劉增倫，魏嘉珺，馬曉璇

（河鋼邯鋼邯寶冷軋廠，河北 邯鄲 056000）

邯寶2080mm連退機組的連續(xù)退火爐年設計產能100萬t，隨著操作水平的提高，最高年產已達100多萬噸，加熱爐加熱能力是制約產能進一步提高的主要矛盾，邯鋼2080mm連退機組的連續(xù)退火爐加熱系統(tǒng)安裝有378根W型輻射管及其燃燒控制系統(tǒng)，加熱方式采用輻射管中燃燒混合煤氣，燃燒過程中產生的熱量以輻射方式對帶鋼進行加熱，通過控制爐溫達到對帶鋼溫度進行控制的目的。

加熱爐按照結構分為三個部分，分別為加熱一、加熱二、加熱三，其中加熱一和加熱二按照控制區(qū)域各分為4個區(qū)，均熱段2個區(qū)劃分到加熱三共計6個區(qū)，共計14個加熱區(qū)。加熱區(qū)域前12個區(qū)域中，相鄰的兩個區(qū)域對稱分布在爐子兩側，共用一個溫度控制器；13區(qū)和14區(qū)各獨立使用一個溫度控制器。

加熱系統(tǒng)按照功能可分為輻射管系統(tǒng)和燒嘴控制系統(tǒng)，在實際生產中，由于長期連續(xù)高溫工作，輻射管系統(tǒng)和燒嘴控制系統(tǒng)經常出現(xiàn)損壞或故障，影響連退爐加熱控制，造成加熱能力不足和生產質量問題，導致無法進一步提高生產效率和效益。此外輻射管的損壞，導致爐內氣氛外泄或燃燒氣體串入影響加熱爐的爐內氣氛控制，影響產品質量，造成較大的經濟損失和成本消耗。由于輻射管的損壞破壞了燃燒條件，不利于節(jié)能環(huán)保綠色生產。為了保正綠色穩(wěn)定高效生產，通過優(yōu)化空氣煤氣燃燒比例，提高點火控制系統(tǒng)完好率等攻關改進措施，使得加熱爐加熱能力進一步提升，增加連退線經濟效益和社會效益。

1 燃燒系統(tǒng)故障及主要解決措施

1.1 建立燒嘴燃燒狀態(tài)管理臺賬

通過建立統(tǒng)一直觀的燒嘴燃燒狀態(tài)臺賬，每日定時對所有燒嘴燃燒狀況進行記錄，找出經常性處于非燃燒狀態(tài)的燒嘴，通過時間縱軸對比，結合燒嘴控制單元信息提示確定燒嘴故障原因，進行相應處理。這樣更準確對燒嘴故障進行處理，避免由于偶然因素造成的非正常狀態(tài)干擾。通過建立燒嘴燃燒狀態(tài)管理臺賬和燒嘴故障的及時處理保證了正常燒嘴數量在90%以上。

1.2 燃燒系統(tǒng)故障排查及處理

燃燒系統(tǒng)主要故障無法點火，原因是檢測不到火焰和燃燒器內漏，檢測不到火焰的主要原因是煤氣管道雜質堵塞導致煤氣流量減少、煤氣電磁閥過濾網堵塞、電磁閥無法正常打開或者火焰檢測玻璃鏡頭臟或火焰檢測器故障等導致檢測不到火焰。燃燒器內漏主要原因是密封圈損密封面損壞和電磁閥芯卡死無法徹底關閉等。

1.3 輻射管故障排查及處理

一般情況下，輻射管的故障主要有變形和破裂兩種，輻射管變形會影響熱輻射加熱均勻性，不利于帶鋼均勻受熱及退火處理質量，輻射管變形主要利用開爐檢修時目測檢查；輻射管破裂的破壞作用較大，主要對爐壓控制和爐內露點影響較大。一般情況下，會造成爐膛內的HNX保護氣體源源不斷地被排煙風機抽出排放，造成爐壓降低，為保證爐壓正常，系統(tǒng)將進行補壓，為此會增加NH保護氣體的流量，消耗更多的能源[1]。根據生產實際經驗，在鼓-抽型燃燒系統(tǒng)中，由于煙氣管道破損等原因導致部分輻射管內出現(xiàn)正壓現(xiàn)象，露點較高的煙氣及部分助燃空氣會進入爐內，從而導致爐內露點升高破壞爐內還原氣氛造成不良后果。

泄漏情況的檢查一般采用在線檢查方式利用便攜式氫氣分析儀對輻射管狀態(tài)進行判斷。檢查期間，產線保持運行，爐內氫氣含量維持在3%～5%，然后按照以下步驟對每一根輻射管進行檢查，根據經驗可知當輻射管中的氫氣濃度大于3000ppm以上時，需對此輻射管進行表面檢查。

表1 輻射管狀態(tài)檢查表

如果沒有便攜式氫氣分析儀，也可以使用便攜式煙氣分析儀對輻射管內氣氛變化來判斷，根據實際操作經驗主要依據在無燃燒狀態(tài)下氧氣百分含量變化確定，當O≤19.5%，可以認為輻射管存在泄露，且氧含量越低泄漏越嚴重。目前實際檢測準確率80%左右。當輻射管出現(xiàn)泄漏情況時，應該關閉該輻射管的助燃空氣手閥或者減小其開度，防止輻射管對爐內氛圍產生不利影響。

1.4 同流換熱器的故障排查處理

輻射管同流換熱器故障通常造成燃燒放熱在輻射管外部，易導致安全事故，并導致輻射管加熱功能無法實現(xiàn)，對加熱效率影響最大。參考輻射管結構和技術參數，通過檢測燃燒后的火焰質量和煙氣成份確定。通常認為當以不同空燃比燃燒時煙氣中CO均高于500ppm且殘氧量顯著降低時，可以認為同流換熱器存在泄露，且一氧化碳含量越高泄漏越嚴重。此時輻射管燃燒系統(tǒng)被破壞，應及時更換同流換熱器，減少能源消耗和事故擴大。

2 優(yōu)化燃燒控制

2.1 燒嘴燃燒均衡調節(jié)

為了保證燒嘴燃燒負載均衡，需定期對燒嘴進行調節(jié)，使之達到均衡燃燒，燒嘴調節(jié)包括兩個部分：煤氣調節(jié)和助燃空氣調節(jié)。目的在于保證區(qū)域煤氣和助燃空氣均勻分配到區(qū)域內每個燒嘴處，防止出現(xiàn)局部溫度偏差較大和個別輻射管過燒。對于空氣流量調節(jié)要保證風機額定負荷設計風量狀態(tài)下，每個燒嘴空氣流量均勻分配，這樣才能滿足空燃比修正后控制器的風量設定要求，此外，根據系統(tǒng)空燃比動態(tài)調整規(guī)則，空燃比與煤氣熱值、點燃燒嘴數量、負載設定相關，在空氣均衡性調節(jié)時，應固定以上參數保證調節(jié)時減少波動。對于個別供氣管路有問題的，按照煙氣設定過剩氧含量進行個別調節(jié)，這樣在不影響總體一致性的情況下，通過輻射管燃燒狀態(tài)個性化與一致性相結合調節(jié)，煙氣成份基本滿足效率最高，對提高加熱爐加熱能力有很大的幫助。

2.2 燒嘴控制系統(tǒng)優(yōu)化

在燃燒系統(tǒng)中，空燃比是最重要的可控指標，它決定了燃料燃燒的完全程度，對煙氣中一氧化碳、氧氣殘余量有直接的影響。空燃比過低，則殘氧量低，燃燒不充分，火焰溫度低，燃燒效率低，此外，過剩的CO在廢氣管道內與氧氣高溫狀態(tài)下發(fā)生二次燃燒會造成煙氣管道和同流換熱器溫度過高，進而損壞同流換熱器，造成更大的損害；空燃比過高，造成過多的助燃空氣通過輻射管，帶走部分熱量，降低了輻射管輻射效率。一般情況下空燃比合適與否以煙氣中過剩氧含量來衡量，煙氣中過剩氧含量在3.8%～4.2%，燃燒的熱效率最高[2]。

邯寶連退線的空燃比設定是以某華白指數的氣體為標準根據熱值變化給以一定系數的修正，與通過負載設定對應的殘余氧含量設定換算后的空氣值及燒嘴數量修正系數的乘積得出，由控制器控制風機流量給定空燃比，殘氧量的設定與按照加熱爐升溫梯度圖溫控器輸出負載成比例，負載較低時采用較高的殘氧量設定，其目的是防止燃燒氣體流量較低時，產生不穩(wěn)定的紊流，降低熱效率。對于穩(wěn)定的燃燒系統(tǒng)，應在輻射管額定負載下，對每一個輻射管加熱系統(tǒng)進行煙氣成份優(yōu)化調節(jié)，保證煙氣中過剩氧含量在4%左右，使得燃燒效率最高。

3 經濟效益和社會效益分析

3.1 降低加熱爐保護氣消耗

通過及時排查輻射管破損故障，減少了加熱爐保護氣體消耗，對比爐壓設定值為2.5hP時，爐內保護氣體氮氣消耗總量由3200m3/h左右減少2700m3/h以下，降低消耗10%以上。

3.2 減少輻射管損耗

通過輻射管燃燒均衡調節(jié)和燒嘴控制系統(tǒng)優(yōu)化，每年可減少輻射管內火焰問題導致輻射管過熱或受熱不均導致的開裂和變形的輻射管約10根。

4 結語

通過對加熱系統(tǒng)常見故障處理方法措施和燒嘴燃燒均衡調節(jié)和控制系統(tǒng)的優(yōu)化，保證了加熱爐加熱效率，延長輻射管和爐輥的使用壽命，降低保護介質的消耗，有利于節(jié)能減排減耗降損，并對加熱爐的爐內氣氛控制提供了保證。