CN103712468A - 降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统及方法，所述燃烧控制系统包括：激光光谱检测装置用于检测所述工业炉窑内的气体含量并传送到燃烧控制装置；所述激光光谱检测装置包括激光器、探测器及分析模块；燃烧控制装置，所述燃烧控制装置用于根据接收到的所述气体含量而调整所述工业炉窑内的燃烧状况，降低工业炉窑内工件的氧化烧损。本发明具有氧化烧损降低明显、经济效益好等优点。

Description

降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统及方法

技术领域

本发明涉及加热炉，特别涉及降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统及方法。

背景技术

加热炉是轧钢厂的能源消耗大户，同时又在轧钢生产中占有十分重要的地位，主要用于提高钢材的塑性、降低变形抗力，按照轧机的轧制节奏将钢材加热到工艺要求的温度水平和加热质量。在保证优质生产的前提下，需尽可能地降低燃料消耗，减少氧化烧损。

当加热炉内的空气消耗系数处于最佳燃烧区域内时，燃料系统热效率利用最高。空气消耗系数低于下限(最小值)，燃料燃烧不充分，导致燃料浪费；空气消耗系数大于上限(最大值)，燃烧后的烟气中剩余大浓度的氧气(空气带入)，使得氧化烧损量增大，氧气浓度越高，钢坯的氧化烧损越大，且过多的烟气带走大量的热量，使燃烧系统热效率过低。因此，加热炉炉内的气氛控制显得非常重要，气氛控制的好坏直接影响燃料吨耗和钢材的成材率。

目前，加热炉控制系统主要以加热温度为控制目标，炉内气氛控制方式主要为：人工控制进入炉内的空气流量和煤气流量，即人工控制设定空气消耗系数或空燃比(空气消耗系数和空燃比可通过固定公式换算)，从而达到控制炉内气氛的目的。具体实施方式为：设定固定的空气消耗系数或空燃比，改变煤气流量(空气消耗系数不变)而使得炉内加热温度符合热工要求。

上述加热炉系统控制方法存在的主要问题：

1、炉内实际空燃比往往与人工设定的空燃比不一致，误差较大。炉内燃烧状态受煤气热值波动、流量计量误差、阀门开度误差、气体泄漏、排烟速度等因素影响而发生偏离；

2、无法实时、连续地获得加热炉各段氧气和一氧化碳浓度，无法确定加热炉各段炉内实际空气消耗系数，即无法确定加热炉各段是否处于最佳燃烧状态；

3、由于无法准确获知加热炉内燃烧情况，仅仅靠人工经验，实际空气消耗系数往往较大，大部分达到1.4及以上，增加了燃料消耗，同时氧化烧损率偏高，一般≥1.0％，高的甚至超过1.5％；假如我国年产钢6亿吨，如能平均降低氧化烧损率0.3％，则每年可降低损失接近200万吨钢；

4、由于加热炉容积大，温度反应滞后严重，温度调节缓慢；

5、一般温度控制调节幅度范围大(目标温度T±50℃)，能耗高；

6、无法获知炉内残余燃料含量，往往会造成安全隐患，导致后续工艺管道、排烟风机等设备的爆炸事故，造成设备财产损失和人员安全事故。

因此，怎样快速、准确、可靠地检测加热炉内气氛并加以反馈控制(加热炉各段独立优化控制)是冶金等领域迫切需要解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种氧化烧损低、经济效益好的降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统，所述燃烧控制系统包括：

激光光谱检测装置，所述激光光谱检测装置用于检测所述工业炉窑内的气体含量并传送到燃烧控制装置；所述激光光谱检测装置包括激光器、探测器及分析模块；

燃烧控制装置，所述燃烧控制装置用于根据接收到的所述气体含量而调整所述工业炉窑内的燃烧状况，降低工业炉窑内工件的氧化烧损。

根据上述的燃烧控制系统，可选地，所述燃烧控制装置调整所述工业炉窑内的燃烧气氛，降低燃料消耗。

根据上述的燃烧控制系统，可选地，所述燃烧控制系统进一步包括：

氧化烧损检测装置，所述氧化烧损检测装置用于检测经过所述工业炉窑内的工件的氧化烧损。

根据上述的燃烧控制系统，可选地，所述燃烧控制系统进一步包括：

计算装置，所述计算装置用于根据氧化烧损检测装置传送来的一定时间内的检测结果、原有氧化烧损情况以及所述燃烧控制系统的运行时间而获得燃烧控制的经济效益。

根据上述的燃烧控制系统，可选地，所述工业炉窑是蓄热式，在该蓄热式工业炉窑的加热段和均热段的蓄热体上设置空气进口；

抽送装置，所述抽送装置连通所述空气进口。

根据上述的燃烧控制系统，优选地，所述激光光谱检测装置形成的用于检测气体含量的光路处于所述工业炉窑内烧嘴的上方或下方10cm以外。

本发明还提供了一种氧化烧损低、经济效益好的降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制方法。该发明目的是通过以下技术方案实现的：

一种降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制方法，所述燃烧控制方法包括以下步骤：

(A1)在所述工业炉窑上设置激光光谱检测装置，用于检测所述工业炉窑内一种或多种气体成分的含量并传送到燃烧控制装置；

(A2)燃烧控制装置根据接收到的所述气体含量而调整所述工业炉窑内的燃烧状况，降低工业炉窑内工件的氧化烧损。

根据上述的燃烧控制方法，可选地，在步骤(A2)中，所述燃烧控制装置调整所述工业炉窑内的燃烧气氛，降低燃料消耗。

根据上述的燃烧控制方法，可选地，所述气体成分包括氧气、一氧化碳。

根据上述的燃烧控制方法，可选地，所述燃烧控制方法进一步包括：

(A3)氧化烧损检测装置检测经过所述工业炉窑内的工件的氧化烧损，并将一定时间内的检测结果传送到计算装置；

(A4)计算装置根据接收到的所述一定时间内的检测结果、原有氧化烧损情况以及所述燃烧控制系统的运行时间而获得燃烧控制的经济效益。

根据上述的燃烧控制方法，可选地，设置在燃料通道上的流量计的输出端连接所述计算装置；

计算装置根据原有燃料消耗情况、流量计在一定时间内的输出结果而获得燃烧控制的经济效益。

根据上述的燃烧控制方法，可选地，所述工业炉窑内温度较高区域的烟气排出到工业炉窑外烟气通道或工业炉窑内温度较低区域内，在该烟气通道或温度较低区域内充入过量氧气，燃烧烟气中的燃料

根据上述的燃烧控制方法，优选地，所述工业炉窑是常规式，温度较高区域的加热段和均热段内的烟气流动到温度较低区域的预热段并排出，烟气中的燃料在空气过量的预热段内燃烧。

根据上述的燃烧控制方法，优选地，所述工业炉窑是蓄热式，所述烟气通道是蓄热体，工业炉窑内的烟气进入加热段和均热段的蓄热体时，和进入所述蓄热体内的过量空气混合并燃烧，消耗进入蓄热体内的燃料或使燃料含量下降到安全排放标准。

根据上述的燃烧控制方法，优选地，分别独立地调整工业炉窑内预热段、均热段、加热段内的燃烧状况。

根据上述的燃烧控制方法，优选地，在所述激光光谱检测装置形成的测量光路上，单位光程上单位浓度的被测气体成分在工业炉窑内中心区域对测量光的吸收比边缘区域强。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1、效果优异：动态调整燃烧状态，使得燃烧处于最佳状态，加热段和均热段内的氧气含量为最低值，明显地降低了工件在炉窑内的氧化烧损量，明显地提高了生产企业的经济效益，同时节约了燃料；氧化烧损量可降低10％～50％，燃料使用量可节约2％～10％；

较高温区域(加热段、均热段)的烟气排出到炉内或炉外的较低温区域(预热段或蓄热体)后，烟气的燃料被烧掉，如：将排出到蓄热体内的燃料全部烧掉，产生的热量留在蓄热体内，以便加热进入炉窑内的空气，节约了燃料；

2、独立优化各段(预热段、加热段、均热段)空燃比：加热炉各段气氛分段检测，分段控制；

3、安全可靠：实时监控燃料含量，及时调整氧气和燃料(如煤气)流量，使得燃烧后烟气中爆炸性气体浓度处于安全范围内，避免爆炸事故的发生。

4、激光光谱分析技术的显著优势，如：

a、检测准确性高：测量范围为加热炉炉膛内部的平均浓度，能准确地反应炉内气氛环境，测量值可用于燃烧优化自动连锁控制；

b、具备最佳燃烧状态寻优功能：根据检测的O₂和燃料的(如CO)含量，可实现燃烧状态动态调整，并确定最佳燃烧状态；

c、响应速度快：响应时间＜1S。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例1的燃烧控制系统的结构简图；

图2是根据本发明实施例1的燃烧控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例2的激光光谱检测装置的水平方向安装简图；

图4是根据本发明实施例2的激光光谱检测装置的竖直方向安装简图。

具体实施方式

图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统的结构简图，如图1所示，所述燃烧控制系统包括：

激光光谱检测装置，所述激光光谱检测装置设置在所述工业炉窑上，用于检测所述工业炉窑内的气体含量，如氧气、一氧化碳的含量；所述激光光谱检测装置包括激光器、探测器及分析模块。所述激光器和探测器可以分别安装在工业炉窑相对的两侧，使得测量光路穿过工业炉窑内的气体；还可以使激光器和探测器安装在同一侧，光反射部件安装在相对的另一侧，使得测量光两次穿过工业炉窑内的气体。

燃烧控制装置，所述燃烧控制装置用于根据所述激光光谱检测装置传送来的气体含量而优化、调整所述工业炉窑内的燃烧状况；具体地，所述激光光谱检测装置测得的氧气、一氧化碳等气体含量的参数反映了工业炉窑内的燃烧状况，控制装置根据实测的燃烧状况去调整输入工业炉窑内的空气、煤气等气体的流量，或者其他类型燃料的量，如油品，从而使得所述工业炉窑各段内的燃烧处于最优状态，也即，在维持炉窑内所需温度的前提下，加热段和均热段内的氧气含量处于最低值，从而降低了过多氧气带来的加热工件的氧化烧损；而预热段的温度较低，氧化烧损量很小，为了防止过多的燃料排出造成安全、污染问题，预热段内的氧气可设置为过量。

可选地，所述燃烧控制装置调整所述工业炉窑内的燃烧气氛，使得炉窑内的氧气，特别是加热段和均热段内的氧气处于最低值，同时燃料也不过量，从而在降低氧化烧损的同时也降低燃料消耗。

为了进一步验证燃烧控制效果，可选地，所述燃烧控制系统进一步包括：

氧化烧损检测装置，所述氧化烧损检测装置用于检测经过所述工业炉窑内的工件的在一定时间内的氧化烧损量；该氧化烧损检测装置用于：1、探索工业炉窑内处于最优燃烧状态时炉内各段的氧气、燃料配比，此时工业炉窑内氧化烧损量最小；2、用于计量采用燃烧控制后氧化烧损量的减小带来的经济效益，以便计算燃烧系统供货方、业主之间的经济效益分配。氧化烧损检测装置是本领域的现有技术，在此不再赘述。

为了进一步验证燃烧控制效果，可选地，所述燃烧控制系统进一步包括：

计算装置，所述计算装置用于根据所述控制系统的运行时间、接收到的所述一定时间内的氧化烧损量、原有氧化烧损情况而获得所述工业炉窑的燃烧控制效果，也即采用燃烧控制后氧化烧损的减少量，该减少量可折算成控制系统业主单位的经济效益，而控制系统的供应商可从所述经济效益中提取一部分以作为收益，提取比例由业主单位、供应商通过事先节能改造协议约定。该计算装置可通过软件或电路来实现。

工件一般处于中心区域内，同时炉窑边缘为燃料与空气混合区域，准确检测工业炉窑内中心区域的气体含量或温度可以更准确地预测工件氧化烧损情况。传统氧化锆传感器安装在炉窑内的边缘区域，仅能检测炉内边缘的气体含量，不能很好地预测工件氧化烧损情况。该含量不具有代表性)，优选地，在所述激光光谱检测装置形成的测量光路上，可以通过优选被测气体的激光吸收谱线实现单位光程上工业炉窑内中心区域(温度高)的单位浓度的被测气体对测量光的吸收比边缘区域(温度低)强，从而准确地检测中心区域内工件上方的气体含量。

为了能真实反映工业炉窑内的燃烧状况并用于反馈控制，优选地，激光光谱检测装置形成的用于检测气体含量的光路处于工业炉窑内烧嘴的上方或下方10cm以外，避开燃烧火焰，检测空气和燃料混合均匀区，以准确地检测工件附近的燃烧气氛，即氧气和燃料的含量。

为了准确、快速、低成本地测得工业炉窑内的燃烧温度，可选地，所述激光光谱检测装置还用于检测所述工业炉窑内的温度，具体测量方式是本领域的现有技术，在此不再赘述。

为了有效地测得工业炉窑内的温度，优选地，所述激光光谱检测装置形成的用于检测温度的光路处于工业炉窑内工件的上方2-20cm。

为了降低蓄热式工业炉窑的燃料消耗，并避免后续烟道中烟气中可燃成分过高带来的不安全性，可选地，在该蓄热式工业炉窑的加热段和均热段的蓄热体上设置空气进口；抽送装置，所述抽送装置连通所述空气进口，从而补充适量空气进入蓄热体内。通过这种设置，使得从炉窑内排出的烟气中的燃料在蓄热体内充分燃烧，使燃料以热量的方式存储在蓄热体内，便于进入炉窑内的空气先通过蓄热体预热以提高温度，同时降低了燃料排放带来的安全问题，也节省了燃料。

为了避开入钢口漏风影响区域，优选地，所述激光光谱检测装置到所述工业炉窑的预热段的入钢侧的距离至少为1.5m。

为了避开出钢口漏风影响区域，优选地，所述激光光谱检测装置到所述工业炉窑的均热段的出钢侧的距离至少为1m。

图2示意性地给出了一种降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制方法，也即上述燃烧控制系统的工作方法，如图2所示，所述燃烧控制方法包括以下步骤：

(A1)在所述工业炉窑上设置激光光谱检测装置，用于检测所述工业炉窑内的气体含量并传送到燃烧控制装置；

(A2)燃烧控制装置根据接收到的所述气体含量而调整所述工业炉窑内的燃烧状况，降低工业炉窑内工件的氧化烧损。具体地，所述激光光谱检测装置测得的氧气、一氧化碳等气体含量的参数反映了工业炉窑内的燃烧状况，控制装置根据实测的燃烧状况去调整输入工业炉窑内的空气、煤气等气体的流量，或者其他类型燃料的量，如燃油，从而使得所述工业炉窑各段内的燃烧处于最优状态，也即，在维持炉窑内所需温度的前提下，加热段和均热段内的氧气含量处于最低值，从而降低了过多氧气带来的加热工件的氧化烧损；而预热段的温度较低，氧化烧损量很小，为了防止过多的燃料排出造成安全、污染问题，预热段内的氧气可设置为过量状态。

可选地，在步骤(A2)中，所述燃烧控制装置调整所述工业炉窑内的燃烧气氛，使得炉窑内的氧气，特别是加热段和均热段内的氧气处于最低值，同时控制燃料维持稍微的过量，从而在降低氧化烧损的同时也降低燃料消耗。

为了更好地降低氧化烧损，可选地，所述燃烧控制方法进一步包括：

(A3)氧化烧损检测装置检测经过所述工业炉窑内的工件的氧化烧损，并将一定时间内的检测结果传送到计算装置；

(A4)计算装置根据接收到的所述一定时间内的检测结果、原有氧化烧损情况以及所述燃烧控制系统的运行时间而获得燃烧控制的经济效益；燃烧控制系统供应商从所述经济效益中提取部分作为收益，提取比例由业主单位、供应商通过事先节能改造协议约定。

根据上述的燃烧控制方法，可选地，设置在燃料通道上的流量计的输出端连接所述计算装置；

计算装置根据原有燃料消耗情况、流量计在一定时间内的输出结果而获得燃烧控制的经济效益，燃烧控制系统供应商从所述经济效益中提取部分作为收益，提取比例由业主单位、供应商通过事先节能改造协议约定。

为了节约燃料及提高排放安全性，可选地，所述工业炉窑内温度较高区域的烟气排出到工业炉窑外烟气通道或工业炉窑内温度较低区域内，在该烟气通道或温度较低区域内通入过量空气，燃烧烟气中的燃料，从而提高烟气排放的安全性。

为了提高烟气排放的安全性，优选地，所述工业炉窑是常规式，温度较高区域的加热段和均热段内的烟气流动到温度较低区域的预热段并排出，烟气中的燃料在空气过量的预热段内燃烧。

为了降低蓄热式工业炉窑的燃料消耗，可选地，所述烟气通道是蓄热体，工业炉窑炉内的烟气进入加热段和均热段的蓄热体时，和从空气进口进入所述蓄热体内的过量空气混合并燃烧，尽量消耗掉进入蓄热体内的所有燃料或使燃料含量下降到安全排放标准，使燃料以热量的方式存储在蓄热体内，便于进入炉窑内的空气先通过蓄热体预热以提高温度，同时降低了燃料排放带来的安全问题，也节省了燃料。

为了有效地测得工业炉窑内的温度，可选地，所述激光光谱检测装置还用于检测所述工业炉窑内的温度。

为了进一步降低氧化烧损，分别独立地控制工业炉窑内加热段、预热段、均热段的燃烧状况。在有些工业炉窑中，均热段还会分为若干段，可以独立地控制均热段内的所述若干段的燃烧状况。

根据本发明实施例1的控制系统及控制方法达到的益处在于：采用的激光光谱检测装置测得的气体含量、温度准确、快速地反映了工业炉窑内的燃烧状况，而控制方式的引入使得工业炉窑内的燃烧处于最佳，使得在维持炉窑内所需温度的前提下，加热段和均热段内的氧气含量处于最低值，从而降低了过多氧气带来的加热工件的氧化烧损；燃料消耗也处于最佳状态，大大提高了业主单位的经济效益，进而提高了供应商的收益。

实施例2：

根据本发明实施例1的降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统及方法在常规式轧钢加热炉内的应用例。

图3、4分别给出了本应用例的激光光谱检测装置的水平、竖直方向安装简图，如图3、4所示，加热炉分为预热段、加热段和均热段，混合的空气和煤气依次流过均热段、加热段、预热段，最后从预热段排出。激光光谱检测装置的安装位置具体为：在高度上，处于各段上部烧嘴上方10～50cm；该高度位置上，安装、维护方便，且光路良好；在水平方向上，预热段：避开入钢口漏风影响区域(距离入钢侧2.2m)，取段中心略偏向加热段的两个烧嘴中心位置；加热段：取段中心位置；均热段：避开出钢口漏风影响区域(距离出钢侧2m)，取段中心略偏向加热段的两个烧嘴中心位置。选择氧气和一氧化碳的吸收谱线，使得在所述激光光谱检测装置形成的测量光路上，优选氧气的激光吸收谱线，使得单位光程上单位浓度的氧气在工业炉窑内中心区域(高温)对测量光的吸收比边缘区域(低温)强。测得的氧气浓度为加热炉宽度方向的平均浓度，测量光程为加热炉炉内宽度，宽度一般≥6米，炉壁附件几个局部点区域的浓度无规律大幅值波动对炉内组分平均浓度几乎没有影响，平均浓度可真实反映炉内气氛环境，测量值可用于自动连锁控制。

由于已经在同类型的加热炉上摸清楚加热炉内各段处于最佳工作状态时氧气、煤气的配比状况，因此，本系统无需安装氧化烧损检测装置。

上述控制系统的工作过程包括以下步骤：

(A1)在工业炉窑上设置激光光谱检测装置，设置方式请参见上述描述及附图3、4，用于检测所述工业炉窑内的氧气含量并传送到燃烧控制装置；

(A2)所述激光光谱检测装置测得的氧气含量的参数反映了工业炉窑内的燃烧状况，控制装置根据实测的燃烧状况去调整输入工业炉窑内的氧气、煤气的流量，使得：在维持炉窑内所需温度的前提下，加热段和均热段内的氧气含量处于最低值，如氧气含量为0.5％，从而降低了过多氧气带来的加热工件的氧化烧损；煤气含量为过量，具体为4000ppm；而预热段的温度较低，氧化烧损量很小，为了防止过多的煤气排出造成安全、污染问题，在预热段通入空气，使得预热段内的氧气为过量状态，氧气含量为1.5％，以便尽量烧掉从加热段流过来的过量煤气。

现场实验结果表明：通过上述燃烧控制，可实现加热炉内各段气氛的准确控制，高温区域内在维持加热温度的前提下，氧气含量最低，从而降低了钢坯的氧化烧损，由平时的1％下降到0.8％，100万吨的加热炉每年的综合经济效益达到600万元。

实施例3：

根据本发明实施例1的燃烧控制系统及方法在蓄热式加热炉内的应用例。

在该应用例中，加热炉分为预热段、加热段和均热段，激光光谱检测装置的安装位置具体为：在高度上，处于各段烧嘴和工件之间；该高度位置上，安装、维护方便，且光路良好，较好地检测工件附件的燃烧气氛；在水平方向上，预热段：避开入钢口漏风影响区域(距离入钢侧2m)，取段中心略偏向加热段的两个烧嘴中心位置；加热段：取段中心位置；均热段：避开出钢口漏风影响区域(距离出钢侧1.8m)，取段中心略偏向加热段的两个烧嘴中心位置。优选氧气和一氧化碳的激光吸收谱线，使得单位光程上单位浓度的氧气及一氧化碳在工业炉窑内中心区域(高温)对测量光的吸收比边缘区域(低温)强。测得的气体(氧气和一氧化碳)浓度为加热炉宽度方向的平均浓度，测量光程为加热炉炉内宽度，宽度一般≥6米，炉壁附件几个局部点区域的浓度无规律大幅值波动对炉内组分平均浓度几乎没有影响，平均浓度可真实反映炉内气氛环境，测量值可用于自动连锁控制。

在加热炉各段的蓄热体上设置空气进口，并利用气泵将外界空气泵入蓄热体内。

氧化烧损检测装置，用于检测一定时间内加热炉内工件的氧化烧损量，并传送到计算装置，另一方面也为了摸清楚加热炉各段内氧气、煤气的含量与氧化烧损量的对应关系，使得将各段内的氧气、煤气含量控制在最优状态时，氧化烧损量最小、煤气消耗也小。

上述控制系统的工作过程包括以下步骤：

(A1)在工业炉窑上设置激光光谱检测装置，设置方式请参见上述描述，用于检测所述工业炉窑内的气体含量并传送到燃烧控制装置；

(A2)所述激光光谱检测装置测得的氧气、一氧化碳等气体含量的参数反映了工业炉窑内的燃烧状况，控制装置根据实测的燃烧状况去分别独立地调整输入预热段、加热段、均热段内的氧气、煤气的流量，使得：在维持炉窑内所需温度的前提下，预热段、加热段和均热段内的氧气含量处于最低值，如氧气含量为0.8％；从而降低了过多氧气带来的加热工件的氧化烧损；在氧气处于最低值的同时，煤气维持稍微的过量，具体为：3000ppm，从而在降低氧化烧损的同时也降低煤气消耗；

预热段、加热段和均热段内的烟气排出后进入各段的蓄热体内，外界空气被泵送到蓄热体内，烟气中的残余煤气和过量空气混合、充分燃烧，消耗掉全部煤气或使煤气含量达到安全标准；燃烧产生的热量存储在所述蓄热体内；在另一时段，空气进入所述蓄热体内，经过加热的空气之后进入加热炉内，有助于维持炉内的所需温度；

(A3)氧化烧损检测装置检测经过所述工业炉窑内的工件的氧化烧损，并将一定时间内的检测结果传送到计算装置；

设置在煤气管道上的流量计将检测到的一定时间内的流量信息传送到计算装置；

(A4)计算装置根据接收到的所述一定时间内的检测结果、原有氧化烧损情况以及所述燃烧控制系统的运行时间而获得氧化烧损的减小量，以及根据所述流量信息、原有煤气消耗信息获得煤气的节约量，进而获得燃烧控制的经济效益；燃烧控制系统供应商从所述经济效益中提取部分作为收益，提取比例由业主单位、供应商通过事先节能改造协议约定。

现场实验结果表明：通过上述燃烧控制，可实现加热炉内各段气氛的准确控制，高温区域内在维持加热温度的前提下，氧气含量最低，从而降低了钢坯的氧化烧损，由平时的1％下降到0.8％，同样出钢情况下煤气消耗量下降了5％，100万吨加热炉每年的综合经济效益达到700万元。

Claims (16)

1.一种降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制系统，所述燃烧控制系统包括：

激光光谱检测装置，所述激光光谱检测装置用于检测所述工业炉窑内的气体含量并传送到燃烧控制装置；所述激光光谱检测装置包括激光器、探测器及分析模块；

燃烧控制装置，所述燃烧控制装置用于根据接收到的所述气体含量而调整所述工业炉窑内的燃烧状况，降低工业炉窑内工件的氧化烧损。

2.根据权利要求1所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述燃烧控制装置调整所述工业炉窑内的燃烧气氛，降低燃料消耗。

3.根据权利要求1所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述燃烧控制系统进一步包括：

氧化烧损检测装置，所述氧化烧损检测装置用于检测经过所述工业炉窑内的工件的氧化烧损。

4.根据权利要求3所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述燃烧控制系统进一步包括：

计算装置，所述计算装置用于根据氧化烧损检测装置传送来的一定时间内的检测结果、原有氧化烧损情况以及所述燃烧控制系统的运行时间而获得燃烧控制的经济效益。

5.根据权利要求1所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述工业炉窑是蓄热式，在该蓄热式工业炉窑的加热段和均热段的蓄热体上设置空气进口；

抽送装置，所述抽送装置连通所述空气进口。

6.根据权利要求1所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述激光光谱检测装置形成的用于检测气体含量的光路处于所述工业炉窑内烧嘴的上方或下方10cm以外。

7.一种降低工业炉窑氧化烧损的燃烧控制方法，所述燃烧控制方法包括以下步骤：

(A1)在所述工业炉窑上设置激光光谱检测装置，用于检测所述工业炉窑内一种或多种气体成分的含量并传送到燃烧控制装置；

(A2)燃烧控制装置根据接收到的所述气体含量而调整所述工业炉窑内的燃烧状况，降低工业炉窑内工件的氧化烧损。

8.根据权利要求7所述的燃烧控制方法，其特征在于：在步骤(A2)中，所述燃烧控制装置调整所述工业炉窑内的燃烧气氛，降低燃料消耗。

9.根据权利要求7所述的燃烧控制方法，其特征在于：所述气体成分包括氧气、一氧化碳。

10.根据权利要求7所述的燃烧控制方法，其特征在于：所述燃烧控制方法进一步包括：

(A3)氧化烧损检测装置检测经过所述工业炉窑内的工件的氧化烧损，并将一定时间内的检测结果传送到计算装置；

(A4)计算装置根据接收到的所述一定时间内的检测结果、原有氧化烧损情况以及所述燃烧控制系统的运行时间而获得燃烧控制的经济效益。

11.根据权利要求10所述的燃烧控制方法，其特征在于：设置在燃料通道上的流量计的输出端连接所述计算装置；

计算装置根据原有燃料消耗情况、流量计在一定时间内的输出结果而获得燃烧控制的经济效益。

12.根据权利要求7所述的燃烧控制方法，其特征在于：所述工业炉窑内温度较高区域的烟气排出到工业炉窑外烟气通道或工业炉窑内温度较低区域内，在该烟气通道或温度较低区域内通入过量空气，燃烧烟气中的燃料。

13.根据权利要求12所述的燃烧控制方法，其特征在于：所述工业炉窑是常规式，温度较高区域的加热段和均热段内的烟气流动到温度较低区域的预热段并排出，烟气中的燃料在空气过量的预热段内燃烧。

14.根据权利要求12所述的燃烧控制方法，其特征在于：所述工业炉窑是蓄热式，所述烟气通道是蓄热体，工业炉窑内的烟气进入加热段和均热段的蓄热体时，和进入所述蓄热体内的过量空气混合并燃烧，消耗进入蓄热体内的燃料或使燃料含量下降到安全排放标准。

15.根据权利要求7所述的燃烧控制方法，其特征在于：分别独立地调整工业炉窑内预热段、均热段、加热段内的燃烧状况。

16.根据权利要求7所述的燃烧控制方法，其特征在于：在所述激光光谱检测装置形成的测量光路上，单位光程上单位浓度的被测气体成分在工业炉窑内中心区域内对测量光的吸收比边缘区域强。

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