CN114410957A - 一种退火炉烧嘴控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种退火炉烧嘴控制方法，根据退火炉加热功能和烧嘴个数给退火炉整个加热区域分区，在分区的末端布置一个板温计；退火炉内烧嘴辐射管在炉内的操作侧和传动侧交叉分层布置，进行分区编号；预设定每个烧嘴的初始功率为额定功率的一定比值P0，设定P0＝85％；分区内能量需求整体功率比值∑Pi低于P0＝85％时，分区内的烧嘴按脉冲燃烧控制方式运行；分区内能量需求整体功率比值∑Pi高于P0＝85％时，分区内的烧嘴全开，保持烧嘴一直工作的情况下，控制燃气和空气流量的大小随工艺温度的变化而变化，当热量消耗较大或炉温低于工艺要求的温度较大时，提高燃气和空气的流量，高功率燃烧加热；反之则减少燃气和空气的流量，直至整体加热功率比值∑Pi低于P0＝85％。

Description

一种退火炉烧嘴控制方法

技术领域

本发明属于冷轧热处理技术领域，具体涉及一种退火炉烧嘴控制方法。

背景技术

全辐射管立式退火炉在冷轧处理线广泛应用，是影响带钢退火质量和效率的关键设备，常规的燃烧控制技术有双交叉比例燃烧控制技术和脉冲燃烧控制技术。

双交叉比例燃烧控制是在保持烧嘴一直工作的情况下，控制燃气和空气流量的大小随工艺温度的变化而变化，当热量消耗较大或炉温低于工艺要求的温度较大时，提高燃气和空气的流量，高功率燃烧加热；反之则减少燃气和空气的流量，低功率燃烧加热。在燃气与空气的比例控制方面，若由高功率燃烧调整为低功率燃烧，空气流量上升的速度优先于燃气上升的速度；若由低功率燃烧调整为高功率燃烧时，空气流量下降的速度滞后于燃气下降的速度，保证空气始终保持在过量的状态。这种燃烧控制方式适用于烧嘴大部分时间必须处于较大负荷工作的情形。但是不管什么型号烧嘴都有一定的最佳可调范围，若烧嘴必须处于较小负荷工作，燃气和空气的流量、流速都很小，低于最佳范围时可能会造成不完全燃烧，产生大量的积碳，造成能源的浪费和辐射管的堵塞、损坏。

脉冲燃烧控制通过调节燃烧时间的通断比实现炉温控制，是一种间断燃烧的方式。燃烧功率的控制是烧嘴的工作与停止，以及工作与停止时长的比例来控制的。当需要升温时，烧嘴燃烧时间加长，间断时间减小；降温时，烧嘴燃烧时间减小，间断时间加长。烧嘴基本一直处于稳定工作状态，无论退火炉全体烧嘴输出功率大还是小，单个烧嘴的燃烧过程总是在一个预先调试好的最佳空气过剩系数条件下进行的，保证燃气的充分完全燃烧，减少了能源浪费。这种燃烧控制方式适用于烧嘴功率需要经常变化的区域，而在长期较大负荷状态下，加热均匀性受开关烧嘴数量影响较大，热惯性控制较差。

以上两种控制技术分别在退火炉高负荷或低负荷运行两种工况时各有优点，但是不能同时满足两种工况的需求。双交叉比例燃烧控制在烧嘴处于较小负荷工作时，可能会造成不完全燃烧，产生大量的积碳，造成能源的浪费和辐射管的堵塞、损坏。脉冲燃烧控制在烧嘴处于高负荷工作时，由于烧嘴频繁启停，可能会导致带钢加热均匀性、热惯性控制较差。

申请公开号为CN 107245570 A的发明专利，提到了将两种控制方式组合起来，通过比例调节/脉冲控制切换器以65％的功率为界限进行切换控制。但是对两种控制方式的应用工况、具体应用方式以及切换调节的控制方法，没有从理论上阐述清楚，也没有明确实践的可操作性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种退火炉烧嘴控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种退火炉烧嘴控制方法，包括以下步骤：

1)根据退火炉加热功能和烧嘴个数给退火炉整个加热区域分区，在分区的末端布置一个板温计，用于判断板温是否达到分区加热目标；

2)退火炉内烧嘴辐射管在炉内的操作侧和传动侧交叉分层布置，以x.y.z的形式进行分区编号，x＝1、2、3…i，表示所有烧嘴被分为i个分区，y＝1、2、3…m，表示所在分区内的烧嘴处于第m层，z＝1、2、3…n，表示烧嘴处于所在分区所在层的第n个；

3)预设定每个烧嘴的初始功率为额定功率的一定比值P0，设定P0＝85％；

4)i分区内能量整体功率比值∑Pi＝(Pi.11+Pi.12+…+Pj)/k，k为i分区中有效烧嘴个数，Pj表示编号为j的烧嘴的实际功率；

5)分区内能量需求整体功率比值∑Pi低于P0＝85％时，分区内的烧嘴按脉冲燃烧控制方式运行；

6)分区内能量需求整体功率比值∑Pi高于P0＝85％时，分区内的烧嘴全开，保持烧嘴一直工作的情况下，控制燃气和空气流量的大小随工艺温度的变化而变化，当热量消耗较大或炉温低于工艺要求的温度较大时，提高燃气和空气的流量，高功率燃烧加热；反之则减少燃气和空气的流量，低功率燃烧加热，直至整体加热功率比值∑Pi低于P0＝85％，燃气和空气流量回归到初始预设值，该区域烧嘴控制再切换回上述的脉冲燃烧控制方式运行；

7)电控系统控制依据∑Pi>＝P0时，同步调整i区的所有烧嘴功率，以双交叉比例燃烧控制的方式运行；∑Pi<P0时，i区的所有烧嘴，以脉冲燃烧控制的方式运行，被选中打开的烧嘴以P0功率运行，未被选中的烧嘴关闭。

本发明的有益效果：

1)兼顾了生产过程中退火炉不同工况的烧嘴燃烧情况，既避免了烧嘴不完全燃烧，又避免了烧嘴频繁启停；

2)在解决烟气排放超标的问题和带钢加热均匀性、热惯性控制问题方面，找到了平衡，是被验证了的设备故障率低、加热均匀性好、能源利用率高、节能减排的方案；

3)相关控制过程由电控系统根据控制逻辑自动完成，不增加额外操作负担；

4)该方法法适用性强，可推广应用到配置有全辐射管加热立式退火炉的连退机组、镀锌机组。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1，一种退火炉烧嘴控制方法，根据退火炉加热功能和烧嘴个数给退火炉整个加热区域分区。1个或2个分区的末端布置一个板温计，用于判断板温是否达到分区加热目标。

通常退火炉内烧嘴辐射管在炉内分操作侧、传动侧交叉分层布置，以x.y.z的形式进行分区编号。x＝1、2、3…i，表示所有烧嘴被分为i个分区；y＝1、2、3…m，表示所在分区内的烧嘴处于第m层；z＝1、2、3…n，表示烧嘴处于所在分区所在层的第n个。例如，5.23编号表示的是5分区内第3层的第2个烧嘴。

预设定每个烧嘴的初始功率为额定功率的一定比值P0，即燃气和空气流量的大小保持初始预设值，保证单个烧嘴在该功率下的燃烧是在最佳空气过剩系数条件下进行的。初始预设值根据烧嘴功率、燃气类别、空气过剩系数等实际情况现场标定。

优选的该比值P0＝85％。

i分区内能量整体功率比值∑Pi＝(Pi.11+Pi.12+…+Pj)/k，式中，k为i分区中有效烧嘴个数，Pj表示编号为j的烧嘴的实际功率。

分区内能量需求整体功率比值∑P低于P0＝85％时，分区内的烧嘴按脉冲燃烧控制方式运行。

分区内能量需求整体功率比值∑Pi高于P0＝85％时，分区内的烧嘴全开，保持烧嘴一直工作的情况下，控制燃气和空气流量的大小随工艺温度的变化而变化，当热量消耗较大或炉温低于工艺要求的温度较大时，提高燃气和空气的流量，高功率燃烧加热；反之则减少燃气和空气的流量，低功率燃烧加热。直至整体加热功率比值∑Pi低于P0＝85％，燃气和空气流量回归到初始预设值，该区域烧嘴控制再切换回上述的脉冲燃烧控制方式运行。

电控系统通过对(x，y，z)矩阵式赋值，选定控制对应烧嘴的状态。(5，2，3)＝0，表示编号5.23烧嘴关闭；(5，2，3)＝1，表示编号5.23烧嘴打开，以初始功率在一个或几个脉冲时序内运行；(5，2，3)＝1，表示编号5.23烧嘴打开，以初始功率在一个或几个脉冲时序内运行；(5，2，3)＝p，p>P0*100，表示编号5.23烧嘴以p/100的功率运行。

参考上述控制原则，电控系统控制依据为，∑Pi>＝P0时，同步调整i区的所有烧嘴功率，以双交叉比例燃烧控制的方式运行；∑Pi<P0时，i区的所有烧嘴，以脉冲燃烧控制的方式运行，被选中打开的烧嘴以P0功率运行，未被选中的烧嘴关闭。

综上所述，本发明提供的控制方法要求退火炉按加热功能分区，各分区内的烧嘴在中低功率工况时启用脉冲燃烧控制方式，在高功率工况时启用双交叉比例燃烧控制方式，实现基于能源需求的柔性控制，达到节能减排的效果。

基于退火炉内不同分区的带钢加热能量需求差异，通过分区优化烧嘴加热控制策略，灵活适配高负荷、低负荷等不同工况。

加热能量需求小时，采用分区内烧嘴脉冲燃烧控制给带钢加热；加热能量需求大时，采用分区内烧嘴全开，以双交叉比例燃烧控制的方式给带钢加热。

分区内能量需求整体功率比值∑Pi低于P0(优选的P0＝85％)时，分区内的烧嘴按脉冲燃烧控制方式运行，保证单个烧嘴在该功率下的燃烧是在最佳空气过剩系数条件下进行的。

分区内能量需求整体功率比值∑Pi高于P0(优选的P0＝85％)时，分区内的烧嘴全开，保持烧嘴一直工作的情况下，控制燃气和空气流量的大小随工艺温度的变化而变化，当热量消耗较大或炉温低于工艺要求的温度较大时，提高燃气和空气的流量，高功率燃烧加热；反之则减少燃气和空气的流量，低功率燃烧加热。

一种节能减排的退火炉加热燃烧控制方法用于某连续热镀锌机组。退火炉配置有187个烧嘴；划分为7个分区，分别布置在1层和5层，具体编号从1.11到7.75，1、2分区后布置有一个板温计，3、4分区后布置有一个板温计，5、6分区后布置有两个板温计，7分区后布置有一个板温计。

预设定每个烧嘴的初始功率为额定功率的85％。以7分区为例，分区内烧嘴共计13个，以第5个板温计测量的板温C5为能量需求调节依据。7区内能量整体功率比值∑P7＝(P7.11+P7.21+P7.31+P7.41+P7.51+P7.61+P7.15+P7.25+P7.35+P7.45+P7.55+P7.65+P7.75)/13.

7区内能量需求整体功率比值∑P7大于P0＝85％时，分区内的烧嘴全开，以双交叉比例燃烧控制方式运行。

保持烧嘴一直工作的情况下，控制燃气和空气流量的大小随工艺温度需求的变化而变化。当第5个板温计测量的板温C5低于目标板温值，即炉温低于工艺要求的温度时，提高燃气和空气的流量，高功率燃烧加热。功率为P(7,z,y)＝p，p>P0*100。

反之，当第5个板温计测量的板温C5高于目标板温值，即炉温高于工艺要求的温度时，则减少燃气和空气的流量，低功率燃烧加热。功率为P(7,y,z)＝p’，p’>P0*100,p’<p.

直至整体加热功率比值∑P7低于P0＝85％，燃气和空气流量回归到初始预设值，该区域烧嘴控制再切换到脉冲燃烧控制方式运行。被选中打开的烧嘴以P0功率运行，未被选中的烧嘴关闭。例如选中7.11烧嘴打开，(7,1,1)＝1，以初始功率在一个或几个脉冲时序内运行；未选中烧嘴7.12，则(7,1,2)＝0。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (1)

1.一种退火炉烧嘴控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据退火炉加热功能和烧嘴个数给退火炉整个加热区域分区，在分区的末端布置一个板温计，用于判断板温是否达到分区加热目标；

2)退火炉内烧嘴辐射管在炉内的操作侧和传动侧交叉分层布置，以x、y、z的形式进行分区编号，x＝1、2、3…i，表示所有烧嘴被分为i个分区，y＝1、2、3…m，表示所在分区内的烧嘴处于第m层，z＝1、2、3…n，表示烧嘴处于所在分区所在层的第n个；

3)预设定每个烧嘴的初始功率为额定功率的一定比值P0，设定P0＝85％；

4)i分区内能量整体功率比值∑Pi＝(Pi.11+Pi.12+…+Pj)/k，k为i分区中有效烧嘴个数，Pj表示编号为j的烧嘴的实际功率；

5)分区内能量需求整体功率比值∑Pi低于P0＝85％时，分区内的烧嘴按脉冲燃烧控制方式运行；

6)分区内能量需求整体功率比值∑Pi高于P0＝85％时，分区内的烧嘴全开，保持烧嘴一直工作的情况下，控制燃气和空气流量的大小随工艺温度的变化而变化，当热量消耗较大或炉温低于工艺要求的温度较大时，提高燃气和空气的流量，高功率燃烧加热；反之则减少燃气和空气的流量，低功率燃烧加热，直至整体加热功率比值∑Pi低于P0＝85％，燃气和空气流量回归到初始预设值，该区域烧嘴控制再切换回上述的脉冲燃烧控制方式运行；

7)电控系统控制依据∑Pi>＝P0时，同步调整i区的所有烧嘴功率，以双交叉比例燃烧控制的方式运行；∑Pi<P0时，i区的所有烧嘴，以脉冲燃烧控制的方式运行，被选中打开的烧嘴以P0功率运行，未被选中的烧嘴关闭。

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