袁進(jìn)超

1 前言

現(xiàn)階段國內(nèi)引進(jìn)的熱浸鍍鋅帶鋼生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)建材用板,高檔家電用板和汽車板，對帶鋼產(chǎn)品的力學(xué)性能和表面質(zhì)量都有很高的要求。在熱浸鍍鋅線上的連續(xù)退火爐的工作性能對冷軋帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要。燒嘴脈沖式燃燒控制技術(shù)，由于提高了燒嘴的燃燒效率，降低了能耗，改善了加熱區(qū)域的溫度均勻性，減少了NOx的生成，等以上眾多優(yōu)點(diǎn)，正在被越來越多的工業(yè)爐和熱處理設(shè)備所使用。

2 燒嘴脈沖式燃燒工作過程

連退爐每個(gè)加熱區(qū)燒嘴上配備的都是推拉型輻射管。輻射管在爐內(nèi)交錯布置燒嘴為開關(guān)脈沖式工作方式，為了將區(qū)域溫度控制在溫度設(shè)定值，每個(gè)燒嘴在一個(gè)點(diǎn)火循環(huán)周期內(nèi)被單獨(dú)點(diǎn)火。當(dāng)一個(gè)燒嘴點(diǎn)燃后，燒嘴前的空氣和煤氣閥全部打開，且燒嘴在額定功率下燃燒,有良好的空燃比。每個(gè)區(qū)的燒嘴的點(diǎn)火時(shí)間都要受區(qū)域熱功率負(fù)荷的影響，燒嘴的點(diǎn)火次序由工藝技術(shù)人員給出計(jì)劃表，按照特定的方法固定下來。且燒嘴根據(jù)計(jì)算的時(shí)間一個(gè)個(gè)依次啟動，在燃燒時(shí)間結(jié)束后被停止。

圖1 五個(gè)燒嘴循環(huán)點(diǎn)火示例圖

Top為兩個(gè)燒嘴啟動命令之間的延遲時(shí)間。Ton為燒嘴燃燒工作時(shí)間。Toff為燒嘴燃燒完以后的關(guān)斷時(shí)間。Tc為全部燒嘴工作一遍的循環(huán)時(shí)間。

在一個(gè)循環(huán)期間內(nèi)所有燒嘴基于能量的平均分配原則將需要的熱負(fù)荷轉(zhuǎn)換為燒嘴的開關(guān)順序和燃燒時(shí)間。在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，一個(gè)燒嘴點(diǎn)燃后按設(shè)定的工作時(shí)間開始燃燒，到達(dá)設(shè)定的時(shí)間燒嘴停止燃燒。這種燃燒現(xiàn)象相對于每個(gè)燒嘴，依次序執(zhí)行，見圖1。

3 燒嘴的燃燒與關(guān)閉加熱計(jì)算公式

3.1 原理（見圖1）

對于每一個(gè)區(qū)需要的加熱負(fù)荷需求，換算成燒嘴燃燒的時(shí)間和數(shù)量。因此加熱負(fù)荷是點(diǎn)火時(shí)間和全部循環(huán)時(shí)間的比率?？偟膩碚f，循環(huán)時(shí)間是固定的，稱作基本循環(huán)時(shí)間Base cycle time（Tc bace）,Top時(shí)間是在兩個(gè)燒嘴啟動命令之間的延遲時(shí)間。在計(jì)算程序的反應(yīng)時(shí)間和大范圍的精確控制之間，選擇一個(gè)好的基本循環(huán)時(shí)間Tc bace來平衡。燒嘴的最小工作時(shí)間Tonmin和最小關(guān)斷時(shí)間Toffmin分別作為燒嘴的最小燃燒和關(guān)閉時(shí)間。在高負(fù)荷需求下循環(huán)時(shí)間自動的增加，在保證最小關(guān)斷時(shí)間前提下，來實(shí)現(xiàn)一個(gè)精確的熱負(fù)荷控制。（見圖2）

在低負(fù)荷需求下循環(huán)時(shí)間自動的增加，在保證最小運(yùn)行時(shí)間前提下，同樣實(shí)現(xiàn)一個(gè)精確的熱負(fù)荷控制。（見圖2）

圖2 負(fù)載特性對應(yīng)循環(huán)燃燒時(shí)間示意圖

3.2 高低負(fù)荷限制值計(jì)算（見圖2）

在高負(fù)荷和低負(fù)荷限制值之間，循環(huán)時(shí)間固定到Tc Bace。

Tonmin=最小打開時(shí)間。Toffmin=最小關(guān)閉時(shí)間。

Tc base=基本循環(huán)時(shí)間。Brn rdy=本區(qū)域準(zhǔn)備好的燒嘴數(shù)量。Brn tot=本區(qū)域燒嘴的全部數(shù)量。Tcmax=最大循環(huán)時(shí)間。

3.3 循環(huán)時(shí)間計(jì)算

基本上循環(huán)時(shí)間Tc固定為Tc base，但是在低負(fù)荷以下和高負(fù)荷以上，循環(huán)時(shí)間是燒嘴最小打開和關(guān)斷時(shí)間為限制進(jìn)行增大。如果負(fù)載模式LOAD LTcmax那么Tc=Tcmax（負(fù)載模式為燒嘴全關(guān)閉）。如果負(fù)載模式LOAD final>LOAD H那么負(fù)載模式是高載荷：但是如果Tc>Tc max那么Tc=Tcmax（負(fù)載模式為燒嘴全打開）。

3.4 點(diǎn)火時(shí)間計(jì)算

以循環(huán)時(shí)間計(jì)算為依據(jù)，所有的燒嘴燃燒時(shí)間和需要的負(fù)荷對應(yīng)。標(biāo)定一下計(jì)算，將燒嘴燃燒時(shí)間是定在（0～100）時(shí)間范圍。

3.5 每個(gè)燒嘴的開關(guān)時(shí)間Top計(jì)算

總的來說，每個(gè)燒嘴在它的打開時(shí)間上必須被點(diǎn)著（0～100的時(shí)間范圍內(nèi)）一個(gè)區(qū)內(nèi)的所有燒嘴根據(jù)本區(qū)的一個(gè)燒嘴參數(shù)表接受指令。除去沒準(zhǔn)備好的燒嘴以外這區(qū)內(nèi)的燒嘴必須重新進(jìn)行排序，（從1到準(zhǔn)備好燒嘴的數(shù)量）。每個(gè)準(zhǔn)備好的燒嘴的開關(guān)時(shí)間計(jì)算，在（1～100）范圍內(nèi)。Top on=（n-1）×Top。n=這個(gè)區(qū)可接受命令的正常燒嘴數(shù)量。這些Top on和Ton的值通過現(xiàn)場控制總線網(wǎng)絡(luò)傳遞給燒嘴控制器，來管理燒嘴點(diǎn)火。

4 結(jié)束語

現(xiàn)在脈沖式燃燒控制技術(shù)在各種工業(yè)爐燒嘴燃燒控制系統(tǒng)中也被大量采用。燒嘴脈沖燃燒技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，是對傳統(tǒng)燒嘴連續(xù)流量自動化控制方式的一種革新，正廣泛應(yīng)用于陶瓷生產(chǎn)、冶金軋鋼、石油化工等多個(gè)行業(yè)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低燃耗、減少污染發(fā)揮了重大作用。

[1]趙建新.脈沖式熱處理爐設(shè)計(jì)及熱工特性研究.東北大學(xué)，2008，3.

[2]王魯.數(shù)字化脈沖燃燒技術(shù)在冷軋帶鋼退火爐上的應(yīng)用.冶金自動化，2009，31（S2）：28～32.