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基于热值反馈系统的窑炉用天然气供应装置研究 A onthefurnacenatural based study gassupplysystem oncalorificvaluefeedback system 郑斌 ZHENGBin (天津城市建设学院热能与机械工程系，天津300384) 摘要：为提高高等级玻璃制造质量，有必要对供给窑炉的天然气烈直进行精确控制。利用对空气流加 热的方法在线测量天然气热值，通过给燃气加入空气调整燃气热值，设计了燃气热值反馈调 节系统。在系统设计时，了解热值控制系统特性，准确把握天然气指标和控制系统参数的相 LlNK环境下进行了仿 互作用，以及相应控制参数整定方法具有重要意义。在MATLAB／sIMU 真研究，制定了前馈串级闭环控制策略。仿真研究结果有效指导控制系统设计，确保系统达 到需要的控制精度。 关键词：窑炉；天然气热值；调节系统；仿真 3 009-01 56-02 中图分类号：N945．1 文献标识码：A 文章编号：1 34(2010)11(1-)-01 Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2010．11(I-)．49 0引言 的情况确定一个预调的空气量。控制器PID2根据 窑炉由于在玻璃制造中的特殊作用，其控制 反馈的空气流量测量装置的空气流量信号调节空气 精度要求很高。要保证玻璃的生产质量，就要对 调节阀门，将空气量控制在预设的空气量附近。 窑炉的加热过程进行精确控制，因而燃气站设 然后设定的空气量在混合器中与原燃气混 计特别是燃气热值调节装置的设计越来越具有机 合，从而使混合后的混合气热值接近设定的热值 电一体化系统设计的特征。以某太阳能超白玻璃 附近，混合气的热值经热值测量装置后反馈给控 窑炉为例，炉内温度波动要求小于1℃，液面波 制器PIDl，控制器PIDl根据实测混合气热值与设 动不高于0．1mm，要求供给窑炉的天然气热值从定热值的误差给前馈环节计算的预调空气量附加 34．6—43．7 一个修正量，从而使空气阀门开度和掺混空气量 MJ／m3调节到34．3—34．9MJ／m3。【lJ 为达到此要求，本研究设计了燃气热值在线 变化，最终使热值调整为预定的设定值。 测定装置，并以其作为反馈信号，采用在原燃气 由原燃气的流量以及调整前后燃气的热值计 中掺混空气的办法调整燃气热值，构成了前馈．双 算，计算公式如下口1(Q。为前馈量)： 闭环控制系统，使燃气热值得到很好的控制，获 驴‰降一·] (1) 得了满意的控制精度。 式中：既为必要空气流量，Nm3／s；Q。为原燃 1热值控制系统工作原理 天然气属于可燃气体，燃烧后放出燃烧热， 为调整后的燃气热值，MJ／Nm3。 空气本身没有燃烧热，天然气和空气混合后，天 控制系统由内外两个闭环调整环节组成。内 然气将被稀释，热值将降低。热值调整采用管道 部调整环节以实测的