CN106906339A - 一种热镀锌退火炉空燃比修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热镀锌退火炉空燃比修正方法，属于燃烧控制技术领域。所述控制方法包括：根据理论空气/燃气比值、理论干烟气/燃气比值以及干烟气中氧气含量设定值，确定带有过剩助燃空气的空燃比；获得未点燃烧嘴的空燃比修正系数；根据所述带有过剩助燃空气的空燃比和所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数，确定修正后的空燃比。本发明采用上述方法对空燃比进行修正，以保证烟气中氧气含量维持在合理范围内，从而保证燃气和空气的充分燃烧，实现了无论在升温还是降温过程中都能使燃烧处于最佳状态，提高了热效率，确保了镀锌产品质量。

Description

一种热镀锌退火炉空燃比修正方法

技术领域

本发明涉及燃烧控制技术领域，特别涉及一种热镀锌退火炉空燃比修正方法。

背景技术

燃烧控制系统是退火炉温度控制系统的前提和关键之一，燃烧控制系统的基本任务是使燃烧所提供的热量适应生产线负荷的需要，同时还要保证经济燃烧和安全运行。

退火炉温度控制系统采用双交叉限幅燃烧控制方式，当炉温发生变化时，用空气流量实际值对燃气流量的设定值进行上下限幅，同时用燃气流量的实际值对空气流量的设定值作上下限幅，空气流量的变化与燃气流量的变化互相制约，保证燃烧充分且稳定。

由于生产过程不可能始终处于稳态，所以当炉温发生变化时，会出现燃气或空气瞬时波动，流量不稳使燃气或空气过度过剩，空燃比偏离设定值，无法保证燃气和空气的充分燃烧。因此需要对空燃比进行修正，以防止炉温变化很快时出现燃气或空气的过度过剩，保证燃烧充分且稳定。

发明内容

本发明通过提供一种热镀锌退火炉空燃比修正方法，解决了现有技术中存在的当炉温变化很快时出现燃气或空气过度过剩，无法保证燃气和空气充分燃烧的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种热镀锌退火炉空燃比修正方法，包括：

根据理论空气/燃气比值、理论干烟气/燃气比值以及干烟气中氧气含量设定值，确定带有过剩助燃空气的空燃比；

获得未点燃烧嘴的空燃比修正系数；

根据所述带有过剩助燃空气的空燃比和所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数，确定修正后的空燃比。

进一步地，所述带有过剩助燃空气的空燃比，具体根据如下公式确定：

式(1)中，Vae为带有过剩助燃空气的空燃比；O2_SP为干烟气中氧气含量设定值；Vfs为理论干烟气/燃气比值；Vas为理论空气/燃气比值。

进一步地，所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP取值范围为4％-16％，具体根据控制区温度及负载情况确定。

进一步地，当控制区温度T_pv＜580℃，控制所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP为14％；

当控制区温度T_pv≥580℃，所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP随负载的增大由16％逐渐减小至4％。

进一步地，所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数根据如下公式获得：

式(2)中，Brn_cor为未点燃烧嘴的空燃比修正系数；Ra为流入未点燃烧嘴的助燃空气流量与流入点燃烧嘴的助燃空气流量的比值；Brn_Avail为相关加热区域可用烧嘴总数；Brn_on为相关加热区域点燃烧嘴总数。

进一步地，所述Ra取值范围为1-2。

进一步地，所述Ra取值为1.15。

进一步地，所述修正后的空燃比，具体根据如下公式确定：

Ratio＝Va_e·Brn_Cor (3)

式(3)中，Ratio为修正后的空燃比；Vae为带有过剩助燃空气的空燃比；Brn_cor为未点燃烧嘴的空燃比修正系数。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的热镀锌退火炉空燃比修正方法，根据理论空气/燃气比值、理论干烟气/燃气比值以及干烟气中氧气含量设定值，确定带有过剩助燃空气的空燃比；获得未点燃烧嘴的空燃比修正系数；根据所述带有过剩助燃空气的空燃比和所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数，确定修正后的空燃比。由于考虑干烟气中过剩助燃空气及未点燃烧嘴对空燃比的影响，通过对空燃比进行修正，以保证烟气中氧气含量维持在合理范围内，从而解决了现有技术中存在的当炉温变化很快时出现燃气或空气过度过剩，无法保证燃气和空气充分燃烧的技术问题，实现了无论在升温还是降温过程中都能使燃烧处于最佳状态，提高了热效率，确保了镀锌产品质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的热镀锌退火炉空燃比修正方法流程图；

图2是本发明实施例提供的热镀锌退火炉空燃比修正方法中干烟气中氧气含量设定值O2_SP随负载的变化曲线图；

图3是使用本发明实施例提供的热镀锌退火炉空燃比修正方法的混合煤气、空燃比及烟气中氧气含量的实际控制效果图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种热镀锌退火炉空燃比修正方法，解决了现有技术中存在的当炉温变化很快时出现燃气或空气过度过剩，无法保证燃气和空气的充分燃烧的技术问题；实现了无论在升温还是降温过程中都能使燃烧处于最佳状态，提高了热效率，确保了镀锌产品质量。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供技术方案的总体思路如下：

本发明实施例提供一种热镀锌退火炉空燃比修正方法，包括：

根据理论空气/燃气比值、理论干烟气/燃气比值以及干烟气中氧气含量设定值，确定带有过剩助燃空气的空燃比；

获得未点燃烧嘴的空燃比修正系数；

根据所述带有过剩助燃空气的空燃比和所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数，确定修正后的空燃比。

通过以上内容可以看出，由于本发明实施例考虑到干烟气中过剩助燃空气及未点燃烧嘴对空燃比的影响，对空燃比进行修正，以保证烟气中氧气含量维持在合理范围内，从而解决了现有技术中存在的当炉温变化很快时出现燃气或空气过度过剩，无法保证燃气和空气的充分燃烧的技术问题，实现了无论在升温还是降温过程中都能使燃烧处于最佳状态，提高了热效率，确保了镀锌产品质量。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图和具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。

本发明实施例提供一种热镀锌退火炉空燃比修正方法，退火炉采用西门子PCS7控制系统，采用双交叉限幅燃烧控制方式进行控制，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤S110：根据理论空气/燃气比值、理论干烟气/燃气比值以及干烟气中氧气含量设定值，确定带有过剩助燃空气的空燃比；

在燃烧过程中，由于在升温或降温过程中干烟气中存在过剩的助燃空气，会使空燃比产生波动，偏离设定值，因此需考虑过剩助燃空气对空燃比的影响，对空燃比进行修正。具体地，所述带有过剩助燃空气的空燃比，具体根据如下公式确定：

式(1)中，Vae为带有过剩助燃空气的空燃比；O2_SP为干烟气中氧气含量设定值；Vfs为理论干烟气/燃气比值；Vas为理论空气/燃气比值。

为了获得正确的燃烧(即CO产生量低)，空燃比必须略高于理想配比(化学计量)的空燃比。带有过剩助燃空气的空燃比根据干烟气中氧气含量设定值O2_SP来计算，所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP取值范围为4％-16％，具体根据控制区温度及负载情况确定：

当控制区温度T_pv＜580℃，控制所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP为14％；

当控制区温度T_pv≥580℃，所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP随负载的增大由16％逐渐减小至4％。表1举例列举了一些负载取值对应的干烟气中氧气含量设定值O2_SP的取值，具体实施过程中并不限于表1中的值。

表1干烟气中氧气含量设定值O2_SP取值表

负载(％)	0	10	13	23	33	50	100
									16	16	14	10	6	4	4

以负载为横坐标，干烟气中氧气含量设定值O2_SP为纵坐标作图，得到图2所示的干烟气中氧气含量设定值O2_SP随负载的变化曲线，由图2可以看出：当负载在10％以下，干烟气中氧气含量设定值O2_SP保持16％；当负载由50％增大至100％，干烟气中氧气含量设定值O2_SP保持4％；当负载由10％增大至50％，干烟气中氧气含量设定值O2_SP由16％递减至4％，并可进一步由该曲线得到表1中未列举的10％-50％之间任一负载值所对应的干烟气中氧气含量设定值O2_SP。

步骤S120：获得未点燃烧嘴的空燃比修正系数；

由于烧嘴助燃空气管路没有控制用的截止阀，所以即使未点燃的烧嘴中也有助燃空气流过，对辐射管起到一定的冷却保护作用；同一个区域中点燃烧嘴与未点燃烧嘴中助燃空气流量是不一样的，前者要稍微小于后者。在生产中，随着未点燃烧嘴数量的增加，应当增加助燃空气的流量，因此在升温或降温过程中未点燃烧嘴也会影响空燃比，需要对空燃比进行修正。

具体地，所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数根据如下公式获得：

式(2)中，Brn_cor为未点燃烧嘴的空燃比修正系数；Ra为流入未点燃烧嘴的助燃空气流量与流入点燃烧嘴的助燃空气流量的比值；Brn_Avail为相关加热区域可用烧嘴总数；Brn_on为相关加热区域点燃烧嘴总数。

其中，所述Ra取值范围为1-2，优选1.15。

步骤S130：根据所述带有过剩助燃空气的空燃比和所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数，确定修正后的空燃比。

具体地，所述修正后的空燃比，具体根据如下公式确定：

Ratio＝Va_e·Brn_Cor (3)

式(3)中，Ratio为修正后的空燃比；Vae为带有过剩助燃空气的空燃比；Brn_cor为未点燃烧嘴的空燃比修正系数。

通过上述内容可以看出，此种修正方法考虑到干烟气中过剩助燃空气及未点燃烧嘴对空燃比的影响，对空燃比进行修正，减少升温或降温过程中混合煤气和区域负载等变化对燃烧的影响，从而抑制空燃比偏离设定值，控制空燃比的稳定，保证燃气和空气的充分燃烧，实现了无论在升温还是降温过程中都能使燃烧处于最佳状态，最终确保了镀锌产品质量，同时改善了加热质量，降低了生产能耗。

采用上述方法对热镀锌退火炉空燃比进行修正，结合双交叉限幅控制系统对炉温进行控制，防止炉温变化很快时出现燃气或空气的过度过剩，以保证燃烧充分且稳定。图3为对混合煤气、空燃比及烟气中氧气含量的实际控制效果图，由图3可以看出，通过对空燃比进行修正，在整个控制过程中，空燃比随混合煤气热值的变化而变化，从而保证了烟气中氧气含量维持在合理的范围内，提高了带钢的加热质量，减少了不确定因素对空燃比的影响，合理控制了炉内的氧气含量，避免了当炉温变化很快时出现燃气或空气过度过剩的问题。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供的热镀锌退火炉空燃比修正方法，根据理论空气/燃气比值、理论干烟气/燃气比值以及干烟气中氧气含量设定值，确定带有过剩助燃空气的空燃比；获得未点燃烧嘴的空燃比修正系数；根据所述带有过剩助燃空气的空燃比和所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数，确定修正后的空燃比。由于考虑干烟气中过剩助燃空气及未点燃烧嘴对空燃比的影响，通过对空燃比进行修正，以保证烟气中氧气含量维持在合理范围内，从而解决了现有技术中存在的当炉温变化很快时出现燃气或空气过度过剩，无法保证燃气和空气充分燃烧的技术问题，实现了无论在升温还是降温过程中都能使燃烧处于最佳状态，提高了热效率，确保了镀锌产品质量。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，包括：

根据理论空气/燃气比值、理论干烟气/燃气比值以及干烟气中氧气含量设定值，确定带有过剩助燃空气的空燃比；

获得未点燃烧嘴的空燃比修正系数；

根据所述带有过剩助燃空气的空燃比和所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数，确定修正后的空燃比。

2.如权利要求1所述的热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，所述带有过剩助燃空气的空燃比，具体根据如下公式确定：

${\mathrm{Va}}_e=(\frac{O{2}_{SP}}{21-O{2}_{SP}}\·\frac{{\mathrm{Vf}}_s}{{\mathrm{Va}}_s}+1)\·{\mathrm{Va}}_s---\left(1\right)$

式(1)中，Vae为带有过剩助燃空气的空燃比；O2_SP为干烟气中氧气含量设定值；Vfs为理论干烟气/燃气比值；Vas为理论空气/燃气比值。

3.如权利要求2所述的热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP取值范围为4％-16％，具体根据控制区温度及负载情况确定。

4.如权利要求3所述的热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，当控制区温度T_pv＜580℃，控制所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP为14％；

当控制区温度T_pv≥580℃，所述干烟气中氧气含量设定值O2_SP随负载的增大由16％逐渐减小至4％。

5.如权利要求1所述的热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，所述未点燃烧嘴的空燃比修正系数根据如下公式获得：

${\mathrm{Brn}}_{Cor}=1+Ra\·\frac{{\mathrm{Brn}}_{Avail}-{\mathrm{Brn}}_{On}}{{\mathrm{Brn}}_{On}}---\left(2\right)$

式(2)中，Brn_cor为未点燃烧嘴的空燃比修正系数；Ra为流入未点燃烧嘴的助燃空气流量与流入点燃烧嘴的助燃空气流量的比值；Brn_Avail为相关加热区域可用烧嘴总数；Brn_on为相关加热区域点燃烧嘴总数。

6.如权利要求5所述的热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，所述Ra取值范围为1-2。

7.如权利要求6所述的热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，所述Ra取值为1.15。

8.如权利要求1所述的热镀锌退火炉空燃比修正方法，其特征在于，所述修正后的空燃比，具体根据如下公式确定：

Ratio＝va_e·Brn_Cor (3)

式(3)中，Ratio为修正后的空燃比；Vae为带有过剩助燃空气的空燃比；Brn_cor为未点燃烧嘴的空燃比修正系数。