CN101561224B - 一种控制大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛的方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛的方法，属于工业炉燃料燃烧技术领域。加热板坯经过预热段、各个加热段和均热段完成加热和均温过程，在这一过程中加热炉一级、二级计算机控制系统根据从数据库调入的该板坯原始数据自动生成加热工艺，自动设定和控制各段炉温，以残氧分析仪的输出控制值为基础，计算每个燃烧区的空气消耗系数，对整个炉内燃烧气氛随热负荷而变化进行动态跟踪，再根据6个燃烧区的实际空燃比对其进行修正，调节助燃空气和煤气配比，确定合理空气、煤气流量，达到加热工艺要求的炉膛温度。优点在于，能及时定量地为加热炉操作人员提供炉膛内炉气成分变化情况，使加热炉燃烧达到良好状态，同时节能、环保效果显著。
Description
技术领域
本发明属于工业炉燃料燃烧技术领域，特别是提供了一种控制大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛的方法，应用于宽厚板板坯加热炉燃烧控制，大量节约能源，同时提高钢坯加热质量，减少钢坯氧化烧损。
背景技术
伴随着宽厚板生产的迅速发展，产品和工艺装备的升级也比较快，生产高附加值钢板方对加热炉的加热工艺要求也越来越高。对加热炉内燃烧控制水平的要求也不断提高。目前加热炉燃烧控制系统主要由空燃比、空气、煤气流量等控制装置组成。实际操作中，通过控制空燃比，相应调节空气、煤气流量使加热炉处于良好的燃烧状态，尚未建立加热炉内燃烧气氛监测系统。由于空燃比与空气消耗系数的概念是不同的，要使加热炉达到最佳燃烧状态，需要全面确定各参数之间的相互关系，通过燃烧时空气消耗系数的大小掌握加热炉内燃烧气氛的实际情况调整加热炉操作，这样才能更好地提高加热炉的实际控制水平。
首秦公司宽厚板加热炉是第1座应用双蓄热燃烧技术的大型步进梁式板坯加热炉，从2006年8月投产，基本满足了各钢种的加热工艺要求。为了更好地使用首钢秦皇岛金属材料有限公司自产的高炉煤气，发明一种控制大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛的方法，提高加热炉热效率和燃烧控制水平。
发明内容
本发明提供一种控制大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛的方法，在保证完全燃烧的前提下，精确控制加热炉内气氛，不仅有利于提高炉温，减少烟气带走的热损失，同时有利于降低板坯烧损率，满足不同品种钢坯对加热要求日益提高的需求，节能降耗，降低污染气体的排放，具有较大的社会价值。
本发明用于加热炉燃料燃烧过程中，通过监测空气消耗系数这个燃烧过程重要指标，控制加热炉燃烧产物的生成量和成分，调节加热炉燃烧气氛，得到较高的燃烧温度，保证完全燃烧。在保证完全燃烧的前提下，尽可能减小空气消耗系数，即尽量减少氧含量。通过采用加热炉燃烧气氛的方法实现加热炉各段的实际空气消耗系数在线监测调节。即实现加热炉预热段、第一加热段、第二加热段、第三加热段和均热段上、下区域燃烧气氛的控制。在满足板坯在加热炉内各段加热工艺要求同时，加热炉各段按照给定的合理空气消耗系数范围组织燃烧，及时、科学地调节加热炉煤气、助燃空气量，合理控制燃烧气氛和燃烧状态。
本发明将燃烧气氛控制方法用于大型步进梁式板坯加热炉，主要工艺流程如下：
加热板坯经过预热段、各个加热段和均热段完成加热和均温过程，在这一过程中加热一级、二级计算机控制系统根据从数据库调入的该板坯的原始数据自动生成加热工艺(二级数据库中有西门子公司多年的加热数据模型，根据板坯数据二级系统自动对应相应加热工艺要求)，自动设定和控制各段炉温，以残氧分析仪的输出控制值为基础，计算每个燃烧区的空气消耗系数，对整个炉内燃烧气氛随热负荷而变化进行动态跟踪，再根据6个燃烧区的实际空燃比对其进行修正，调节助燃空气和煤气配比，确定合理的助燃空气、煤气流量。空气消耗系数分6段控制在0.95-1.75之间，加热炉含氧量控制在1.8重量％--3.2重量％(SP设定在2.5重量％)，实现最佳燃烧，达到加热工艺要求的炉膛温度。
其中控制炉膛各段燃烧时的空气消耗系数的具体内容如下：
在步进式加热炉预热段、第一加热段、第二加热段、第三加热段和上均热段、下均热段，根据各钢种加热工艺要求对每个加热段的实际空气消耗系数情况进行监控，各段空气消耗系数控制范围：
表1
按加热炉燃烧时实际空气消耗系数值控制炉膛燃烧氧化还原气氛。自动燃烧系统将根据燃烧气氛跟踪监测结果及钢坯加热工艺要求的温度自动控制调节空气、煤气支管调节阀门。加热炉各段对应有高炉煤气支管和供风支管，通过调节支管上的调节阀实现高炉煤气与供风的合理配比后，送至蓄热式烧嘴前燃烧，实现板坯的加热。
本发明采用燃料燃烧时空气消耗系数在线监测的方法控制加热炉内的燃烧气氛，减少钢坯在加热过程中的氧化烧损量。采用燃料燃烧时空气消耗系数的方法，作为调节加热炉燃烧所用的煤气与助燃空气量的依据。
大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛控制程序框图见图1。
本发明的优点在于，能及时定量地为加热炉操作人员提供炉膛内燃烧气氛变化情况，这样既可保证加热炉燃烧达到良好状态，又有利减少钢坯氧化烧损量和提高加热炉内钢坯加热质量，降低钢耗，同时减少燃烧产物中NOx等污染气体的排放，节能、且环保效果显著。
附图说明
图1为大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛控制程序框图。其中包括的主要环节是燃烧产物数据处理计算、加热炉各段空气消耗系数计算显示、加热炉燃烧气氛判定显示、燃烧空气消耗与空燃比对比调节、执行机构对煤气或空气支管流量调节。
具体实施方式
控制大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛关键技术在于燃烧系统和排烟系统的烟气成分监测有机结合，直接根据加热炉各段烟气成分得出空气消耗系数，与加热炉一级、二级控制通过换向阀切换控制板坯加热，在极短的时间内，确定炉膛各段实际空气消耗系数，与各段设定的理论空气消耗对比，判定炉内氧化还原气氛，调节空气、煤气配比，调节煤气、助燃空气流量，实现完全燃烧，保证加热炉热负荷满足板坯加热需求，同时降低钢坯氧化烧损量。以首钢秦皇岛金属材料有限公司4300mm轧线宽厚板2#加热炉为例，分6段监测加热炉各部位燃烧时的空气消耗系数：加热炉上、下均热段燃烧时空气消耗系数为0.98，第2、3、4加热段空气消耗系数为1.05，第1加热段空气消耗系数为1.71。控制调节加热炉燃烧气氛，首先通过燃烧产物成分数据采集系统、燃烧产物数据处理系统，计算加热炉各段燃烧时的实际空气消耗系数，确定加热炉内燃烧气氛，判定实际空气消耗系数与设定的加热炉理论空气消耗系数偏差，再根据偏差大小优化并调节空燃比，通过执行机构分别调节加热炉预热段、第一加热段、第二加热段、第三加热段和上均热段、下均热段煤气和助燃空气流量控制阀门，实现燃烧气氛调节与燃烧状态控制，见说明书附图。
Claims (7)
1.一种控制大型步进梁式板坯加热炉燃烧气氛的方法，其特征在于，板坯经过加热炉预热段、各个加热段和均热段完成加热和均温过程，在这一过程中加热炉一级、二级计算机控制系统根据从数据库调入的该板坯的原始数据自动生成加热工艺，自动设定和控制各段炉温，以残氧分析仪的输出控制值为基础，计算每个燃烧区的空气消耗系数，对整个炉内燃烧气氛随热负荷而变化进行动态跟踪，再根据6个燃烧区的实际空燃比对其进行修正，确定合理空气、煤气流量，调节助燃空气和煤气配比及其流量；空气消耗系数分6段控制在0.95-1.75之间，加热炉含氧量控制在1.8重量％--3.2重量％，达到加热工艺要求的炉膛温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制炉膛各段燃烧时的空气消耗系数的工艺参数为：上均热段：0.95-1.0，下均热段：0.95-1.0，第三加热段：1.0-1.05，第二加热段：1.05-1.1，第一加热段：1.15-1.75。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按加热炉内燃料燃烧时实际空气消耗系数值控制炉膛燃烧气氛，自动燃烧控制系统根据燃烧气氛跟踪监测结果及加热工艺要求的温度自动控制空气、煤气支管调节阀门；加热炉各段对应有高炉煤气支管和供风支管，通过调节支管上的调节阀实现高炉煤气与供风的合理配比后，送至蓄热式烧嘴前燃烧，加热钢坯。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加热炉内燃烧时平均含氧量控制在2.5重量％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一级、二级计算机控制系统中有加热数据模型，根据板坯加热数据一级、二级系统自动对应相应加热工艺。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，采用燃料燃烧时空气消耗系数在线监测的方法控制加热炉内的燃烧气氛，减少钢坯在加热过程中的氧化烧损量。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，采用燃料燃烧时空气消耗系数的方法，作为调节加热炉燃烧所用的煤气与助燃空气量的依据。
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