CN107740023A - 使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法 - Google Patents
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Abstract
使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，当纯焦炉煤气热值分别为：≥3900Kcal、3700‑3900 Kcal、3600‑3700 Kcal、3500‑3600 Kcal、3400‑3500 Kcal时，天然气的添加量分别为：0、200～300m3/h、300～400 m3/h、400～500 m3/h、500～600 m3/h，明火段四个区空煤比例系数λ分别为：0.80～0.85、0.85～0.9、0.90～0.95、0.95‑0.98、0.98；本发明可根据焦炉煤气热值进行天然气的配加和空煤比例系数的调整，使明火段炉内气氛工作在稳定还原气氛中，避免带钢表面脱锌等不合格品的出现。
Description
技术领域
本发明涉及改良森吉米尔法热镀锌加热炉的控制方法，尤其涉及一种使用焦炉煤气和天然气混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法。
背景技术
改良森吉米尔法热镀锌生产线，其加热炉明火段炉内气氛直接影响锌层黏附性，决定着热镀锌产品质量。对于国内多数拥有铁前系统的大型企业，热镀锌加热炉可燃气体通常采用焦炉煤气，而使用焦炉煤气作为燃气，对焦炉煤气的热值稳定性要求较高，要求热值控制在3900-4100KCal范围内。随着环保要求的不断升级，焦炉生产已无法保证焦炉煤气热值的稳定性，这已经严重影响到热镀锌炉内气体的稳定性，造成热镀锌产品出现脱锌、锌花不均、锌起伏等质量缺陷。因此，多数民营企业开始采用天然气作为热镀锌加热炉的气源，天然气热值约是焦炉煤气热值的两倍，而且热值稳定性较好，但单纯采用天然气成本较高，而且单纯采用天然气必然要将企业自产的焦炉煤气排放掉，不仅污染环境，而且浪费能源，不利于企业循环发展。如何在沿用焦炉煤气的前提下混加部分天然气，以实现改良森吉米尔法热镀锌加热炉的稳定控制，保证加热炉明火段炉内气氛及热镀锌产品质量成为业内亟待解决的技术问题。
中国专利“改良森吉米尔法热镀锌加热炉煤气热值异常调整法”（专利号：201310029023.0）是基于纯焦炉煤气条件下的控制方法，其原理是在能够满足生产的前提下，随着焦炉煤气的热值不断降低，调整空煤比例系数以达到稳定生产的目的。但由于天然气热值是焦炉煤气热值的两倍，添加天然气后，混合气体的热值会不断提高，因此，此专利方法不适用于在焦炉煤气中添加天然气的加热炉控制操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用焦炉煤气和天然气混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉的控制方法，根据纯焦炉煤气热值变化情况调整天然气添加量和空煤比例系数λ，以满足生产及设备所需的混合煤气质量要求，减少热镀锌产品脱锌、锌花不均、锌起伏等质量缺陷。
本发明所要解决的技术问题由以下技术方案实现：
使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，根据纯焦炉煤气热值变化情况，进行天然气的配加及配加后空煤比例系数λ的调整；具体工艺步骤为：
（1）当纯焦炉煤气热值≥3900KCal时，天然气添加量为0，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.80～0.85；
（2）当3700KCal≤纯焦炉煤气热值＜3900KCal时，天然气添加量为200～300立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4100～4300KCal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.85～0.9；
（3）当3600 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3700KCal时，天然气添加量为300～400立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4300～4500Kcal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.90～0.95；
（4）当3500 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3600KCal时，天然气添加量为400～500立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4500～4600 Kcal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.95-0.98；
（5）当3400 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3500KCal时，天然气添加量为500～600立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4600～4700 Kcal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.98。
上述的使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，所述加热炉明火段按照带钢运行方向包括5个区，顺序为明火段1区、明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区；正常生产过程中明火段只开明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区。
上述的使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，所述焦炉煤气热值、焦炉煤气与天然气混合后的煤气热值通过安装于煤气主管道上的煤气热值检测仪测量，测量数值通过PLC传到工艺操作室HMI界面；操作工可以及时监视煤气热值变化情况，根据热值变化添加天然气和调整空煤比例系数λ。
上述的使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，所述煤气热值检测仪标定周期为一周，并且根据维护手册要求定期更换所用备件，保证检测数据准确。
由于改良森吉米尔法加热炉明火段燃烧气氛直接与带钢接触，如果出现带钢表面氧化，将影响后期镀锌效果，因此对炉内气氛要求较高，不能出现氧化气氛。本发明当焦炉煤气热值过低，且单方面调整空煤比例系数无法满足生产要求时，通过添加天然气来保证生产所需的煤气质量要求，使明火段炉内气氛始终工作在稳定的还原气氛中，不会发生带钢表面氧化情况，减少脱锌等不合格品的产生。
本发明的有益效果为：
本发明可在生产进行过程中根据监测到的焦炉煤气热值进行天然气的配加和空煤比例系数λ的精确调整，从而保证生产所需的煤气热值质量要求，使明火段炉内气氛始终工作在稳定的还原气氛中，避免发生带钢表面氧化情况，减少脱锌、锌花不均、锌起伏等不合格品的出现。本发明实现了冶金企业热值不稳定的焦炉煤气的循环使用，在节约能源的同时降低了环境污染，推广应用前景广阔。
附图说明
图1为改良森吉米尔法加热炉明火段结构示意图；
图中标记为：1-炉壳 2-明火段1区 3-明火段2区 4-明火段3区
5-明火段4区 6-明火段5区 7-带钢运行方向 8-燃烧废气运行方向。
具体实施方式
本发明一种使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，根据纯焦炉煤气热值变化情况，进行天然气的配加及配加后空煤比例系数λ的调整；
如图1所示，改良森吉米尔法热镀锌加热炉明火段按照带钢运行方向包括5个区，顺序为明火段1区、明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区；正常生产过程中明火段只开明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区；
本发明工艺步骤为：首先，在煤气主管道上安装一个煤气热值检测仪，简称热值仪，并且热值检测数值通过PLC传到工艺操作室HMI界面上，操作工可以及时监视煤气热值变化情况，根据热值变化情况添加天然气；第二，工艺操作人员通过热值仪观察焦炉煤气配加天然气后的混合煤气热值，并且根据热值数据的不同，及时调整明火段1区、明火段2区、明火段3区和明火段4区的空煤比例系数λ；第三，对热值仪进行定期标定，标定周期为一周，并且根据维护手册要求定期更换所用备件，保证热值仪检测数据准确。
天然气的配加和空煤比例系数λ的具体工艺步骤为：
（1）当纯焦炉煤气热值≥3900KCal时，天然气添加量为0，加热炉明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区的空煤比例系数λ控制范围为0.80～0.85；
（2）当3700KCal≤纯焦炉煤气热值＜3900KCal时，天然气添加量为200～300立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4100～4300KCal，加热炉明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区的空煤比例系数λ控制范围为0.8.5～0.9；
（3）当3600 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3700KCal时，天然气添加量为300～400立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4300～4500Kcal，加热炉明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区的空煤比例系数λ控制范围为0.90～0.95；
（4）当3500 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3600KCal时，天然气添加量为400～500立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4500～4600 Kcal，加热炉明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区的空煤比例系数λ控制范围为0.95-0.98；
（5）当3400 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3500KCal时，天然气添加量为500～600立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4600～4700 Kcal，加热炉明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区的空煤比例系数λ控制范围为0.98。
本发明焦炉煤气配加天然气后的混合煤气热值通常在4100～4700Kcal范围内，并且由于正常生产时加热炉明火段只开明火段2区、明火段3区、明火段4区和明火段5区四个区，所以只需调整这四个区的空煤比例系数λ。
以下通过具体实施例对本发明做进一步详细说明：
以下实施例涉及纯焦炉煤气热值在低于正常工作热值时的天然气添加量及空煤比例系数调整方法，纯焦炉煤气热值范围分别为：大于等于3700 Kcal且小于3900KCal、大于等于3600 Kcal且小于3700KCal、大于等于3500 Kcal且小于3600KCal、大于等于3400 Kcal且小于3500KCal。由于炉内废气流向与带钢运行方向相反，因此为减少炉内不稳定气氛与带钢的接触时间，空煤比例系数λ调整遵循沿带钢运行方向逐渐降低或相同原则。
实施例1：
当纯焦炉煤气热值大于等于3700 Kcal且小于3900KCal时，具体工艺步骤为：
（1）生产线工艺操作工通过HMI主操作界面，观察即时煤气热值数值；
（2）当发现煤气热值波动剧烈，并且低于3900KCal时，通知能源中心通入200立方米/小时的天然气；
（3）打开空煤比例系数设定操作界面，准备修改明火段2区3、明火段3区4、明火段4区5和明火段5区6的空煤比例系数设定值；
（4）明火段2区3、明火段3区4、明火段4区5和明火段5区6的空煤比例系数λ均设为0.85；
（5）空气、煤气流量比例根据炉内实际温度按照设定好的0.85参数进行自动配比。
实施例2：
当纯焦炉煤气热值大于等于3600 Kcal且小于3700KCal时，具体工艺步骤为：
（1）生产线工艺操作工通过HMI主操作界面，观察即时煤气热值数值；
（2）当发现煤气热值波动剧烈，并且低于3700KCal时，通知能源中心通入300立方米/小时的天然气；
（3）打开空煤比例系数设定操作界面，准备修改明火段2区3、明火段3区4、明火段4区5和明火段5区6的空煤比例系数设定值；
（4）明火段1区2、明火段2区3、明火段3区4和明火段4区5的空煤比例系数λ设定值见下表：
| 单区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 |
| 空煤比例系数λ | 0.90 | 0.95 | 0.95 | 0.90 |
（5）空气流量依据步骤（4）中的空煤比例系数调节。
实施例3：
当纯焦炉煤气热值大于等于3500 Kcal且小于3600KCal时，具体工艺步骤为：
（1）生产线工艺操作工通过HMI主操作界面，观察即时煤气热值数值；
（2）当发现煤气热值波动剧烈，并且低于3600KCal时，通知能源中心通入400立方米/小时的天然气；
（3）打开空煤比例系数设定操作界面，准备修改明火段2区3、明火段3区4、明火段4区5和明火段5区6的空煤比例系数设定值；
（4）明火段2区3、明火段3区4、明火段4区5和明火段5区6的空煤比例系数λ设定值见下表：
| 单区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 |
| 空煤比例系数 | 0.95 | 0.98 | 0.98 | 0.95 |
（5）空气流量依据步骤（4）所列空煤比例系数进行调节。
实施例4：
当纯焦炉煤气热值大于等于3400 Kcal且小于3500KCal时，具体工艺步骤为：
（1）生产线工艺操作工通过HMI主操作界面，观察即时煤气热值数值；
（2）当发现煤气热值波动剧烈，并且低于3500KCal时，通知能源中心通入500立方米/小时的天然气；
（3）打开空煤比例系数设定操作界面，准备修改修改明火段2区3、明火段3区4、明火段4区5和明火段5区6的空煤比例系数设定值；
（4）明火段2区3、明火段3区4、明火段4区5和明火段5区6的空煤比例系数λ设定值见下表：
| 单区 | 2区 | 3区 | 4区 | 5区 |
| 空煤比例系数 | 0.98 | 0.98 | 0.98 | 0.98 |
（5）空气流量依据步骤（4）所列空煤比例系数进行调节。
项目实施效果：
项目实施后，可将不确定的焦炉煤气热值波动对产品质量的影响降到最低，对保证热镀锌产品质量的稳定性有很大的作用，较好的解决了在当前环保形势下纯焦炉煤气热值无法保证造成的制约产品质量提升的瓶颈问题，产品质量明显改善并且稳定。
新开发SS50-1 G450 S450GD+Z S390GD+Z S350GD+Z 等高强、超高强镀锌品种并形成了产品技术规范。
Claims (4)
1.使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，其特征在于：根据纯焦炉煤气热值变化情况，进行天然气的配加及配加后空煤比例系数λ的调整；具体工艺步骤为：
（1）当纯焦炉煤气热值≥3900KCal时，天然气添加量为0，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.80～0.85；
（2）当3700KCal≤纯焦炉煤气热值＜3900KCal时，天然气添加量为200～300立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4100～4300KCal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.8.5～0.9；
（3）当3600 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3700KCal时，天然气添加量为300～400立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4300～4500Kcal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.90～0.95；
（4）当3500 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3600KCal时，天然气添加量为400～500立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4500～4600 Kcal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.95-0.98；
（5）当3400 KCal≤纯焦炉煤气热值＜3500KCal时，天然气添加量为500～600立方米/小时，添加天然气后混合煤气热值为4600～4700 Kcal，加热炉明火段四个区的空煤比例系数λ控制范围为0.98。
2.如权利要求1所述的使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，其特征在于：所述加热炉明火段按照带钢运行方向包括5个区，顺序为明火段1区（2）、明火段2区（3）、明火段3区（4）、明火段4区（5）和明火段5区（6）；正常生产过程中加热炉明火段只开明火段2区（3）、明火段3区（4）、明火段4区（5）和明火段5区（6）。
3.如权利要求1所述的使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，其特征在于：所述焦炉煤气热值、焦炉煤气与天然气混合后的煤气热值通过安装于煤气主管道上的煤气热值检测仪测量，测量数值通过PLC传到工艺操作室HMI界面；操作工可以及时监视煤气热值变化情况，根据热值变化添加天然气和调整空煤比例系数λ。
4.如权利要求3所述的使用混合气源的改良森吉米尔法热镀锌加热炉控制方法，其特征在于：所述煤气热值检测仪标定周期为一周，并且根据维护手册要求定期更换所用备件，保证检测数据准确。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180227 |