肖 薇 / 重慶鋼鐵集團(tuán)電子有限責(zé)任公司

簡(jiǎn)述蓄熱式加熱爐控制方法

肖 薇 / 重慶鋼鐵集團(tuán)電子有限責(zé)任公司

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)、生活水平的提升，燃燒系統(tǒng)在很多方面都必須獲得較大的進(jìn)步，不能總是停留在基礎(chǔ)的層面上。加熱爐是熱軋系統(tǒng)的重要組成部分，主要是用來(lái)加熱鋼坯或者提高熱送鋼坯溫度，由此來(lái)達(dá)到其需要的工藝溫度，最終將溫度控制、廢氣排放、有效節(jié)約能源等工藝進(jìn)行有效的落實(shí)。所以，在燃?xì)饧訜釥t的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，必須針對(duì)燃燒控制方法進(jìn)行研究，既要在整體上予以良好的控制，又要在經(jīng)濟(jì)性方面達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

加熱爐；蓄熱式加熱爐；加熱爐控制；控制方法

1.概述

常規(guī)燃燒加熱爐耗能高，蓄熱式加熱爐采用蓄熱式預(yù)熱，將高溫?zé)煟◤U）氣熱量存儲(chǔ)到蓄熱體中加熱助燃空氣，具有降低燃料消耗，減少NOX及CO2的排放，減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能環(huán)保要求，現(xiàn)大部分加熱爐均采用蓄熱式加熱爐。本文將簡(jiǎn)單敘述某空氣單蓄熱式加熱爐的控制方法。

2.系統(tǒng)構(gòu)成

該加熱爐分為不供熱的預(yù)熱段、加熱一段、加熱二段和均熱段。共有32個(gè)燒嘴，加熱一段8個(gè)燒嘴、加熱二段和均熱段各12個(gè)燒嘴，采用空氣單蓄熱技術(shù)，爐側(cè)上下供熱?？?煙氣換向采用快切閥，煤氣換向單獨(dú)采用氣動(dòng)切斷閥，上下一對(duì)燒嘴共用，全爐共計(jì)使用32套空氣/煙氣快切閥和16套煤氣氣動(dòng)快切閥。加熱爐每段上下均有熱電偶測(cè)量爐內(nèi)溫度，煙氣溫度用安裝在快切閥后排煙管道和各段煙氣管道上的熱電阻測(cè)量；在每路段管上設(shè)有流量孔板和單獨(dú)的空氣、煤氣、煙氣流量調(diào)節(jié)閥；煤氣、空氣及壓縮空氣均有壓力檢測(cè)。主要由如下幾個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成：

1）空氣供給系統(tǒng)：助燃風(fēng)機(jī)、空氣管道、各種空氣閥門(mén)等組成。助燃風(fēng)機(jī)供給的冷空氣經(jīng)冷風(fēng)總管分成3路后分別進(jìn)入空氣換向系統(tǒng)。經(jīng)蓄熱式燒嘴完成熱交換后噴入爐內(nèi)助燃。助燃風(fēng)機(jī)出風(fēng)口設(shè)置蝸桿蝶閥，在冷空氣總管上設(shè)有壓力檢測(cè)裝置，并設(shè)有低壓報(bào)警和 自動(dòng)停風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)。

2）煤氣系統(tǒng)：煤氣由爐前煤氣總管分成3段分別進(jìn)入加熱爐頂段管，再由段管進(jìn)入燒嘴前的支管。在煤氣總管上設(shè)有電動(dòng)金屬硬密封蝶閥和電動(dòng)盲板閥、煤氣快速切斷閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥（調(diào)壓），在煤氣總管接口前還設(shè)置一套水封閥。

3）排煙系統(tǒng)：排煙系統(tǒng)分成獨(dú)立的二路，一路是蓄熱煙氣強(qiáng)制排煙系統(tǒng)，另一路是爐尾自然排煙系統(tǒng)，每段排煙管道上均設(shè)測(cè)溫點(diǎn)，每個(gè)蓄熱燒嘴的排煙管路上均設(shè)測(cè)溫點(diǎn)。

a.蓄熱煙氣強(qiáng)制排煙系統(tǒng)設(shè)置引風(fēng)機(jī)2臺(tái)，一用一備，出風(fēng)口采用電動(dòng)插板閥。從空氣蓄熱室排出的煙氣（～150℃）經(jīng)煙氣換向閥、各段支管及調(diào)節(jié)閥經(jīng)引風(fēng)機(jī)經(jīng)匯總排入空氣側(cè)強(qiáng)制排煙煙囪。

b. 爐尾自然排煙系統(tǒng)由加熱爐裝料端下部的輔助排煙口、煙道和自然排煙煙囪構(gòu)成，排出煙氣經(jīng)煙道和煙囪排入大氣。在煙道內(nèi)裝有1套無(wú)水冷煙道轉(zhuǎn)動(dòng)閘板，用于調(diào)節(jié)爐膛壓力和控制排煙量，煙道閘板由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)并與爐壓檢測(cè)裝置連鎖。

3.燃燒控制

加熱爐分均熱段、加熱二段、加熱一段3段爐溫自動(dòng)控制，主要控制項(xiàng)目是：每段爐膛溫度控制；空、煤氣的比值控制；爐壓的控制；空氣的壓力控制；換向控制；排煙溫度控制；快切閥自動(dòng)切斷連鎖控制等。

1）爐溫控制

自動(dòng)控制模式下，根據(jù)各段的設(shè)定溫度，加熱爐采用PID比例調(diào)節(jié)各段溫度，來(lái)實(shí)現(xiàn)各段溫度的控制。

手動(dòng)模式，均熱段手動(dòng)輸出各調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，加熱段手動(dòng)強(qiáng)制各燒嘴的啟停。

2）空燃比設(shè)定

人工設(shè)定：在HMI上由操作員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接輸入合適的空燃比值；

空氣過(guò)剩系數(shù)自適應(yīng)：操作員只需給定理論空燃比，系統(tǒng)將根據(jù)負(fù)荷情況自動(dòng)計(jì)算過(guò)剩系數(shù)，求出空燃比；

空燃比的自動(dòng)修正：根據(jù)殘氧分析儀測(cè)量的煙氣含氧量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)空燃比；

3）爐壓控制

為防止?fàn)t膛壓力過(guò)高火焰外冒，同時(shí)也避免爐膛壓力過(guò)低時(shí)冷風(fēng)從爐體開(kāi)口處吸入，必須嚴(yán)格控制加熱爐的爐膛壓力為一個(gè)定值。根據(jù)爐壓信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)煙道閘板的開(kāi)度及引風(fēng)機(jī)頻率，使?fàn)t內(nèi)壓力控制在微正壓狀態(tài)。

4）空氣總管壓力控制

根據(jù)爐內(nèi)燃燒負(fù)荷的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)助燃風(fēng)機(jī)的進(jìn)口調(diào)節(jié)閥門(mén)對(duì)爐子供風(fēng)總管壓力進(jìn)行自動(dòng)控制。為了避免由于壓力變送器與助燃風(fēng)機(jī)間距產(chǎn)生的空氣壓力變化，參考加熱爐全部助燃空氣流量來(lái)計(jì)算助燃空氣壓力控制器輸出的前饋修正系數(shù)。

5）換向控制

各段換向閥以組為單位換向，可以交叉燃燒換向，也可以單邊燃燒換向。正常工作時(shí)換向周期40～70秒左右，換向時(shí)間和間隔可調(diào)。換向閥控制采用雙重信號(hào)控制，一是以時(shí)間為控制參數(shù)，二是以煙氣溫度為控制參數(shù)。當(dāng)煙氣溫度正常時(shí)，換向閥按照設(shè)定的時(shí)間周期換向；當(dāng)某個(gè)換向閥后排煙管道的煙氣溫度過(guò)高（>180℃）,HMI報(bào)警，該換向閥控制的燒嘴只燃燒不排煙，相對(duì)的燒嘴只排煙不燃燒，直到煙氣溫度正常再參與換向。換向閥也可以手動(dòng)強(qiáng)制換向控制，通過(guò)人工設(shè)置來(lái)調(diào)節(jié)各組燒嘴燃燒方式。

6）排煙溫度的控制

根據(jù)各排煙管的溫度，調(diào)節(jié)各段煙氣調(diào)節(jié)閥和引風(fēng)機(jī)頻率，調(diào)節(jié)煙氣排煙溫度。

7）快切閥自動(dòng)切斷連鎖控制

當(dāng)煤氣、空氣或者壓縮空氣壓力低時(shí)，煤氣快切閥立即切斷，操作室內(nèi)蜂鳴器報(bào)警。

4.使用效果

此套蓄熱式加熱爐控制系統(tǒng)可分段供熱,熱負(fù)荷調(diào)節(jié)方便,可以按照加熱工藝的需要,靈活調(diào)節(jié)各段爐溫。當(dāng)鋼坯為冷裝料時(shí)，對(duì)加熱不同鋼種的鋼坯，特別是加熱一些要求限制入爐溫度的特殊鋼時(shí)，可靈活調(diào)節(jié)或關(guān)閉預(yù)熱段的燒嘴供熱能力來(lái)調(diào)節(jié)爐溫，從而控制爐尾排煙溫度，以滿(mǎn)足鋼坯加熱質(zhì)量的要求。本加熱爐燃燒排出的煙氣中NOx含量低于50PPm，爐內(nèi)各段橫向溫度均勻，既保證了爐內(nèi)煤氣的完全燃燒,又達(dá)到了節(jié)能降耗和提高控制水平的目的, 本加熱爐安全可靠的運(yùn)行取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

[1]王永強(qiáng)，等.《蓄熱式軋鋼加熱爐的發(fā)展及其優(yōu)缺點(diǎn)》[J].河北理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,第3期20081201.