CN115900330A - 一种窑炉多能源自适应组合加热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于窑炉技术领域,具体提供了一种窑炉多能源自适应组合加热方法,包括如下步骤:以成本最优方案设定燃气加热方式和电加热方式的优先等级;设定燃气加热方式和电加热方式的参数;根据燃气加热方式和电加热方式的参数值,对窑炉内部进行加热;检测窑炉内温度,根据窑炉内温度大小和优先等级来调整燃气加热方式和/或电加热方式的参数值;判断优先等级是否发生变化,发生变化时调整燃气加热方式和电加热方式的参数值。该方法可采用电加热方式和燃气加热方式搭配来进行加热,可设定加热方式的优先等级,灵活使用多种能源,节省烧制成本,并且能使多种能源稳定、可靠地进行调节和相互配合,提高窑内温度的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及窑炉技术领域,更具体地说,涉及一种窑炉多能源自适应组合加热方法。
背景技术
窑炉是用于烧制陶瓷、雕塑等器物的设备。窑炉燃料多采用液化气、煤气或天然气;由烧嘴点燃燃料进行燃烧,使得窑炉内部温度升高到相对较高的温度,保持该温度规定的时间以充分地对器物进行加热直至器物发展出所需特性。
近几年来,由于能源紧张和能源价格波动,使用哪种能源进行窑炉加热将决定着烧制成本的高低。若窑炉能采用多种能源,企业能灵活设定窑炉所使用的能源,则是理想的解决方案之一,但目前仍缺少该类窑炉。此外,窑内温度的稳定性对器物烧制效果有重要影响;因此需要设计出一种既可以灵活使用多种能源,节省烧制成本,又可以提高窑内温度的稳定性的窑炉加热方式。
发明内容
为克服现有技术中的缺点与不足,本发明的目的在于提供一种窑炉多能源自适应组合加热方法;该方法可采用电加热方式和燃气加热方式搭配来进行加热,可设定加热方式的优先等级,灵活使用多种能源,节省烧制成本,并且能使多种能源稳定、可靠地进行调节和相互配合,提高窑内温度的稳定性。
为了达到上述目的,本发明通过下述技术方案予以实现:一种窑炉多能源自适应组合加热方法,采用燃气加热方式组合电加热方式来对窑炉内部进行加热;其中,燃气加热方式是指向烧嘴输送燃气,烧嘴将燃气燃烧形成高温气流后输入到窑炉内来实现;电加热方式是指采用电加热装置对窑炉内部进行加热来实现;
包括如下步骤:
S1步、将采用燃气加热方式的能源成本与采用电加热方式的能源成本进行对比,得到成本最优方案,从而设定燃气加热方式和电加热方式的优先等级;
燃气加热方式的参数包括燃气流量,电加热方式的参数包括电加热功率;根据优先等级,设定燃气加热方式和电加热方式的参数:将燃气加热方式和电加热方式中高优先级一项的参数设定初始值,将低优先级一项的参数设定为第一低值(第一低值≥低优先级一项的参数调整范围下限);
S2步、根据燃气加热方式和电加热方式的参数值,对窑炉内部进行加热;
S3步、检测窑炉内温度,并判断窑炉内温度与设定温度的大小:
若窑炉内温度≠设定温度,则优先调整高优先级一项的参数值;当窑炉内温度≠设定温度、且高优先级一项的参数值超出高优先级一项的参数调整范围时,则调整低优先级一项的参数值;直至窑炉内温度达到设定温度;
S4步、将当前时段采用燃气加热方式的能源成本与采用电加热方式的能源成本进行对比,判断燃气加热方式和电加热方式的优先等级是否发生变化:若发生变化,则更新燃气加热方式和电加热方式的优先级别;设定低优先级一项的参数值第二低值,第二低值≥低优先级一项的参数调整范围下限;将低优先级一项的参数值逐渐减少并将当前高优先级一项的参数值逐渐增大,以使窑炉内温度达到设定温度,且低优先级一项的参数值达到第二低值,之后跳至S2步;若不发生变化,则直接跳至S2步。
本发明方法,可采用电加热方式和燃气加热方式搭配来进行加热,可设定加热方式的优先等级,灵活使用多种能源,根据成本对比来设定采用能源的优先等级,可节省烧制成本。
S3步中,若窑炉内温度≠设定温度,则优先调整高优先级一项的参数值,是指:
若窑炉内温度>设定温度,则将高优先级一项的参数值减小;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值在高优先级一项的参数调整范围内,则将高优先级一项的参数值增大,低优先级一项的参数值不变;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值达到高优先级一项的参数调整范围上限,则将高优先级一项的参数值设定为高优先级一项的参数调整范围上限,将低优先级一项的参数值增大。
对于参数值增大或减小的变化量,后一次的变化量≤前一次的变化量。
优选地,所述S4步,若发生变化,则包括如下步骤:
S41步、将高优先级一项的参数值增大,将低优先级一项的参数值减小;
S42步、窑炉工作设定时长;
S43步、检测窑炉内温度,判断窑炉内温度与设定温度的大小:
若窑炉内温度>设定温度、且低优先级一项的参数值>第二低值,则将低优先级一项的参数值减小,高优先级一项的参数值不变,并跳至S42步;
若窑炉内温度>设定温度、且低优先级一项的参数值达到第二低值,则将高优先级一项的参数值减小,将低优先级一项的参数值保持为第二低值,并跳至S42步;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值在高优先级一项的参数调整范围内,则将高优先级一项的参数值增大,低优先级一项的参数值不变,并跳至S42步;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值超出高优先级一项的参数调整范围,则将高优先级一项的参数值设定为高优先级一项的参数调整范围上限,将低优先级一项的参数值增大,将第二低值更新为当前低优先级一项的参数值,并跳至S42步;
若窑炉内温度=设定温度、且低优先级一项的参数值>第二低值,则将高优先级一项的参数值增大,将低优先级一项的参数值减小,并跳至S42步;
若窑炉内温度=设定温度、且低优先级一项的参数值达到第二低值,则跳至S2步。
由于不同燃料的热值不同,电加热也有一个升温过程,因此由一种加热方式向另一种加热方式转变过程中会导致温度波动;本发明采用逐步转变方式,且转变过程中结合窑炉内温度情况,可保证转变过程中窑炉内温度稳定。
优选地,所述电加热装置为若干中间大、两端小的电加热棒;电加热棒分别布设在窑炉输送辊棒的上方和下方,且窑炉输送辊棒上方的电加热棒与窑炉输送辊棒下方的电加热棒错位布设。
若窑炉输送辊棒的上方和下方的电加热棒位置相对,则电加热棒相对处温度较高,而其余地方温度较低,温差明显;本发明,窑炉输送辊棒上方和下方的电加热棒错位布设,可以避免在同一截面温度过高或过低,使物料输送方向受热更均匀;此外,电加热棒中间大、两端小,可对中间部位多补充热量,进一步减少截面温差。
优选地,所述S3和S43步中,检测窑炉内温度是指:对窑炉输送辊棒的上方区域和下方区域分别进行温度检测;
根据窑炉输送辊棒的上方区域温度,调整窑炉输送辊棒上方的电加热棒电加热功率和/或调整向窑炉输送辊棒上方烧嘴输送的燃气流量;
根据窑炉输送辊棒的下方区域温度,调整窑炉输送辊棒下方的电加热棒电加热功率和/或调整向窑炉输送辊棒下方烧嘴输送的燃气流量。
该设计可使窑炉的各个窑体单元温度调节更细化和精确,可得到稳定的温度场分布。
优选地,在S43步中,当增大或减小燃气流量时,对于单个烧嘴,燃气流量调整速度≤0.2Nm³/min;当增大或减小电加热功率时,对于单个电加热棒,电加热功率调整速度≤1kW/min。该调整速度可进一步稳定窑炉内温度。
优选地,将窑炉分为若干窑体单元,每个窑体单元两端分别采用可升降的挡火门分隔,通过升降挡火门调整相邻窑体单元的开度大小;所述电加热装置和烧嘴独立布设在每个窑体单元中;采用排烟风机与位于首端的窑体单元连接;通过调整排烟风机的工作频率来调节窑体单元间的烟气流速和滞留时间,从而调整窑体单元的内部温度。
窑炉分为若干窑体单元,各个窑体单元独立设置有电加热装置和烧嘴,具有独立加温功能;窑体单元间设有挡火门进行分隔,并可对挡火门开度大小进行调节,以及对排烟风机的工作频率进行调整,来调节窑体单元间的烟气流速和滞留时间,从而可稳定窑内的温度场分布。
优选地,设置助燃风机将助燃气体输入烧嘴与燃气混合,以辅助燃气燃烧。
优选地,当增大或减小燃气流量时,根据燃气流量,调整助燃气体流量;并计算出烟气流量,根据烟气流量调整挡火门的开度大小和排烟风机的工作频率。
当燃气流量增大时,烟气流量增大,若窑炉内温度达到设定温度,则挡火门开度增大,排烟风机的工作频率增大,以减少烟气与窑炉内部的换热时间;当燃气流量减小时,烟气流量减少,挡火门的开度减少,以及排烟风机的工作频率减小,以延长烟气与窑炉内部的换热时间。
优选地,设置燃气储存装置提供燃气,燃气储存装置的输入端分别连接有用于输入氢气的氢气输入管道和用于输入天然气的天然气输入管道;通过调整氢气和天然气的输入流量,来实现燃气储存装置提供的燃气为纯天然气或掺氢燃气。可进一步灵活地使用能源,节省烧制成本。
优选地,所述电加热装置由太阳能供电装置或市电提供电能。由太阳能供电装置和市电二选一提供电能,可在太阳能充足的场合和时段减少电费,节省烧制成本。
所述S1步,成本最优方案的获取方法是,获取当前时段太阳能供电装置可供电量、电费价格和燃气价格,分别估算采用燃气加热方式和电加热方式的成本价,以成本价最低的方式作为成本最优方案。
与现有技术相比,本发明具有如下优点与有益效果:
1、本发明方法,可采用电加热方式和燃气加热方式搭配来进行加热,可设定加热方式的优先等级,灵活使用多种能源,根据成本对比来设定采用能源的优先等级,智能选择能源/能源组合,可节省烧制成本,充分利用谷电来缓解用电紧张;当某种能源紧张时,可调整能源结构以保证生产;
2、本发明方法能使多种能源稳定、可靠地进行调节和相互配合,在能源选择变化过程中保持窑内温度的稳定性,从而保证产品的质量;
3、本发明方法,将窑炉分为若干窑体单元来独立加温;窑体单元间设有挡火门进行分隔,并可对挡火门开度大小进行调节,以及对排烟风机的工作频率进行调整,来调节窑体单元间的烟气流速和滞留时间,从而可稳定窑内的温度场分布;
4、本发明方法通过调整氢气和天然气的输入流量,来实现燃气储存装置提供的燃气为纯天然气或掺氢燃气,可进一步灵活地使用能源,节省烧制成本。
附图说明
图1是本发明窑炉多能源自适应组合加热方法的流程图;
图2是本发明的窑炉结构示意图;
图3是图2的A部放大图;
图4是本发明的窑体单元与电加热装置和燃气储存装置的连接示意图;
图5是本发明的窑体单元与助燃风机的连接示意图;
图6是本发明的窑体单元与排烟风机的连接示意图;
其中,1为窑体单元、2为燃气储存装置、3为电加热装置、4为温度传感装置、5为烧嘴、6为氢气流量检测调节装置、7为天然气流量检测调节装置、8为燃气支管、9为燃气流量检测调节装置、10为助燃风机、11为助燃支管、12为助燃气体流量检测调节装置、13为排烟风机、14为挡火门。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例
本实施例一种窑炉多能源自适应组合加热方法,其流程如图1所示。
窑炉多能源自适应组合加热方法通过窑炉来实现,窑炉的结构如图2至图6所示。窑炉包括燃气储存装置2、电加热装置3、排烟风机13、助燃风机10和若干依次连接的窑体单元1。燃气储存装置2的输入端分别连接有氢气输入管道和天然气输入管道,以分别输入氢气和天然气;氢气输入管道上设有氢气流量检测调节装置6;天然气输入管道上设有天然气流量检测调节装置7。氢气流量检测调节装置6优选包括用于检测氢气流量的氢气流量计和用于调节氢气流量的氢气电磁阀;天然气流量检测调节装置7优选包括用于检测天然气流量的天然气流量计和用于调节天然气流量的天然气电磁阀。可通过氢气流量检测调节装置6和天然气流量检测调节装置7分别调节氢气和天然气的输入量,从而调整燃气储存装置2内燃气的氢气和天然气比例,使燃气储存装置2内燃气为纯天然气或不同氢气含量的掺氢燃气。
各个窑体单元1设有窑内通道;电加热装置3分别设置在各个窑内通道中;电加热装置3优选为若干中间大、两端小的电加热棒;电加热棒分别布设在窑炉输送辊棒的上方和下方,且窑炉输送辊棒上方的电加热棒与窑炉输送辊棒下方的电加热棒错位布设。各个窑内通道中还分别设有用于检测温度的温度传感装置4;温度传感装置4分别布设在窑内通道的顶部和底部。该设置可检测窑内通道多个重要位置的温度,有利于实现对各个位置的温度调节。温度传感装置4可采用现有技术,例如热电偶。
若窑炉输送辊棒的上方和下方的电加热棒位置相对,则电加热棒相对处温度较高,而其余地方温度较低,温差明显;本发明,窑炉输送辊棒上方和下方的电加热棒错位布设,可以避免在同一截面温度过高或过低,使物料输送方向受热更均匀;此外,电加热棒中间大、两端小,可对中间部位多补充热量,进一步减少截面温差。
各个窑体单元1分别设有烧嘴5;燃气储存装置2的输出端分别通过燃气支管8与各个窑体单元1的烧嘴5连接;各个燃气支管8上分别设有燃气流量检测调节装置9;燃气流量检测调节装置9优选包括用于检测燃气流量的燃气流量计和用于调节燃气流量的燃气电磁阀。各个窑体单元1的烧嘴5分别通过助燃支管11与助燃风机10连接;助燃支管11上设有助燃气体流量检测调节装置12。助燃风机10可将助燃气体,例如空气,输送到烧嘴5使燃气充分燃烧,并可通过助燃气体流量检测调节装置12调节助燃气体的流量。
各个窑体单元1的窑内通道两端分别设有挡火门14;各个挡火门14分别连接有挡火升降装置,以实现挡火门14升降从而实现相邻窑体单元1的开度调节;排烟风机13与位于首端的窑体单元1连接。挡火升降装置可采用现有结构,只需要实现将挡火门上升或下降即可。
窑炉多能源自适应组合加热方法,采用燃气加热方式组合电加热方式来对窑炉内部进行加热;其中,燃气加热方式是指向烧嘴输送燃气,烧嘴将燃气燃烧形成高温气流后输入到窑炉内来实现;电加热方式是指采用电加热装置对窑炉内部进行加热来实现;
包括如下步骤:
S1步、将采用燃气加热方式的能源成本与采用电加热方式的能源成本进行对比,得到成本最优方案,从而设定燃气加热方式和电加热方式的优先等级;
燃气加热方式的参数包括燃气流量,电加热方式的参数包括电加热功率;根据优先等级,设定燃气加热方式和电加热方式的参数:将燃气加热方式和电加热方式中高优先级一项的参数设定初始值,将低优先级一项的参数设定为第一低值(第一低值≥低优先级一项的参数调整范围下限);
S2步、根据燃气加热方式和电加热方式的参数值,对窑炉内部进行加热;
S3步、检测窑炉内温度,并判断窑炉内温度与设定温度的大小:
若窑炉内温度≠设定温度,则优先调整高优先级一项的参数值;当窑炉内温度≠设定温度、且高优先级一项的参数值超出高优先级一项的参数调整范围时,则调整低优先级一项的参数值;直至窑炉内温度达到设定温度;
S4步、将当前时段采用燃气加热方式的能源成本与采用电加热方式的能源成本进行对比,判断燃气加热方式和电加热方式的优先等级是否发生变化:若发生变化,则更新燃气加热方式和电加热方式的优先级别;设定低优先级一项的参数值第二低值,第二低值≥低优先级一项的参数调整范围下限;将低优先级一项的参数值逐渐减少并将当前高优先级一项的参数值逐渐增大,以使窑炉内温度达到设定温度,且低优先级一项的参数值达到第二低值,之后跳至S2步;若不发生变化,则直接跳至S2步。
S3步中,若窑炉内温度≠设定温度,则优先调整高优先级一项的参数值,是指:
若窑炉内温度>设定温度,则将高优先级一项的参数值减小;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值在高优先级一项的参数调整范围内,则将高优先级一项的参数值增大,低优先级一项的参数值不变;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值达到高优先级一项的参数调整范围上限,则将高优先级一项的参数值设定为高优先级一项的参数调整范围上限,将低优先级一项的参数值增大。
对于参数值增大或减小的变化量,后一次的变化量≤前一次的变化量。
所述S4步,若发生变化,则包括如下步骤:
S41步、将高优先级一项的参数值增大,将低优先级一项的参数值减小;
S42步、窑炉工作设定时长;
S43步、检测窑炉内温度,判断窑炉内温度与设定温度的大小:
若窑炉内温度>设定温度、且低优先级一项的参数值>第二低值,则将低优先级一项的参数值减小,高优先级一项的参数值不变,并跳至S42步;
若窑炉内温度>设定温度、且低优先级一项的参数值达到第二低值,则将高优先级一项的参数值减小,将低优先级一项的参数值保持为第二低值,并跳至S42步;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值在高优先级一项的参数调整范围内,则将高优先级一项的参数值增大,低优先级一项的参数值不变,并跳至S42步;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值超出高优先级一项的参数调整范围,则将高优先级一项的参数值设定为高优先级一项的参数调整范围上限,将低优先级一项的参数值增大,将第二低值更新为当前低优先级一项的参数值,并跳至S42步;
若窑炉内温度=设定温度、且低优先级一项的参数值>第二低值,则将高优先级一项的参数值增大,将低优先级一项的参数值减小,并跳至S42步;
若窑炉内温度=设定温度、且低优先级一项的参数值达到第二低值,则跳至S2步。
由于不同燃料的热值不同,电加热也有一个升温过程,因此由一种加热方式向另一种加热方式转变过程中会导致温度波动;本发明采用逐步转变方式,且转变过程中结合窑炉内温度情况,可保证转变过程中窑炉内温度稳定。
在S43步中,当增大或减小燃气流量时,对于单个烧嘴,燃气流量调整速度≤0.2Nm³/min;当增大或减小电加热功率时,对于单个电加热棒,电加热功率调整速度≤1kW/min。
所述S3和S43步中,检测窑炉内温度是指:对窑炉输送辊棒的上方区域和下方区域分别进行温度检测;
根据窑炉输送辊棒的上方区域温度,调整窑炉输送辊棒上方的电加热棒电加热功率和/或调整向窑炉输送辊棒上方烧嘴输送的燃气流量;
根据窑炉输送辊棒的下方区域温度,调整窑炉输送辊棒下方的电加热棒电加热功率和/或调整向窑炉输送辊棒下方烧嘴输送的燃气流量。该设计可使窑炉的各个窑体单元温度调节更细化和精确,可得到稳定的温度场分布。
进一步地,将窑炉分为若干窑体单元,每个窑体单元两端分别采用可升降的挡火门分隔,通过升降挡火门调整相邻窑体单元的开度大小;每个窑体单元独立设置有电加热装置和用于将燃气燃烧形成高温气流、并将高温气流输入的烧嘴,以实现独立加热;采用排烟风机与位于首端的窑体单元连接;通过调整排烟风机的工作频率来调节窑体单元间的烟气流速和滞留时间,从而调整窑体单元的内部温度。
设置助燃风机将助燃气体输入烧嘴与燃气混合,以辅助燃气燃烧。通过调整助燃风机频率和调整助燃气体输送管道上的助燃气体电磁阀来调整助燃气体流量。
当增大或减小燃气流量时,根据燃气流量,调整助燃气体流量并计算出烟气流量。烟气流量的计算方法可采用现有技术,例如采用中国建筑工业出版社出版的《燃气燃烧与应用》(第三版)中公开的计算方案。
根据烟气流量调整挡火门的开度大小和排烟风机的工作频率。当燃气流量增大时,烟气流量增大,若窑炉内温度达到设定温度,则挡火门开度增大,排烟风机的工作频率增大,以减少烟气与窑炉内部的换热时间;当燃气流量减小时,烟气流量减少,挡火门的开度减少,以及排烟风机的工作频率减小,以延长烟气与窑炉内部的换热时间。烟气流量与挡火门开度的调节比例可以是:当常态时,挡火门开度为常规的50%,如当检测到烟气流量增加小于设置值的10%,挡火门开度增加5%-10%;当检测到烟气流量增加为设置值的10-30%,挡火门开度增加10-20%;当检测到烟气流量增加为设置值的30-50%,挡火门开度增加20%-30%;当检测到烟气流量增加为设置值的50-70%,挡火门开度增加30%-40%;当检测到烟气流量增加超过设置值的70%,挡火门开度至最大。烟气流量和排烟风机工作频率的调节关系可以是:排烟风机可采用单台或双台;当采用单台排烟风机时,排烟风机工作频率范围一般为25~48Hz;当采用两台排烟风机并行工作时,排烟风机工作频率范围一般为18~35Hz;当烟气流量越大,排烟风机工作频率越高。
窑炉分为若干窑体单元,各个窑体单元独立设置有电加热装置和烧嘴,具有独立加温功能;窑体单元间设有挡火门进行分隔,并可对挡火门开度大小进行调节,以及对排烟风机的工作频率进行调整,来调节窑体单元间的烟气流速和滞留时间,从而可稳定窑内的温度场分布。
本发明方法,可采用电加热方式和燃气加热方式搭配来进行加热,可设定加热方式的优先等级,灵活使用多种能源,根据成本对比来设定采用能源的优先等级,可节省烧制成本。
所述S1步,成本最优方案的获取方法是,获取当前时段太阳能供电装置可供电量、电费价格和燃气价格,分别估算采用燃气加热方式和电加热方式的成本价,以成本价最低的方式作为成本最优方案。
设置燃气储存装置提供燃气,燃气储存装置的输入端分别连接有用于输入氢气的氢气输入管道和用于输入天然气的天然气输入管道;通过调整氢气和天然气的输入流量,来实现燃气储存装置提供的燃气为纯天然气或掺氢燃气。可进一步灵活地使用能源,节省烧制成本。
电加热装置由太阳能供电装置或市电提供电能。由太阳能供电装置和市电二选一提供电能,可在太阳能充足的场合和时段减少电费,节省烧制成本。
以烧成800mm*800mm*9mm抛光砖为例,抛光砖重量约为26kg/ m3,天然气加热方式能耗约为1.6Nm3/ m3砖,电加热方式能耗约1kW·h/kg砖;因此,烧成800mm*800mm*9mm抛光砖能耗成本:
天然气加热方式能耗成本:1.6Nm3/ m3×气价;
电加热方式能耗成本:1kW·h/kg×26kg/ m3×电费单价;
由于不同时段用电高峰和低谷差异而存在电费单价不同的情况,在用电低谷时段,采用电加热方式成本较低,该时段内尽量使用电加热方式;在用电高峰时段,采用燃气加热方式成本较低,该时段内尽量使用燃气加热方式;若电加热装置可由太阳能供电装置供电,则电加热方式成本可将太阳能供电情况+市电供电情况进行综合考虑。
电加热方式和燃气加热方式的具体使用和分配,一来可节省成本,二来可充分利用谷电,缓解用电紧张,三来当某种能源紧张时,可调整能源结构以保证生产。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:采用燃气加热方式组合电加热方式来对窑炉内部进行加热;其中,燃气加热方式是指向烧嘴输送燃气,烧嘴将燃气燃烧形成高温气流后输入到窑炉内来实现;电加热方式是指采用电加热装置对窑炉内部进行加热来实现;
包括如下步骤:
S1步、将采用燃气加热方式的能源成本与采用电加热方式的能源成本进行对比,得到成本最优方案,从而设定燃气加热方式和电加热方式的优先等级;
燃气加热方式的参数包括燃气流量,电加热方式的参数包括电加热功率;根据优先等级,设定燃气加热方式和电加热方式的参数:将燃气加热方式和电加热方式中高优先级一项的参数设定初始值,将低优先级一项的参数设定为第一低值,第一低值≥低优先级一项的参数调整范围下限;
S2步、根据燃气加热方式和电加热方式的参数值,对窑炉内部进行加热;
S3步、检测窑炉内温度,并判断窑炉内温度与设定温度的大小:
若窑炉内温度≠设定温度,则优先调整高优先级一项的参数值;当窑炉内温度≠设定温度、且高优先级一项的参数值超出高优先级一项的参数调整范围时,则调整低优先级一项的参数值;直至窑炉内温度达到设定温度;
S4步、将当前时段采用燃气加热方式的能源成本与采用电加热方式的能源成本进行对比,判断燃气加热方式和电加热方式的优先等级是否发生变化:若发生变化,则更新燃气加热方式和电加热方式的优先级别;设定低优先级一项的参数值第二低值,第二低值≥低优先级一项的参数调整范围下限;将低优先级一项的参数值逐渐减少并将当前高优先级一项的参数值逐渐增大,以使窑炉内温度达到设定温度,且低优先级一项的参数值达到第二低值,之后跳至S2步;若不发生变化,则直接跳至S2步。
2.根据权利要求1所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:所述S4步,若发生变化,则包括如下步骤:
S41步、将高优先级一项的参数值增大,将低优先级一项的参数值减小;
S42步、窑炉工作设定时长;
S43步、检测窑炉内温度,判断窑炉内温度与设定温度的大小:
若窑炉内温度>设定温度、且低优先级一项的参数值>第二低值,则将低优先级一项的参数值减小,高优先级一项的参数值不变,并跳至S42步;
若窑炉内温度>设定温度、且低优先级一项的参数值达到第二低值,则将高优先级一项的参数值减小,将低优先级一项的参数值保持为第二低值,并跳至S42步;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值在高优先级一项的参数调整范围内,则将高优先级一项的参数值增大,低优先级一项的参数值不变,并跳至S42步;
若窑炉内温度<设定温度、且高优先级一项的参数值超出高优先级一项的参数调整范围,则将高优先级一项的参数值设定为高优先级一项的参数调整范围上限,将低优先级一项的参数值增大,将第二低值更新为当前低优先级一项的参数值,并跳至S42步;
若窑炉内温度=设定温度、且低优先级一项的参数值>第二低值,则将高优先级一项的参数值增大,将低优先级一项的参数值减小,并跳至S42步;
若窑炉内温度=设定温度、且低优先级一项的参数值达到第二低值,则跳至S2步。
3.根据权利要求2所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:所述电加热装置为若干中间大、两端小的电加热棒;电加热棒分别布设在窑炉输送辊棒的上方和下方,且窑炉输送辊棒上方的电加热棒与窑炉输送辊棒下方的电加热棒错位布设。
4.根据权利要求3所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:所述S3和S43步中,检测窑炉内温度是指:对窑炉输送辊棒的上方区域和下方区域分别进行温度检测;
根据窑炉输送辊棒的上方区域温度,调整窑炉输送辊棒上方的电加热棒电加热功率和/或调整向窑炉输送辊棒上方烧嘴输送的燃气流量;
根据窑炉输送辊棒的下方区域温度,调整窑炉输送辊棒下方的电加热棒电加热功率和/或调整向窑炉输送辊棒下方烧嘴输送的燃气流量。
5.根据权利要求3所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:在S43步中,当增大或减小燃气流量时,对于单个烧嘴,燃气流量调整速度≤0.2Nm³/min;当增大或减小电加热功率时,对于单个电加热棒,电加热功率调整速度≤1kW/min。
6.根据权利要求1所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:将窑炉分为若干窑体单元,每个窑体单元两端分别采用可升降的挡火门分隔,通过升降挡火门调整相邻窑体单元的开度大小;所述电加热装置和烧嘴独立布设在每个窑体单元中;采用排烟风机与位于首端的窑体单元连接;通过调整排烟风机的工作频率来调节窑体单元间的烟气流速和滞留时间,从而调整窑体单元的内部温度。
7.根据权利要求6所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:设置助燃风机将助燃气体输入烧嘴与燃气混合,以辅助燃气燃烧。
8.根据权利要求5所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:当增大或减小燃气流量时,根据燃气流量,调整助燃气体流量并计算出烟气流量;根据烟气流量调整挡火门的开度大小和排烟风机的工作频率。
9.根据权利要求1所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:设置燃气储存装置提供燃气,燃气储存装置的输入端分别连接有用于输入氢气的氢气输入管道和用于输入天然气的天然气输入管道;通过调整氢气和天然气的输入流量,来实现燃气储存装置提供的燃气为纯天然气或掺氢燃气。
10.根据权利要求1所述的窑炉多能源自适应组合加热方法,其特征在于:所述电加热装置由太阳能供电装置或市电提供电能;
所述S1步,成本最优方案的获取方法是,获取当前时段太阳能供电装置可供电量、电费价格和燃气价格,分别估算采用燃气加热方式和电加热方式的成本价,以成本价最低的方式作为成本最优方案。
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