燃气孔及环绕在该燃气孔周围的六个助燃风散流孔。根据该结构，燃气与助燃风混合得较为充分，且火焰的根部能够直接在烧嘴的出口处形成，既保证了充分燃烧，又拉长火焰和烟气在炉膛的行程，因此，能够提高燃烧效率与热传递效果，减少余热排放。

因燃烧时助燃风量比燃气大得多(天然气燃烧空燃比为10:1，煤气燃烧空燃比为3.75:1)，若燃烧前助燃风温度较低，将存在一部分燃烧放出的热量被用于加热燃风量，在本步骤中，通过对助燃风进行预热，能够增加助燃风在与燃气反应前的焓值，有利于加速燃烧物理化学反应速度，减少用于加热助燃风的燃烧反应热，使得燃烧反应热主要用于提升烟气(烟气以不同气流组织的形式与生产的介质进行热传递)的温度，因而能够较快地提高炉膛燃烧温度。

虽然在本步骤中仅对助燃风的预热进行了说明，然而，本步骤中还可同时对燃气进行预热，例如，考虑到天然气的燃点为540℃，水煤气的燃点为400℃，可利用烟气将燃气预热到350℃以下。对燃气的预热能够起到对助燃风的预热类似的效果。

S2、使被预热后的助燃风送入炉窑中与燃气进行燃烧。

如上所述，燃气与助燃风同时换向燃烧，由于燃气与助燃风混合充分(例如通过图3所示的烧嘴进行混合)，因而火焰的根部能够直接在烧嘴的出口处形成。

S3、在燃烧进行的过程中，根据炉窑中炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，调节燃气的输送量。

工业炉窑或民用锅炉用于生产时，一方面用于熔化原料，另一方面用于生产蒸汽作为动力。在本步骤中，可根据应用的不同选择不同的参数来控制对燃气输送量的调节。具体地，在用于熔化原料的情况下，如图4所示，可设置温度传感器用于测量炉膛的温度或生产介质的温度。另一方面，在用于生产蒸汽的情况下，如图5所示，可设置压力传感器用于测量蒸汽的压力。

调节燃气的输送量的实质在于，根据生产的不同，依据温度或压力参数自动控制燃气进入炉窑或燃烧器的流量，使得燃烧反应热增加或减小，被控参数(例如，炉膛的温度、生产介质的温度或蒸汽的压力等)趋近生产工艺要求的参数。

在本步骤中，可采用常规PID控制算法及惰性参数对比控制算法这两种算法来调节燃气的输送量。

对于常规PID控制算法，在执行过程中，步骤S3具体包括：S31、在燃烧进行的过程中，实时测量炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，并将测量结果作为过程参数变量；S32、根据生产工艺要求对炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力设定目标参数设定值，根据过程参数变量、目标参数设定值，利用PID控制算法确定燃气目标输送量；S33、调节燃气输送量使其等于燃气目标输送量。

PID控制的原理基于以下方程，其中，输出M(t)是比例项、积分项和微分项的函数：

输出＝比例项+积分项+微分项

M(t)＝K_C*e+K_C*∫^t e dt+M_initial+K_C*de/dt，其中，M(t)为回路输出(时间的函数)；K_C为回路增益，可根据控制情况设定比例；e为回路偏差，即目标参数设定值与过程参数变量之差e＝SETconPARA–ProcessVarible；M_initial为回路输出的初始值。

在稳态运行中，通过PID控制算法，合理调整比例K、积分与微分时间、通过调节阀门控制流量，或通过调节VFD传送速率控制燃气输送量，使偏差(e)为零，以达到过程参数变量与目标参数设定值相同，即，调节燃气输送量使其等于燃气目标输送量。

不同的炉窑或锅炉燃烧过程中，随着生产介质的状态变化，生产介质的被控参数不是呈线性关系，而且瞬变或阶段跳跃性较大，那么用上述PID控制算法将无法响应或控制被控参数的稳定性。为此，可采用惰性参数对比控制算法，可根据被控参数的变化特性，在过程参数高于设定值的情况下，若过程参数处于上升阶段则递减燃料流量，若处于下降阶段则燃料流量不变；在过程参数低于设定值的情况下，若过程参数处于上升阶段则燃料流量不变，若处于下降阶段递增。

对于惰性参数对比控制算法，在执行过程中，步骤S3具体包括：

S31、在燃烧进行的过程中，实时测量炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，并将测量结果作为过程参数变量。

S32、根据生产工艺要求对炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力设定目标参数设定值，并在燃烧分阶段进行的过程中，分别判断各个阶段中所述过程参数变量是否高于所述目标参数设定值，若是，则进入步骤S33Y，若否，则进入步骤S33N。

S33Y、判断所述过程参数变量在前后两个阶段中是上升还是下降，若是下降，则维持燃气输送量不变，若是上升，则使所述燃气输送量递减预设幅度。

算法描述为：如果过程变量ProcessVarible>设定值SETconPARA时；

则将上一阶段(△T)的过程值lastProVarible与当前ProcessVarible对比，判断当前的ProcessVarible相比于lastProVarible是上升还是下降；若是下降，则燃料输配量不变，若是上升，则可递减0.5％(此递减量可根据需要具体确定幅度)，其中△T是指过程值前后检测的时间间隔，可根据不同的炉窑或锅炉设定在30s-120s范围。

S33N、判断所述过程参数变量在前后两个阶段中是上升还是下降，若是上升，则维持燃气输送量不变，若是下降，则使所述燃气输送量递增预设幅度。

算法描述为：如果过程变量ProcessVarible<设定值SETconPARA时；

则将上一阶段(△T)的过程值lastProVarible与当前ProcessVarible对比，判断当前的ProcessVarible相比于lastProVarible是上升还是下降；若是上升，则维持燃料输送量不变，若是下降，则可递增0.5％。

通过反复进行S32、S33Y或S33N中的运算控制，最终使被控参数达到工艺的需求。

S4、在燃烧进行的过程中，根据烟气中的含氧量，动态地调节助燃风的流量。

在此需要说明的是，步骤S4可在步骤S3之后执行，也可在步骤S3之前执行，两个步骤还可同时执行。图6为根据烟气中的含氧量动态地调节助燃风的流量的示意图。

燃烧***性能是整个炉窑或锅炉的最关键部分。现行传统的燃烧器空燃比均为固定的空燃比：一种是根据燃气压力的比例控制助燃风的流量，另一种是根据燃气和助燃风的两者阀门机械连锁固定比例开关。固定的空燃比一般分大、中、小三等燃烧强度火焰。固定的空燃比的优点在于稳定，调试完后不再需要人工去关注空燃比，其缺点是不能满足连续性调节，而且由于不同气候环境下，空气中含氧量和湿度等成分存在波动，固定的空燃比将不能响应于不同气候环境而调节，其燃烧效率会较低。

为此，本发明提出的是厌氧燃烧的动态空燃比。所谓厌氧燃烧，是相对于富氧燃烧而言的，只是助燃空气不过量，没有燃烧的燃气在气流形成中还具有很强的亲氧性，能够与炉膛中剩余的氧气继续结合直至完全燃烧，因而没有过剩空气，并且燃料热量得以全部释放。

另外，以往，在调试燃烧过程中，很多燃烧工程师认为，火焰燃烧刚烈，则燃烧效果好，这种情况属于明显的富氧燃烧，虽然燃料是充分反应燃烧，热量也全部释放，但是，过量的空气会带走一部分热量和产生过多的污染物NOx。同时，富氧燃烧还缩短了燃烧过程时间，使得火焰形成得较短，不利于气流形成热传递，且冲击熔化速率高，能源消耗大，烧损率高。

在本发明中，跟据排烟中残留的含氧量的比例，监测燃气流量计算燃烧效率，炉体一次出口排烟温度(最高值，是燃烧效率最大值)，进行自动正负反馈，此时的排烟含氧量为最佳值，然后根据排烟含氧量实时调节助燃风的比例。

在实现过程中，步骤S4具体包括：

S41、在燃烧进行的过程中，测量炉窑外空气的气压、温度及湿度。

为了确定具体气候环境下空气的成分，可安装大气压力传感器，温湿度传感器，以测量炉窑外空气的气压、温度T及湿度rH％。

S42、根据炉窑外空气的气压、温度、湿度以及燃气的输送量，确定最低助燃风流量。

根据S41的测量结果，查找对应的饱和蒸汽压力表，得到饱和蒸汽压力(pressure of saturated pure water，其单位为Pa)，即：

P_ws＝eⁿ，e为自然常数2.71828，n＝-5800.2/Tk+1.3914993-0.048640*Tk+0.00004176*Tk²+6.5459673*LN(Tk)，Tk为开尔文温度，LN为自然对数。

进一步可以计算出水蒸汽的分压(partial pressure of water moist air，其单位为Pa)Pw＝Pws*rH％；

进一步地，干空气的分压力为Pa–P_w，氧气的分压为21％*(Pa–P_w)，氧气摩尔(体积)的比例为21％*(Pa–P_w)/Pa；

再根据燃料燃烧方程式，CmHn+(m+n/4)O₂+3.76*(m+n/4)*N2＝mCO₂+3.763.76*(m+n/4)*N₂+n/2*H₂O(CmHn只是代表天然气这种燃料，其他燃料的方程式与此类似)。

由燃料流量计确定燃料流量Q1，而且，由流量计数Q1*O₂的数量(m+n/4)，可以算出最低助燃风流量Q2＝Q1*(m+n/4)/(21％*(Pa–Pw)/Pa)。

S43、根据最低助燃风流量的低限值，调节助燃风的流量使其在预设范围内逼近最低助燃风流量。

可在助燃风吸入口安装空气流量计，由空气流量计测量助燃风的流量。

S44、根据烟气中的含氧量，对助燃风的流量进行进一步调节以使得烟气中的含氧量趋于预设值。

可排烟管道上安装排烟含氧量传感器，用于检测烟气中的含氧量。含氧量的预设值例如可根据实验数据及实际情况进行设置，以使其对应最高的燃烧效率。

上述分别对根据两种算法调节助燃风流量进行了说明。另外，需要说明的是，在燃烧过程中，根据炉膛中温度变化的情况可分为炉膛升温阶段与炉膛恒温阶段，对应地，助燃风流量的调节方式分为升温阶段调节方式与恒温阶段调节方式。在此，简要说明其控制逻辑。

1、初期升温阶段，由炉膛温度控制燃气阀，调节燃气供给量，按照下述升温阶段调节方式调节助燃风的流量；

2、排烟温度控制换向时间，一般换向周期为90-120秒，排烟温度控制在120℃～135℃范围之间，若排烟温度超过135℃则强制换向；

3、炉膛压力保持在25Pa左右为佳，通过变频控制引风机的排烟量稳定炉膛压力；

4、待炉膛温度升至稳定阶段，固体原料全部熔化后改为由熔液温度控制燃料供给量，并按照下述恒温阶段调节方式调节助燃风的流量。

对升温阶段调节方式说明如下。

在炉膛升温阶段，炉膛温度低于炉膛稳态燃烧时的温度，燃料与助燃气之间的物理化学反应速度慢，分子之间运动不剧烈，需要的O₂浓度比稳态燃烧状态下略高，这样才有利于完全燃烧。

炉膛升温阶段按最大燃料流量燃烧，即燃料量恒定，炉膛温度变化的速率△T/S达到最值，该最值被作为最佳燃烧效率的记录值。通过公式拟合含氧量控制函数，可计算出的含氧量百分比，对比含氧量传感器的实时输出值。

具体地，在炉膛升温阶段，逐步改变所述助燃风的流量，并记录炉膛温度变化的速率取最大值时对应的烟气中的含氧量；调节助燃风的流量使得当前烟气中的含氧量趋于炉膛温度变化的速率取最大值时对应的该含氧量，其包括如下步骤：

A:利用控制器自动记录炉膛温度变化的速率△T/S,在时间间隔/温度段内，通过调节助燃风阀或送风的风机频率VFD，逐步改变助燃风量，录入取最大值△T/S对应的含氧量百分比；

B:在下一个温升/时间间隔段内，与步骤A相同地，记录取最大值△T/S时对应的含氧量百分比；

C:列出函数格式O₂％＝f(t)，利用曲线拟合，形成3次多项式函数

O₂PRO％＝At³+Bt²+Ct+D

这样，在对应的升温阶段，依据上述函数的计算排烟含氧量百分比，可以调整实际送风量使实际的排烟含氧比例趋近于计算值，实现在升温阶段的充分燃烧，取得最优的燃烧效率及热量利用率。

对恒温阶段调节方式说明如下。

在炉膛恒温阶段，因炉膛温度达到了较高的稳定阶段，会加速促进燃烧反应，理论上可以进一步缩小过剩空气系数。此阶段燃料的流量会随生产介质的工艺参数变化而改变，但因炉膛温度达到了稳态，因此理想状态是：以最小过剩空气系数为主，燃烧反应热被生产介质吸收的效率最高，此时燃料流量消耗最小，对应的排烟含氧量也为最小。

具体地，在炉膛恒温阶段，实时记录所述燃气的输送量与所述烟气中的含氧量，确定所述燃气的输送量最小时对应的含氧量，将所述输送量最小时对应的该含氧量作为恒温阶段中助燃风流量的设定最佳值，调整所述助燃风的流量使其逼近该设定最佳值，其步骤如下：

A:当生产介质工艺参数稳定时，即吸热量恒定阶段，改变送风量即改变排烟含氧量O₂PRO％；

B:实时记录燃料流量FLOW的变化值和排烟含氧量的数值，在燃料的流量FLOW最小时，燃料的燃烧效果和热量利用效率最高；

C:利用步骤B中的燃料流量FLOW最小时对应的排烟含氧量值，作为恒温阶段送风量调节控制设定最佳值。

恒温阶段调节方式可应用深圳市善能科技有限公司的3e^SM-T11炉窑节能可编程控制器，计算最佳排烟含氧量算法如下：

那么在炉膛的稳态阶段，以EFFICIAL_O₂PRO的值作为调节送风量的设定值。

同时，为防止控制送风量出现错误，应根据燃料的流量计算空气流量Q₂，过剩空气系数的限制范围：最低过剩空气系数á＝1.05，即最低限空气流量(低限值)1.05XQ2，高限á＝1.25，即最高限空气流量1.3X Q2。

这样不同的气候调节，湿空气中的含氧比例变化，不是以固定的燃气阀开度决定助燃风开度燃烧，而是每个阶段都是以最佳燃烧和热利用效率调节助燃风的配比流量，称为“动态空燃比”控制燃烧。

在本发明的炼炉燃烧效率控制方法中，由于助燃风在与燃气配比及混合之前被从炼炉排出的烟气中的余热预热，因而能够提高烟气余热利用率，另外，在燃烧进行的过程中，根据炉窑中炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，调节燃气的输送量，还根据烟气中的含氧量，动态地调节助燃风的流量，因而能够提高燃气的燃烧效率，减少燃气消耗。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种炉窑燃烧效率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、使送入炉窑的助燃风在与燃气配比及混合之前被从所述炉窑排出的烟气中的余热预热；

S2、使被预热后的所述助燃风送入所述炉窑中与所述燃气进行燃烧；

S3、在燃烧进行的过程中，根据所述炉窑中炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，调节所述燃气的输送量；

S4、在燃烧进行的过程中，根据所述烟气中的含氧量，动态地调节所述助燃风的流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炉窑设置有多个用于混合燃气与助燃风的混合烧嘴，所述步骤S1具体为：

使助燃风交替地通过每个所述混合烧嘴送入所述炉窑，并使所述炉窑排出的烟气对应于所述助燃风，交替的送到每个所述混合烧嘴对所述助燃风进行预热后排出，

在所述步骤S1之后，所述方法还包括：使所述助燃风与所述燃气交替地在每个所述混合烧嘴处混合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、在燃烧进行的过程中，实时测量炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力，并将测量结果作为过程参数变量；

S32、根据生产工艺要求对炉膛的温度、生产介质的温度、或蒸汽的压力设定目标参数设定值，根据所述过程参数变量、所述目标参数设定值，利用PID控制算法确定燃气目标输送量；

S33、调节燃气输送量使其等于所述燃气目标输送量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

S31、在燃烧进行的过程中，实时测量生产介质的温度，并将测量结果作为过程参数变量；

S32、根据生产工艺要求对生产介质的温度设定目标参数设定值，并在燃烧分阶段进行的过程中，分别判断各个阶段中所述过程参数变量是否高于所述目标参数设定值，若是，则进入步骤S33Y，若否，则进入步骤S33N；

S33Y、判断所述过程参数变量在前后两个阶段中是上升还是下降，若是下降，则维持燃气输送量不变，若是上升，则使所述燃气输送量递减预设幅度；

S33N、判断所述过程参数变量在前后两个阶段中是上升还是下降，若是上升，则维持燃气输送量不变，若是下降，则使所述燃气输送量递增预设幅度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S41、在燃烧进行的过程中，测量所述炉窑外空气的气压、温度及湿度；

S42、根据所述炉窑外空气的气压、温度、湿度以及所述燃气的输送量，确定最低助燃风流量；

S43、根据所述最低助燃风流量的低限值，调节所述助燃风的流量使其在预设范围内逼近所述最低助燃风流量；

S44、根据所述烟气中的含氧量，对所述助燃风的流量进行进一步调节以使得所述烟气中的含氧量趋于预设值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

在炉膛恒温阶段，实时记录所述燃气的输送量与所述烟气中的含氧量，确定所述燃气的输送量最小时对应的含氧量，将所述输送量最小时对应的该含氧量作为恒温阶段中助燃风流量的设定最佳值，调整所述助燃风的流量使其逼近该设定最佳值。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

在炉膛升温阶段，逐步改变所述助燃风的流量，并记录炉膛温度变化的速率取最大值时对应的烟气中的含氧量；

调节所述助燃风的流量使得当前烟气中的含氧量趋于炉膛温度变化的速率取最大值时对应的该含氧量。