CN101929806A - 一种脉冲加热炉控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脉冲加热炉控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据所述加热炉各脉冲烧嘴的能力、数量布置及实际炉长，将所述脉冲烧嘴划分为若干个虚拟段；(2)设定所述各虚拟段的炉温；(3)检测所述各虚拟段的实际炉温；(4)根据所述各虚拟段中实际炉温值与设定炉温值的偏差，对所述脉冲烧嘴进行开关时间控制。本发明方法可提高脉冲燃烧控制的稳定性，减少操作人员的操作负荷，有效地提升脉冲加热炉的炉温控制灵活性与控制精度，同时确保脉冲燃烧技术的节能效果。

Description

一种脉冲加热炉控制方法
技术领域
本发明涉及工业加热，具体地说，本发明涉及一种脉冲加热炉的控制方法。
背景技术
传统分段式加热炉是物理结构的分段，炉子一旦建成其相应段长无法变更，且每段许多烧嘴共用一个煤气流量调节阀及一个空气流量调节阀，其炉温控制由过程机设定炉温后，仪表进行空/煤气双交叉限幅控制，炉温检测由段内一个温度点进行而无其他检测点作为优选方案选择。
采用脉冲燃烧技术的加热炉在物理上不分段，每个烧嘴有独立的流量、压力检测点及开/阀，使每个烧嘴都可以进行控制。采用脉冲燃烧技术的加热炉在正常情况下，由过程机根据炉内钢种及其质量设计的目标出炉温度进行各脉冲段的炉温设定，并将炉温设定值下达到仪表DCS系统进行每个烧嘴前开/关阀的燃烧时间控制，再由仪表通过热电偶进行实际炉温测定得到炉温实际值反馈给过程机，作为过程机下一周期的板坯温度及炉温设定值计算的依据。
以宝钢分公司2050热轧厂3号加热炉为例，其加热炉燃烧系统由20对脉冲烧嘴构成20个独立的温度控制区(如图1所示)，即每对烧嘴成为一个脉冲控制段，每个脉冲控制段有相应的热电偶来检测温度作为段温控制，从而提高加热炉内的温度控制灵活性。其正常时的设定炉温及实际炉温如表1所示。
表1：宝钢分公司2050热轧厂3号加热炉正常时的设定炉温及实际炉温
  脉冲段号   1   3   5   7   9   11   13   15   17   19
  设定炉温℃   1040   1080   1220   1240   1280   1300   1280   1260   1240   1200
  实际炉温℃   1038   1083   1218   1236   1282   1304   1276   1256   1237   1203
  脉冲段号   2   4   6   8   10   12   14   16   18   20
  设定炉温℃   1040   1080   1250   1270   1270   1280   1270   1240   1230   1200
  实际炉温℃   1033   1088   1249   1265   1271   1280   1272   1243   1232   1198
由表1可以看到，炉温实际值与设定值的偏差稳定在10℃以内，表明实际炉温与设定炉温响应性较好，这是加热炉安全稳定、高产高效的基础。
但在实际生产过程中，因多种原因(如热电偶故障、过程机故障、品种钢工艺需求等)都可能导致这些独立脉冲控制段无法正常投入，不仅影响板坯热跟踪精度，而且还加重了操作人员的操作负荷。其故障时的设定炉温及实际炉温如表2所示。
表2 宝钢分公司2050热轧厂3号加热炉故障时的设定炉温及实际炉温
  脉冲段号   1   3   5   7   9   11   13   15   17   19
  设定炉温℃   1047   1297   1234   1360   1360   600   1045   1054   1288   1265
  实际炉温℃   1052   1105   1187   1347   1350   1256   1141   1078   1196   1231
  脉冲段号   2   4   6   8   10   12   14   16   18   20
  设定炉温℃   1099   1371   1230   1103   1360   1280   1174   1350   1065   1034
  实际炉温℃   1087   1213   1268   1197   1289   1232   1197   1261   1154   1107
由表2可知，故障时炉温设定杂乱，部分设定值已达到仪表DCS设定的正常生产炉温安全范围600～1360℃上下限，导致实际炉温异常波动，正常生产中断，而且炉温设定偏差大存在着极大的安全及质量隐患。
因此，为适应多种实际生产情况，提高脉冲燃烧控制的稳定性，减少操作人员的操作负荷，有效提升脉冲加热炉的炉温控制灵活性与控制精度，有必要发明一种新的脉冲加热炉控制办法。
发明内容
本发明提供一种脉冲加热炉控制方法，包括以下步骤：
(1)根据所述加热炉各脉冲烧嘴的能力、数量布置、实际炉长以及品种钢不同炉长时的加热温度工艺控制要求，将所述脉冲烧嘴划分为若干个虚拟段；
(2)设定所述各虚拟段的炉温；
(3)检测所述各虚拟段的实际炉温；
(4)根据所述各虚拟段中实际炉温值与设定炉温值的偏差，对所述脉冲烧嘴进行开关时间控制。
在本发明一个优选的实施方案中，所述步骤(3)中，使温度检测点在所述虚拟段中所处的位置居中，以其检测温度为所述虚拟段实际炉温。
在本发明一个优选的实施方案中，所述步骤(3)中，使温度检测点在所述虚拟段中所处的位置居中，以该点之前与之后的温度点的平均值为所述虚拟段实际炉温。
在本发明一个优选的实施方案中，所述步骤(4)中，所有虚拟段内的全部脉冲烧嘴进行同步控制。
脉冲加热炉有若干对脉冲烧嘴，形成若干个独立温度控制段，每个独立段都有独立的流量调节阀和温度检测仪，因此本发明所述的虚拟段不是特定的物理结构，而是利用以上脉冲加热炉的特点，从逻辑控制上动态调整燃烧段长度的一种办法。即根据加热炉各脉冲烧嘴的能力、数量布置、实际炉长以及品种钢不同炉长时的加热温度工艺控制要求，将所述脉冲烧嘴划分为若干个虚拟段，其中各虚拟段的段长不受加热炉炉体物理结构限制，可根据实际需要，进行灵活、动态划分而成。
设定各虚拟段的炉温时，不必针对所有脉冲烧嘴进行，只需对虚拟段进行炉温设定，可减少操作人员的劳动负荷。
测定各虚拟段的实际炉温时，其温度检测点采取各虚拟段中具有代表性的点作为温度控制点，所述温度检测点的选取原则包括：该温度检测点在虚拟段中所处的位置居中，最好与其他加热炉段温度检测点位置相同，从而保证热跟踪精度，减少炉与炉间的温度差异；如居中位置的温度检测点异常，可取其之前与之后温度点的平均值为该虚拟段测定炉温；其他：由操作人员指定虚拟段中的温度检测点。其相应的控制流程如图2所示。
虚拟段的燃烧控制由每个虚拟段中的所有脉冲烧嘴根据虚拟段实际炉温与虚拟段设定炉温的差进行开关时间控制而达到，虚拟段中的所有脉冲烧嘴进行同步控制。其相应的控制流程如图3所示。
本发明方法与传统的分段加热炉比较，其段长不受物理结构限制，可根据需要灵活调节，且虚拟段内的温度点有多种优选方案；与现有的脉冲加热炉比较，其虚拟段设定后，避免了单对脉冲烧嘴温度点异常、过程机炉温不设定等情况下停产的事故，可确保各虚拟段内的温度设定、检测正常，脉冲加热炉还能独立、长时间稳定使用。
本发明的有益效果为：
本发明提出了一种加热炉虚拟段控制办法，可根据工艺温度控制需要、故障发生类型等实际生产情况而采取逻辑段动态划分的办法，以此提高脉冲燃烧控制的稳定性，减少操作人员的操作负荷，从而更为有效地提升脉冲加热炉的炉温控制灵活性与控制精度，同时确保脉冲燃烧技术的节能效果。
附图说明
图1为宝钢分公司2050热轧厂3号加热炉烧嘴配置示意图；
图2表示本发明方法中虚拟段温度控制流程；
图3表示本发明方法中虚拟段燃烧控制流程。
具体实施方式
以下用实施例结合附图对本实用新型作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本实用新型最佳实施方式的描述，并不对本实用新型的范围有任何限制。
实施例
采用宝钢分公司2050热轧厂3号加热炉，炉内钢种为普碳钢。3号炉各独立脉冲控制段的编号及能力如表3所示(其中A表示轧线侧、B表示板坯侧)：
表3 实施例中加热炉各脉冲控制段烧嘴能力配置
Figure B2009100535320D0000041
步骤1、划分虚拟段
根据表3及实际情况划分虚拟段，将其划分为第一加热段上部段、第一加热段下部段、第二加热段上部段、第二加热段下部段、均热段上部段、均热段下部段共6个段，如表4所示：
表4 实施例中虚拟段的划分
Figure B2009100535320D0000051
步骤2、设定各虚拟段的炉温
此时操作人员对炉温的设定只对上述6段进行。操作人员可直接在仪表温度控制画面上进行炉温设定，为减少操作负荷，相应20个脉冲段可根据当时炉内钢种的工艺需求进行动态划分不同的大段，将常用的虚拟段划分好并存入仪表DCS系统内，操作人员只需在画面上点击选择所需的虚拟段进行炉温设定操作即可。
步骤3、测定各虚拟段的实际炉温
采取各虚拟段的中央热电偶作为温度控制检测点，以此保持各虚拟段的温度均匀性，确保稳定的生产。各虚拟段炉温设定值及实际值如表5所示：
表5 实施例中各虚拟段炉温设定值及实际值
步骤4、根据各虚拟段中炉温实际值与设定值的偏差进行开关时间控制，从而控制各虚拟段的燃烧，虚拟段中的所有脉冲烧嘴进行同步控制。
本实施例中，各虚拟段内的脉冲烧嘴进行同步控制，因虚拟段总管上无煤气流量阀，因此各虚拟段内的烧嘴仍进行ON-OFF燃烧控制，但为了减少大量烧嘴同步动作所带来的管道压力冲击，虚拟段内各对脉冲烧嘴同步开关时互相有1.5秒的延迟，即“同步但不同时”，虚拟段内的烧嘴并不是在同一时间同时开启或关闭的，从而减少对管道的冲击。
由于国际能源形势严峻，许多同类钢厂正在加强对热轧加热炉的节能改造或新节能技术运用，脉冲燃烧就是近几年大型板坯加热炉运用的有效节能技术，而如何有效确保脉冲燃烧控制技术的稳定性，减少操作人员的操作负荷，从而更为有效地提升脉冲加热炉的炉温控制灵活性与控制精度是大家所面临的共同难题，因此本发明有较大的技术贸易价值。

Claims (4)

1.一种脉冲加热炉控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据所述脉冲加热炉各脉冲烧嘴的能力、数量布置及实际炉长，将所述脉冲烧嘴划分为若干个虚拟段；
(2)设定所述各虚拟段的炉温；
(3)检测所述各虚拟段的实际炉温；
(4)根据所述各虚拟段中实际炉温值与设定炉温值的偏差，对所述脉冲烧嘴进行开关时间控制。
2.如权利要求1所述的脉冲加热炉控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，使温度检测点在所述虚拟段中所处的位置居中，以其检测温度为所述虚拟段实际炉温。
3.如权利要求1所述的脉冲加热炉控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，使温度检测点在所述虚拟段中所处的位置居中，以该点之前与之后的温度点的平均值为所述虚拟段实际炉温。
4.如权利要求1所述的脉冲加热炉控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，对所述虚拟段内的全部脉冲烧嘴进行同步控制。
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