隧道窑炉温自动控制

隧道窑炉温自动控制

A、测温点的选取

对炉温控制而言，起关键作用的是烧成带。为此，目前隧道窑的整个温度制度的控制，通常简化为对烧成带内若干个特定点的温度定值控制，即将烧成带的所有燃烧室分成若干个区，每一区选择一个测温点作为温度控制点。其温度控制数值由工艺给定的温度控制来决定。

采用热电偶作为检测元件的有两种测温点选择方案；一种是选在侧墙上，将热电偶按垂直方向插入窑内，另一种是选在窑顶上，将热电偶按垂直方向插入窑内。采用全辐射高温计作为检测元件的一般是在侧墙上留出水平方向的测温孔。

B、对温度测量信号的处理

用全辐射高温计测量窑内火焰空间的温度时，很容易受到各种干扰因素的影响。其中特别是火焰的脉动干扰，常使测量信号也出现严重的脉动情况。全辐射高温计输出的热电毫伏信号，直接送至电子电位差计记录下来的温度曲线，其脉动辐度可达30～40℃，而把这样的温度测量信号送入炉温控制系统是不适当的。因为这种脉动信号将使调节器的输出电流也随着发生波动，导致调节阀的频繁动作，显然这种情况对控制系统的工作是十分不利的。为此，必须设法减少温度测量信号的脉动，经常采用的方法是利用由电容和电阻组成的电子滤波器，对脉动信号进行滤波。全辐射高温计输出的热电毫伏信号送至DBW型温度变送器，变送器输出的脉动电信号进入RC滤波器，滤除脉动分量后的电流信号经电阻R1进入调节器。同时从电阻R1上取得电压毫伏信号送至电子电位差计作记录用。

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RC滤波器中的电阻R和电容C的取值，可以通过实验来确定，一般R取1KΩ左右，C取4000uF左右。

C、热电偶的安装

为了保证热电偶的测量精度，灵敏度和可检验性，使用寿命，以及安装和维护的方便，必须注意热电偶在窑炉上的安装基本方法和特点。

①窑炉碹顶上安装热电偶

测量燃烧式工业窑炉火焰空间温度时，一般采用窑炉碹顶上安装热电偶，在碹顶测量点耐火砖预留孔内，插入WRR型或WRP型热电偶，并用耐火泥填塞孔隙，防止窜火，这是最简单的安装方法。插入深度可由撑架调整。一般认为，热电偶保护套伸入炉内30～50mm 就可确保得到精确的示值和良好的动作灵敏度，但由于火焰的烧蚀，会缩短热电偶的寿命。

为了便于安装和更换，延长热电偶的使用寿命，有时可以适当降低测温精度和灵敏度，采用未钻通的测温砖来插热电偶。热电偶被轴套和螺丝销子固定在平板上，平板由螺母固定在立柱上，高度可调，立柱支于碹顶上。②窑炉侧墙上安装热电偶

热电偶露在测温砖外部的部分，可用蝶形螺母和夹板压紧在枕座上，枕座和丝杆连在一起，丝杆插在夹子中，夹子可沿着焊在钢架上的立杆移动调整热电偶的插入高度。

③炉底上安装热电偶。

④供料槽顶部安装热电偶。

D、炉温控制系统的设计

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a、控制手段的选择

一般采用的办法是改变燃料用量。对于燃用煤或煤粉的窑炉来说，直接调整用煤量是控制炉温的主要手段。对于燃用气体燃料的窑炉来说，调整燃气用量来控制炉温。不过它有两种控制手段，例如在低压空气通过混合器引射煤气的燃烧系统中，可以采用调整空气流量来间接改变煤气流量，实现炉温控制。

燃用液体燃料（重油等）时，有"直接调油"，"油气比值"，和"以气调油"三种控制手段可供选择。其中"油气比"是指重油和雾化气用量同时按比例改变的控制方式；"以气调油"是指通过调雾化气流量来间接改变重油流量的控制方式。高压喷嘴的结构特点是提供了"以气调油"的可能性。

采用"直接调油"控制方式时，调节阀可以安装在主油管上，实现直接或间接调整重油用量的目的。目前，以重油为燃料的燃烧式工业窑炉大多采用直接调油的控制手段。"以气调油"的控制手段曾用于大型平板玻璃池窑的分区炉温系统，它虽有管路系统和施工比较简单设备投资较少的优点，但也存在雾化气耗量大，喷油量多时雾化不良的缺点，故应用不广泛。

b、执行器的选择

控制气体和液体燃料以及雾化气和助燃空气的流量，通常采用改变调节阀的开度来实现。利用电动执行器输出轴来带动调节阀是十分方便的。利用电-气转换器将电流信号转换成气压信号，来推动气动薄膜调节阀也是很容易的，正是因为这样，电动调节阀和气动薄膜调节阀都是常用的执行器。

c、调节方案的选择

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窑炉炉温控制，主要采用按连续PID控制规律进行定值控制的方案。被控变量-炉温，一般都是窑内某些特定测温点的火焰空间温度。在根据这些温度设定值进行调节时，必须注意维持一定的火焰特性，以免严重影响窑炉内的温度制度和气氛制度。从这一点出发，最好能同时调节重油和雾化气的流量，以及燃料和助燃空气的流量，即保持它们一定的配合比例。

对于采用低压雾化喷嘴的隧道窑，进行重油-雾化气流量的比值控制是合适的。

由于雾化气占全部助燃空气量的80%以上，所以对雾化气的比值控制，基本上也可以看成是对助燃空气的比值控制。

对于采用高压雾化喷嘴的玻璃池窑，由于雾化气用量只占全部助燃空气量的很小部分，所以同时采用重油-雾化气流量比值控制和重油-助燃空气流量比值控制的方案是合理的。

大型窑炉和隔焰式窑炉的热容量很大，滞后现象严重，可以采用串级控制系统控制炉温。多燃烧室的隧道窑，大型退火窑和横火焰玻璃池窑等大中型窑炉可以采用分区炉温控制方案。

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