＊霍曉志

（大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責任公司烯烴中心 內(nèi)蒙古 027300）

加熱爐是將物料進行加熱的設備工具，步進加熱爐是一種依靠爐底或是水冷金屬梁的上升、下降、前進、后退等動作，從而把配料逐漸進行加工的連續(xù)加熱爐，在這個過程中，步進機構發(fā)揮著重要的作用，需要其按照一規(guī)定的軌道運動，從而將爐內(nèi)材料推進加工。而加熱爐指的是在爐中具有固定梁和步進梁，其可以對物料進行上下雙面加熱，從而在提高作業(yè)效率的同時，還能提高質量。隨著工業(yè)冶金等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，軋機逐漸大型化，加熱爐也在上世紀70年代起逐漸得到了廣泛的應用，其不僅具有雙面加熱的優(yōu)勢，同時還能靈活的運料，在運行過程中還能將爐料全部排出，降低生產(chǎn)成本；均勻加熱，也在一定程度上提高了作業(yè)質量水平；加熱快速，滿足當代工業(yè)發(fā)展態(tài)勢；無粘鋼故障等。

1.加熱爐燃燒控制系統(tǒng)分析

為了進一步對加熱爐的自動化控制進行分析，筆者對以下兩座加熱爐進行了分析，其主要數(shù)據(jù)如下：有效長度59m，爐內(nèi)寬度11.8m，產(chǎn)量大致為395t/h，其最大的坯重為40t，主要燃料是高焦轉混合煤氣，平均熱量值9500至10000kj/m3，各段爐頂采用空氣單蓄熱式燒嘴，均熱段爐頂采用的燒嘴為HP3，在運行中以液壓驅動為主，其升降數(shù)據(jù)210mm，前后平移數(shù)據(jù)560mm，步進周期為52s。其主要的作用如下：加熱碳素結構鋼料、加工汽車大梁所需鋼料、制作鍋爐用料鋼等。在加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中，通常采用的方式便是利用空氣、煤氣流量雙閉環(huán)比值來控制系統(tǒng)，從而構成變比值控制系統(tǒng)，促使其工作運行比值能隨著工況的變化而產(chǎn)生變化，在多向的操控下，保證加熱爐爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定。

在一般的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中，對能源的節(jié)約、效率的提升、污染的減少等方面，并不能達到理想的效果當爐內(nèi)溫度發(fā)生改變時，首先發(fā)生變化的是所需的煤氣量，而在這個變化的過程中，就需要燃燒更多燃料，才能保持一定的溫度，在這個過程中，不僅產(chǎn)生了極大的資源浪費，還會導致環(huán)境的污染。

2.加熱爐優(yōu)化控制模型分析

為了進一步提高加熱爐作業(yè)質量與效率，對其控制模型進行分析是非常有必要的，在下文中，筆者主要從板坯溫度追蹤、爐內(nèi)的溫度追蹤、爐溫的設定計算三個方面，對優(yōu)化控制模型進行了分析討論。

(1)板坯的溫度跟蹤

對板坯的溫度進行跟蹤計算，其重要目的為：一是加熱之前，板坯的表面存在被氧化的鐵皮，從而干擾了對板坯溫度的測量，而如果不對其溫度進行精確測量的話，就需要賦有較多經(jīng)驗的工作人員對板坯表面顏色進行觀察，從而估計出其溫度數(shù)值；二是在加熱的過程中，溫度與位置都會隨著時間而發(fā)生變化，板坯各個部位的溫度差也會改變，而在大部分工藝以及扎線作業(yè)中，對板坯的溫度具有較高的要求，不僅要了解其主要的平均溫度，還需要知道各個部位之間的溫度差，同時，還對板坯溫度變化過程中的升溫曲線也具有一定要求。這就需要運用自動控制系統(tǒng)對板坯溫度進行跟蹤計算。因此，可以針對板坯在加熱過程中溫度的變化情況，分別對板坯的水印部位、及非水印和均熱段水印，在板坯的厚度方向上分5層進行計算，從而提高其數(shù)值精確度。

(2)爐內(nèi)的實時跟蹤

根據(jù)上述內(nèi)容，對板坯的溫度采用沿厚度方向分層計算法，而對爐內(nèi)情況進行實時跟蹤時，對各單元層的溫度計算，需要采用傅立葉導熱定律作為依據(jù)。

(3)爐溫的設定計算

在對爐溫的設定計算中，其主要思想如下：一在不同的工藝下，對每塊板坯的升溫過程都具有一定的要求，而在特定的加熱爐中，板坯的升溫曲線變化和板坯的步進速度方向都與爐溫具有較大的關系；二在進行爐溫的設定計算，實際上是通過升溫曲線，計算板坯在加熱爐中的步進速度與溫度設定數(shù)值；三在實際作業(yè)過程中，為了更好的利用軋機，加熱爐的生產(chǎn)能力都具有一定的余量。

因而首先需要對加熱爐中的每塊板坯都進行爐溫的計算，對各段在爐內(nèi)剩余時間進行確認，取出數(shù)據(jù)表中初始必要爐溫，同時也要計算板坯的各段段末溫度，在數(shù)據(jù)的基礎上，對其加工情況進行判斷，是否滿足收斂條件。最后計算出每塊板坯的加權系數(shù)，從而提高爐溫設定值的精確度。

(4)降低加熱爐的氧化耗損

要實現(xiàn)降低加熱爐的氧化耗損，首先，要控制加熱爐的空燃比，一般空燃比控制在0.95--1.05，盡量消除氧化氛圍，還要注意爐溫，不是越高越好也不是越低越好，高了氧化速度快，低了加熱時間就要增加，各種物料各種條件都有具體的指標，同時，爐溫分布也是一個重要問題，均勻合理的爐溫分布也在一定程度可以減少氧化量。還有一點其實是所有加熱爐都已經(jīng)考慮到的，就是加熱爐燒嘴一般是成對的，一個噴助燃劑一個噴燃料，一般是靠近物料的噴嘴是噴燃料的，這樣也可以減少氧化；最后，要實現(xiàn)富氧燃燒，有研究發(fā)現(xiàn)，富氧量在百分之28--30時不僅沒有增加氧化反而有所降低。

一般來說，加熱溫度越高，燒損速度越快，鋼坯的加熱溫度受工藝影響，可改變范圍不大，不過可以在滿足工藝要求的條件下，看火工可適當控制調(diào)整爐膛各段溫度。另外，計劃檢修和換輥時間，看火工要心中有數(shù)，按工藝調(diào)整爐溫進行保溫降低燒損。加熱時間長，加熱溫度高，氧化燒損嚴重，因此在加熱鋼坯時可以讓鋼坯在低溫段加熱時間更長一點，一般爐子預熱段會更長一點，這樣在加熱段時就能停留更短時間，對于沒有加熱時間限制的普通鋼種，完全可以把加熱段溫度提高，使之能迅速達到開軋溫度，從而減少加熱時間。出鋼操作員注意觀察鋼的軋制時間，合理調(diào)整出鋼節(jié)奏，同時注意控制鋼在爐外待軋時間，從而減少鋼在高熱段的停留時間(普通鋼種)。爐內(nèi)氣氛的控制盡量保持均熱段還原性，空燃比低一點，也就是燃氣不完全燃燒，而加熱段空燃比相應高點，使均熱段未完全燃燒的燃氣在此處繼續(xù)燃燒，也就不會浪費煤氣了。另外對于爐壓，要控制為微正壓，使爐子不吸冷風增加氧化，火焰也不外溢浪費燃料，燒毀附屬設施。

3.結束語

隨著時代的進步，我國工業(yè)發(fā)展迅速，逐漸成為經(jīng)濟的重要組成部分，對促進國家社會的穩(wěn)定發(fā)展發(fā)揮著巨大的作用，同時也影響著人民的生產(chǎn)與生活。加熱爐作為工業(yè)發(fā)展的基礎部分，對整項工程質量具有決定性意義，因而促進提高加熱爐的作業(yè)質量，是社會發(fā)展的首要任務。近年來，隨著科技的發(fā)展，其自動化控制系統(tǒng)也初見增強，不僅減少了生產(chǎn)成本的投入，還有效減少了環(huán)境污染現(xiàn)象。

?【參考文獻】

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