孫成龍

摘 要：濟南鋼鐵4300線臺車式加熱爐主要用于濟南鋼鐵4300線復(fù)合鋼坯的軋制前加熱，在溫度控制和壓力控制等過程控制中采用先進的PLC實現(xiàn)高精度自動化并可靠地滿足生產(chǎn)要求。燃燒控制完成爐內(nèi)空氣和煤氣介質(zhì)的合理燃燒控制，保證爐膛各區(qū)段溫度滿足復(fù)合鋼坯加熱的要求，最終出爐鋼坯溫度滿足軋鋼工序的要求，完成設(shè)備安全運行所必須的聯(lián)鎖保護，并盡可能地保證燃燒的經(jīng)濟合理性，即節(jié)能、環(huán)保、低燒損的目的。

關(guān)鍵詞：臺車式加熱爐 復(fù)合制坯 燃燒控制

中圖分類號：TG307 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（a）-0067-02

1 臺車式加熱爐管路系統(tǒng)

管路系統(tǒng)主要包括燃氣管路、空氣管路和氮氣管路。

1.1 燃氣管路

燃氣管路主要由手動蝶閥、自動調(diào)壓閥、氣動切斷閥、放散閥、壓力變送器、孔板流量計和各處煤氣管連接組成。手動蝶閥位于廠房與該爐的接點位置，該爐日常生產(chǎn)過程中保持閥處于打開狀態(tài)；自動調(diào)壓閥是氣動閥，用于在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)燃氣壓力；氣動切斷閥用于緊急情況下自動快速切斷燃氣源，閥動作與煤氣壓力、助燃風(fēng)壓力及氮氣源壓力等聯(lián)鎖；放散閥用于燃氣自動放散，閥動作與氣動切斷閥動作及氮氣吹掃等聯(lián)鎖；壓力變送器用于實時采集燃氣壓力；孔板流量計用于記錄燃氣瞬時流量，配有積算儀可積算燃氣累計流量。

燃氣壓力自動調(diào)節(jié)：壓力變送器實時采集燃氣壓力并輸出給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過燃氣壓力實際值與燃氣壓力設(shè)定值比較進行計算，輸出值用于控制自動調(diào)壓閥開度，從而實現(xiàn)了對燃氣壓力的閉環(huán)控制。

1.2 空氣管路

空氣管路分類：（1）按空氣功用分類：助燃空氣管路和摻冷空氣管路；（2）按空氣溫度分類：冷風(fēng)管路和熱風(fēng)管路。

助燃空氣管路主要由助燃風(fēng)機、助燃風(fēng)壓變送器、孔板流量計、空氣預(yù)熱器、熱風(fēng)測溫?zé)崤迹↘型）、熱風(fēng)放散閥和各處空氣管連接組成。助燃風(fēng)機轉(zhuǎn)速變頻控制，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量；助燃風(fēng)壓變送器用于實時采集助燃風(fēng)壓力；孔板流量計用于記錄助燃空氣瞬時流量；空氣預(yù)熱器用于冷空氣預(yù)熱以提高助燃效率（空氣預(yù)熱器安裝于該爐地下煙道）；熱風(fēng)測溫?zé)崤紝崟r測量熱風(fēng)溫度；熱風(fēng)放散閥用于自動放散熱風(fēng)，閥動作與熱風(fēng)溫度聯(lián)鎖。摻冷空氣管路主要由摻冷風(fēng)機、摻冷閥門和空氣管組成。摻冷風(fēng)機啟停和摻冷閥門開關(guān)動作與預(yù)熱器前煙氣溫度聯(lián)鎖，以保護預(yù)熱器。摻冷閥為雙位蝶閥。

空氣管路在預(yù)熱器前的部分為冷風(fēng)管路，預(yù)熱器后的部分為熱風(fēng)管路。助燃風(fēng)壓自動調(diào)節(jié)：壓力變送器實時采集助燃風(fēng)壓力并輸出給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過助燃風(fēng)壓力實際值與助燃風(fēng)壓力設(shè)定值比較進行計算，輸出值用于變頻，從而實現(xiàn)了對助燃風(fēng)壓力的閉環(huán)控制。熱風(fēng)放散閥與熱風(fēng)溫度聯(lián)鎖，當(dāng)熱風(fēng)溫度高時，熱風(fēng)自動放散。摻冷風(fēng)機啟停和摻冷閥門動作與預(yù)熱器前煙氣溫度聯(lián)鎖，當(dāng)預(yù)熱器溫度較高時，摻冷風(fēng)機自動啟動，摻冷閥調(diào)整半開狀態(tài)；當(dāng)預(yù)熱器超溫時，摻冷風(fēng)機已運行，摻冷閥調(diào)整全開狀態(tài)。該爐日常使用時，助燃風(fēng)壓力設(shè)定值設(shè)置4.5～5.5 kPa；助燃風(fēng)機變頻范圍0～50 HZ；助燃風(fēng)壓低壓報警值2.5 kPa；氣動切斷閥聯(lián)鎖控制值2.5 kPa。

1.3 氮氣管路

氮氣管路主要分為儀表氣源用氮氣管路和吹掃用氮氣管路。儀表氣源用氮氣接點：0.5 MPa，該爐主要用于燃氣氣動切斷閥和自動調(diào)節(jié)閥氣源。氣源用氮氣壓力與燃氣氣動切斷閥聯(lián)鎖，聯(lián)鎖壓力不低于0.4 MPa。此外，用于各UV火檢器等冷卻氣源。吹掃用氮氣接點要求不高于20 kPa，有一個氮氣自動吹掃電磁閥，閥動作與燃氣氣動切斷閥動作及燃氣自動放散閥閥動作聯(lián)鎖。吹掃用氮氣管路與燃氣管路有多處活動接頭，實現(xiàn)對各段燃氣管路進行有效的氮氣吹掃。

2 燃燒系統(tǒng)

該爐共14套高速燒嘴，雙層兩側(cè)不對稱分布。各燒嘴均配套有一個燒嘴控制箱、一個點火變壓器、一支點火棒、兩個煤氣電磁切斷閥、一個空氣電動雙位調(diào)節(jié)閥、一個UV探頭和若干管路等。燒嘴控制箱主要用于本地點火操作。各按鈕操作在“手動”有效，可以進行點火、開閥、關(guān)閥等。該爐日常使用時，各燒嘴控制箱在“系統(tǒng)”狀態(tài)，點火等動作由計算機實現(xiàn)。自動控溫時，PLC對比曲線溫度與各區(qū)實際爐溫，進行PID運算，通過輸出值自動控制各燒嘴點火、小火、大火和?；鸬葎幼鳌８髦甘緹糁庇^地顯示相應(yīng)的各部分工作狀態(tài)。

3 燒嘴控制箱

各燒嘴控制箱都有一個獨立的PLC系統(tǒng)，與主控PLC系統(tǒng)交換數(shù)字量信息。

燒嘴控制箱“手動”：多用于測試燒嘴配套各電氣件，各按鈕輸入有效?！包c火”輸入用于測試點火變壓器及點火棒，持續(xù)高壓點火2 s后停止；“小風(fēng)”輸入，風(fēng)閥開到25%，再次“小風(fēng)”輸入為復(fù)位信號，風(fēng)閥關(guān)至5%；“大風(fēng)”輸入，風(fēng)閥開到65%，再次“大風(fēng)”輸入為復(fù)位信號，風(fēng)閥關(guān)至5%。風(fēng)閥為三位置蝶閥，分別設(shè)置5%、25%和65%。“小燃氣”輸入，打開小燃氣電磁閥，持續(xù)10 s自動復(fù)位；“大燃氣”輸入，打開大燃氣電磁閥，持續(xù)10 s自動復(fù)位。各按鈕自帶燈表示各電氣件的工作狀態(tài)。此外，UV火檢可用明火測試。

燒嘴控制箱“本機”：進行點小火操作，依次自動進行開小風(fēng)、點火和開小燃氣。調(diào)整合適的小火空燃比（微調(diào)風(fēng)閥小風(fēng)開度并調(diào)節(jié)小燃氣管路的手動閥），若火檢檢到有火則持續(xù)小火狀態(tài)并有“有火”指示，可以進行“本機大火”操作，依次自動進行開大風(fēng)，開大燃氣。調(diào)整合適的大火空燃比（微調(diào)風(fēng)閥大風(fēng)開度并調(diào)節(jié)大燃氣管路的手動閥）。若火檢未檢到火則立即切斷大燃氣閥和小燃氣閥，風(fēng)閥復(fù)位，并發(fā)出“熄火”報警。

該爐正常使用時，各燒嘴控制箱“系統(tǒng)”，對各燒嘴控制通過計算機實現(xiàn)。

4 排煙系統(tǒng)

該爐采用爐后集中排煙方式。煙道內(nèi)裝有高溫?zé)熼y執(zhí)行器，用于自動控制爐壓。爐壓變送器用于實時采集爐壓。爐壓自動調(diào)節(jié)：爐壓變送器實時采集爐壓并輸出給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)對比設(shè)定爐壓和實際爐壓進行運算，輸出信號給煙閥執(zhí)行器并調(diào)節(jié)煙閥開度，從而對爐壓進行閉環(huán)控制。該爐正常使用時，建議爐壓控制在-10～10 Pa，爐壓設(shè)定值為0 Pa。爐壓超壓報警值設(shè)置為高于50 Pa，與低于-50 Pa。煙閥執(zhí)行器調(diào)節(jié)范圍設(shè)置10%～100%（與水平線夾角10°～90°）。該爐煙道內(nèi)（地下）裝有空氣預(yù)熱器，另配置兩支測溫?zé)崤迹↘型），實時測量預(yù)熱器前、后的煙氣溫度。該爐日常使用在高溫段時，要注意比較預(yù)熱器前、后的煙氣溫度，謹(jǐn)防預(yù)熱器燒壞。

5 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)主要由計算機監(jiān)控系統(tǒng)、配電柜、PLC控制柜、爐門爐車控制柜、助燃風(fēng)機控制柜、摻冷風(fēng)機控制柜、各燒嘴控制箱、各處傳感器和各處控制器等。計算機監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)除爐門升降、爐車進出爐等以外的所有操作。本爐正常使用時，助燃風(fēng)機和摻冷風(fēng)機等處于“遠程”，各燒嘴控制處于“系統(tǒng)”，各處控制器處于“遠方”，即實現(xiàn)助燃風(fēng)機的啟停，摻冷風(fēng)機的啟停和各燒嘴的點火、小火、大火和停火等計算機操作。

6 結(jié)語

概述了濟鋼臺車式加熱爐燃燒控制的系統(tǒng)組成、控制思想，并簡述了燃燒控制系統(tǒng)的機理及主要控制方式。

參考文獻

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