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1、过程控制工程“Process Control Engineering”第七章 传热设备的控制-工业窑炉的控制本节目录CONTENS1 陶瓷窑炉的工艺过程2陶瓷窑炉的控制3玻璃熔窑的控制4水泥窑炉的控制1.陶瓷窑炉的工艺过程u工艺过程：陶瓷窑炉内部根据温度分布，分为预热带、烧成带和冷却带u需焙烧的陶瓷胚从窑炉一端送入，一定移动速度下在窑炉内移动。陶瓷胚料先在预热带由烟道气余热烘烤，温度升高，并进入烧成带u燃烧室生成的高温烟气使烧成带内陶瓷制品温度达到最高温度，高温烟气从烧成带流向预热带，其余热供陶瓷胚预热，并经烟道排出u经烧成带焙烧的陶瓷制品送冷却带，在冷却带尾部冷却风机送入的冷风冷却下，将陶瓷
2、制品冷却并出窑u换热后的热风作为搅拌气流，部分热风被抽出送干燥室，用于陶瓷制品的干燥u部分高温烟气经窑炉窄缝作为气封，阻止冷空气进入1.陶瓷窑炉的工艺过程u总长65米烧煤明焰隧道窑炉。预热带28m，烧成带16m，冷却带22m。u预热带和冷却带窑宽1.1m，高1.36m，烧成带窑宽1.24m，高1.28m。u两侧自动加煤的链条炉由直流调速电机拖动，空气经鼓风机加压后从链条下方向上吹送，链条上方的煤与穿过煤层被称为一次风的空气进行燃烧反应，其他方向进入的空气称为二次风陶瓷窑炉陶瓷窑炉的结构的结构2.陶瓷窑炉的控制陶瓷窑炉的窑温控制u主被控变量：烧成带的温度 u副被控变量：燃烧室温度u操纵变量：燃煤
3、量（链条机转速）或燃油量u扰动变量：燃煤成分和热值、煤层分布和厚度、链条机转速、一次和二次风量、窑内气氛分布u控制系统：串级控制系统陶瓷窑炉的烧成气氛控制技术 陶瓷在进行烧成时气氛是一项最为重要的因素之一，关系到陶瓷的性能，例如：颜色、釉面质量、晶粒等等。可以两个方面进行控制，一是控制好窑内的压力，二是控制好窑内气体的成分比例。一、控制窑内压力：压力可以影响窑内空气的流动，空气的流动速度不同，陶瓷就与空气的接触速度也不一样，这样空气中的各种物质就与陶瓷结合的速度、密度都各不相同；并且压力还能影响温度，我们都知道压力越大，温度可以达到的高度就会越高，从而影响烧成。我们可以通过调整排烟口、抽热口、
4、抽湿口的位置与大小；调整风机的风量等来进行控制到合理的压力。二、控制窑内气体成分：窑内主要的气体是氧气与一氧化碳、氢气等燃烧气体。因此窑内的主要反应就是氧化反应和还原反应。所以我们必须控制好氧气与可燃烧气体的比例，确保氧化反应和还原反应维持在最佳水平，这样才能使得陶瓷烧制在最佳水平。我们可以采取的措施有：1、使得两类气体能够充分的混合在一起；2、供应充足的空气，3、确保烧制时的温度。2.陶瓷窑炉的控制2.陶瓷窑炉的控制陶瓷窑炉的气氛控制u被控变量：窑炉内烟气成分（CO）u操纵变量：送风量u扰动变量：燃煤成分和热值u控制系统：烟气成分作为串级控制系统主被控变量，改变加煤量和空气的比值，组成变比值
5、控制系统2.陶瓷窑炉的控制陶瓷窑炉的窑压控制u被控变量：窑内的零压点和最大正压力点（在冷却带）作为窑压制度的检测点u操纵变量：抽烟量和二次风量u扰动变量：燃煤量和一次风量u控制系统：最大正压力点调节二次风量；抽烟机转速或抽烟风门调节零压点3.玻璃窑炉的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的温度控制-熔化池温度控制u熔化池熔窑温度和燃料量（或压力）组成串级控制系统u换向时，设置“快速追温”和非线性PID算法3.玻璃熔窑的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的温度控制-熔化池燃烧控制u熔化池重油量与雾化风量和二次风量组成比值控制系统u窑温与重油量组成串级控制系统K2值的自动校正l根据烟气中氧含量，经特殊算法计算l二次风自寻优控制
6、算法3.玻璃熔窑的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的温度控制-澄清池温度控制u澄清池去除熔液中的杂质和气泡，向冷却池提供澄清及均化良好的玻璃液u被控变量：澄清池各点温度取加权平均后的信号作为澄清池温度u操纵变量：各路助燃空气量u控制系统：单回路控制系统3.玻璃熔窑的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的温度控制-料道温度控制u料道温度直接关系到成形，为提高控制精度，也可采用温度自适应控制系统。u料道被分隔成后段、中段、调节段和料盆等段u被控变量：料道温度u操纵变量：燃料量和空气量、盖砖高度u控制系统：机械连杆的方法，用一个控制器输出控制燃料和空气量、冷却风量和改变盖砖高度（组成比值控制）以调节辐射量3.玻璃熔窑的控制玻璃
7、熔窑玻璃熔窑的温度控制-料滴温度控制u料滴温度通常采用非接触式的红外高温计检测u主被控变量：料滴温度u副被控变量：料盆温度u操纵变量：燃料量u控制系统：串级控制系统3.玻璃熔窑的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的窑压控制u目的：玻璃熔液上方火焰空间某点压力维持在接近于零的微正压u被控变量：玻璃熔窑压力u操纵变量：烟道风门或引风机转速u扰动变量：助燃空气流量、环境大气温度和压力、火焰换向造成的扰动等u控制系统：单回路控制系统u可引入助燃风量、引风量等前馈信号，组成窑压的前馈-反馈控制系统3.玻璃熔窑的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的液位控制u被控对象：具有大容量的多容无自衡过程u被控变量：玻璃熔窑中玻璃熔液的液位玻璃
8、熔液的液位u操纵变量：加料量（加料机转速或冲程）u控制系统：单回路控制系统常用液位检测方法：离散：固定铂探针和可移动铂探针连续：吹气法（测量背压）、放射性同位素法和光电法3.玻璃熔窑的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的火焰换向控制u切换操作：蓄热式玻璃熔窑有两个蓄热室，要定时（约20分钟）进行切换操作u左侧换向到右侧的换向操作顺序：切断左侧喷枪切断左侧雾化风二次风换向开右侧雾化风开右侧喷枪u当右侧换向到左侧时，操作顺序与上述顺序类似u使用煤气的窑炉，先换煤气，再换空气u使用重油的浮法玻璃熔窑需先关油阀，再关小雾化剂阀u换向装置：机械-接触式控制装置、继电-接触式控制装置、电子式控制装置和微型计算机等3.玻
9、璃熔窑的控制玻璃熔窑玻璃熔窑的气氛控制u气氛：氧化气氛、中性气氛和还原气氛u窑内空气过剩系数大于1，称为氧化气氛u不同玻璃制品对气氛的要求不同u含铅玻璃要保持强氧化气氛u熔制平板芒硝料时，前期为还原气氛，后期为氧化气氛u以窑内过剩空气量为主被控变量，改变燃料量和空气量的比值，组成变比值控制系统4.水泥窑炉的控制水泥立窑控制的影响因素u窑型结构、风机选型、入窑生料和煤粉的流量、配热量、生料化学成分、成球质量、入窑风量、风压、湿料层厚度、料风管的密封性能等立窑煅烧的过程参数u烟囱废气温度及成分、出窑熟料温度、熟料卸料量、卸料速度等4.水泥窑炉的控制生料计量控制系统流量定值控制系统煤粉计量控制系统称重定量控制系统预加水成球控制系统水和料的比值控制系统鼓风量控制系统废气成分控制鼓风量的成分控制系统卸料速度控制系统料位控制卸料机转速的料位控制系统4.水泥窑炉的控制小 结陶瓷窑炉的控制-窑温、窑压和气氛控制玻璃熔窑的控制-熔化池温度、澄清池温度控制玻璃熔窑的控制-料道温度、料滴温度控制 玻璃熔窑的控制-窑压控制玻璃熔窑的控制-液位控制玻璃熔窑的控制-火焰换向控制玻璃熔窑的控制-气氛控制水泥窑炉的控制-生料、煤粉的计量控制、水和混合料的比值控制、鼓风量控制、料位控制