CN114959225A - 一种低温脉冲炉炉温控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温脉冲炉炉温控制方法及设备，在所述低温脉冲炉的炉顶设置多台搅拌风机，根据所述低温脉冲炉的炉内温度设定所述搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比；根据所述低温脉冲炉的负荷量设定所述低温脉冲炉的烧嘴的脉冲周期、脉冲燃烧时间；当所述低温脉冲炉的炉内温度小于目标炉温时，调节所述低温脉冲炉的烧嘴的空燃比。本发明通过对搅拌风机转速控制、炉内气氛强制流动，配合高频率的脉冲燃烧控制优化，获得良好的对流传热效果，实现炉内温度的均匀性。

Description

一种低温脉冲炉炉温控制方法及设备

技术领域

本发明涉及钢铁热轧领域的低温脉冲炉的炉温控制技术，更具体地说，涉及一种低温脉冲炉炉温控制方法及设备。

背景技术

热轧产品性能和板形受温度均匀性影响较大，脉冲加热的关键技术主要体现在脉冲燃烧时的温度均匀性、燃烧稳定性、长短火焰控制的匹配性等方面。

现有低温炉的生产流程为：钢板辊道入炉，然后设定加热参数，开启循环风机，设定加热升温斜率，当炉内检测温度达到设定温度时进入保温阶段，保温开始计时，等保温时间达到时停止加热，开启炉门，钢板高速出炉。

炉温设计为150℃～750℃，钢包尺寸为(2000～12000)mm×(900～2300)mm×(2～12)mm。钢板厚度数据通过L2过程计算机获取，当检测到热处理炉内有足够的装料空间，同时满足前一块钢板尾部之间的间隔距离要求时，就具备了入炉条件，在接到允许入炉的信号后，炉门开启，炉外装料辊道和炉内装料区域辊道同速运行，钢板以20m/min快速入炉；当钢板的尾部离开设置在装料炉口内侧的检测器后，关闭炉门，同时辊道降速并按照电气L1(生产管理画面)给定的工艺速度运行。

钢板出炉，在连续运行制度下，钢板头部运行到出炉口处金属检测器的位置，且炉内高温计判断钢板已达到设定的热处理目标处理时，出料炉门打开，钢板长度范围所包含的辊道快速启动，将加热好的钢板快速送出炉外。

请结合图1所示，现有脉冲炉生产流程的炉温控制如下：

当温度调节器(PID)输出负荷信号MV在0～100％范围变化时，脉冲变换器的输出——脉冲的开时间也线性地在0～T中间变化。其中T为脉冲周期。然后，经过脉冲时序分配器，将控制脉冲发到相应的空/燃气的阀门控制执行机构，最终完成阀门的开/闭，从而达到控制炉温的目的。

炉子的温度是通过炉温控制器实现调节的。炉温调节器对设定的温度与热电偶检测到的炉子实际温度进行采样，并按照特定控制算法计算烧嘴负荷量，并产生一系列时序脉冲信号，控制脉冲烧嘴，使它们按照一定的时序点燃或关闭烧嘴，进而控制该段的温度。时序脉冲燃烧控制系统可以实现连续燃烧和脉冲燃烧两种状态。当实际温度远远小于设定温度时，PID指令计算出的输出值达到100％，定时器的信号状态始终为1(其余计时器都是这种情况)。此时，各烧嘴处于连续燃烧状态。当实际温度接近设定温度时，烧嘴由连续燃烧状态转变成脉冲燃烧状态，并且燃烧时间逐渐减小。当实际温度远大于设定温度时。定时器的预置值为0，烧嘴全部熄灭。原有炉温控制主要是低温加热时(小于300℃)温度均匀性控制不佳，主要是固定烧嘴的脉冲周期容易超温。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种低温脉冲炉炉温控制方法及设备，通过对搅拌风机转速控制、炉内气氛强制流动，配合高频率的脉冲燃烧控制优化，获得良好的对流传热效果，实现炉内温度的均匀性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种低温脉冲炉炉温控制方法：

在所述低温脉冲炉的炉顶设置多台搅拌风机，根据所述低温脉冲炉的炉内温度设定所述搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比；

根据所述低温脉冲炉的负荷量设定所述低温脉冲炉的烧嘴的脉冲周期、脉冲燃烧时间；

当所述低温脉冲炉的炉内温度小于目标炉温时，调节所述低温脉冲炉的烧嘴的空燃比。

较佳的，根据所述低温脉冲炉的炉内温度设定所述搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比包括以下步骤：

1.1)加热启动条件满足，HMI启动加热；

1.2)所述搅拌风机开启，按升温斜率开始升温；

1.3)根据所述低温脉冲炉的炉内温度设定所述搅拌风机的风扇转速；

1.4)判断所述低温脉冲炉的加热目标温度与所述低温脉冲炉的实际温度的温差＜5℃，满足条件后进入保温阶段；

1.5)根据低温脉冲炉内各区炉温和设定的目标温度偏差，调节所述低温脉冲炉内各区燃烧负荷；

1.6)当钢板计算温度与目标温度偏差≤5℃后，钢板保温，开始有效计时；

1.7)当钢板保温时间达到目标，准备出炉。

较佳的，所述步骤1.3)和步骤1.5)中，设定所述搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比，具体如下：

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度≤150℃时，所述搅拌风机的风扇转速＝下限转速、风扇转速百分比为25％；

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度在150℃～250℃之间时，所述搅拌风机的风扇转速＝上限转速、风扇转速百分比为70％；

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度在250℃～450℃之间时，所述搅拌风机的风扇转速＝中间转速、风扇转速百分比为60％；

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度＞450℃时，所述搅拌风机的风扇转速＝下限转速、风扇转速百分比为25％。

较佳的，所述搅拌风机的风扇转速的取值，具体如下：

所述搅拌风机的电机功率为15kW，电压为380V，配有50Hz VVVF的变频器；

所述搅拌风机的最高转速为1450r/min，所述搅拌风机的下限转速为所述搅拌风机的最高转速的25％，所述搅拌风机的上限转速为所述搅拌风机的最高转速的70％，所述搅拌风机的中间转速为所述搅拌风机的最高转速的60％。

较佳的，所述低温脉冲炉的负荷量设定所述低温脉冲炉的烧嘴的脉冲周期、脉冲燃烧时间包括以下步骤：

2.1)输入所述低温脉冲炉内各段热负荷，对比所述低温脉冲炉的实际温度与所述低温脉冲炉的加热目标温度的温差；

2.2)判断所述低温脉冲炉内该段的实际温度是否小于加热目标温度，若是则固定所述烧嘴的脉冲周期，调节所述烧嘴的脉冲燃烧时间；若否则固定所述烧嘴的脉冲燃烧时间，调节所述烧嘴的脉冲周期；

2.3)钢板计算温度与目标温度偏差≤5℃后，进入保温阶段，开始有效计时；

2.4)保温时间到，准备出炉。

较佳的，所述步骤2.2)中，判断为是时具体包括以下a步骤：

a1)固定所述烧嘴的脉冲周期为≤120s，调节所述烧嘴的脉冲燃烧时间：Tw＝Hd*Tc；

其中，Tw表示燃烧时间，单位S，Hd表示燃烧负荷量，即为负荷MV值，Tc表示该温控区的脉冲周期；

a2)判断所述低温脉冲炉内该段的热负荷需求是否大于90％，若是则进入步骤a3)，若否则返回步骤a1)；

a3)所述烧嘴满周期燃烧。

较佳的，所述步骤2.2)中，判断为否时具体包括以下b步骤：

b1)当所述低温脉冲炉的炉温＜300℃，同时输出负荷≤50％时，自动选择固定所述烧嘴的脉冲燃烧时间，调节所述烧嘴的脉冲周期；

b2)固定单个所述烧嘴的脉冲燃烧时间为10s；

b3)调节所述烧嘴的空燃比。

较佳的，所述步骤b3)中，所述烧嘴的空燃比β根据测量热值动态计算，公式如下：

β＝λ×Q/1000；

上式中，λ表示空气过剩系数，Q表示混合煤气热值，单位：Kcal/Nm³。

较佳的，所述空气过剩系数λ取值3.0。

较佳的，当所述混合煤气的成分明确时，所述烧嘴的空燃比β的计算如下：

β＝λ×0.0476[0.5CO^燃+0.5H₂ ^燃+1.5H₂S^燃+2CH₄ ^燃+∑(m+n/4)C_mH_n-O₂ ^燃]，Nm³/Nm³；

上式中，CO^燃、H₂ ^燃、H₂S^燃、CH₄ ^燃、O₂ ^燃表示在干燥气体燃料中的体积百分比。

另一方面，一种低温脉冲炉设备，包括设于低温脉冲炉的顶部的多台搅拌风机；

所述低温脉冲炉内划分多个温控区，每个所述温控区内设有多个所述烧嘴；

每个所述温控区内的所述烧嘴设置为上、下两排；

所述烧嘴上均设有大火煤气自动阀和小火煤气自动阀；

所述低温脉冲炉设备执行所述的低温脉冲炉的炉温控制方法。

较佳的，所述搅拌风机设置有20台，所述搅拌风机的间距为3m；和/或

所述烧嘴包括烧嘴本体、以及连于所述烧嘴本体上的煤气管路、空气管路、烟气管路；和/或

所述大火煤气自动阀和所述小火煤气自动阀均设于所述煤气管路上；和/或

所述低温脉冲炉内划分24个温控区。

较佳的，所述烧嘴还包括烧嘴控制器，用以控制所述大火煤气自动阀和所述小火煤气自动阀的开启或关闭。

本发明所提供的一种低温脉冲炉炉温控制方法及设备，还具有以下几点有益效果：

1)克服了低温脉冲炉在低温均匀性控制燃烧不稳定性，从最大程度上提高了低温脉冲炉控温的稳定性，减少炉温波动性，有效提高加热质量；

2)减轻了操作人员的操作负荷，且保证了各区域的温度控制灵活性。

附图说明

图1是现有脉冲炉生产流程的炉温控制原理图；

图2是本发明低温脉冲炉炉温控制方法中钢板装出炉与炉温控制的示意图；

图3是本发明低温脉冲炉炉温控制方法中低温脉冲炉脉冲燃烧控制流程的示意图；

图4是本发明低温脉冲炉炉温控制方法中低温脉冲炉炉温控制的示意图；

图5是本发明低温脉冲炉炉温控制方法实施例中钢板厚度8mm的不同升温速率的加热曲线图；

图6是本发明低温脉冲炉设备实施例中低温脉冲炉内各区域喷嘴的布置示意图；

图7是本发明低温脉冲炉设备实施例中烧嘴的控制原理图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明所提供的一种低温脉冲炉的炉温控制方法：

在低温脉冲炉的炉顶设置20台搅拌风机，保证炉内加热均匀。根据低温脉冲炉的炉内温度自动设定搅拌风机的风扇转速，保证炉内供热均匀；再通过炉温分档或直接给出风扇转速百分比来控制搅拌风机，实现连续分档控制。

请结合图2所示，根据低温脉冲炉的炉内温度自动设定搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比包括以下步骤：

1.1)加热启动条件满足，HMI启动加热；

1.2)搅拌风机开启，按升温斜率开始升温；

1.3)根据低温脉冲炉的炉内温度设定搅拌风机的风扇转速；

1.4)判断低温脉冲炉的加热目标温度与低温脉冲炉的实际温度的温差＜5℃，满足条件后进入保温阶段；

1.5)根据低温脉冲炉内各区炉温和设定的目标温度偏差，调节各区燃烧负荷；

1.6)钢板计算温度与目标温度偏差≤5℃后，钢板保温，开始有效计时；

1.7)钢板保温时间达到目标，准备出炉。

低温脉冲炉的自动设定控制要求如下：

当低温脉冲炉的炉内平均温度≤150℃时，搅拌风机的风扇转速＝下限转速、风扇转速百分比为25％；

当低温脉冲炉的炉内平均温度在150℃～250℃之间时，搅拌风机的风扇转速＝上限转速、风扇转速百分比为70％；

当低温脉冲炉的炉内平均温度在250℃～450℃之间时，搅拌风机的风扇转速＝中间转速、风扇转速百分比为60％；

当低温脉冲炉的炉内平均温度＞450℃时，搅拌风机的风扇转速＝下限转速、风扇转速百分比为25％。

搅拌风机的风扇转速的取值，具体如下：

搅拌风机的电机功率为15kW，电压为380V，采用变频水冷电机，可正反转，配有50Hz VVVF的变频器。

搅拌风机的最高转速为1450r/min，搅拌风机的下限转速为搅拌风机的最高转速的25％，搅拌风机的上限转速为搅拌风机的最高转速的70％，搅拌风机的中间转速为搅拌风机的最高转速的60％。

根据低温脉冲炉的负荷量采用组合脉冲燃烧的方式：

负荷较小时：采用固定烧嘴的脉冲燃烧时间，增加烧嘴的脉冲周期。根据温差的大小来调节烧嘴的点燃频率(脉冲周期)，烧嘴一旦点燃，其燃烧时间是一定的，低温脉冲炉燃料消耗量的调节，是通过改变烧嘴的脉冲周期来实现的。烧嘴的最小脉冲燃烧时间为10s，增加脉冲周期至120s。

负荷较大时：采用固定烧嘴的脉冲周期，增加烧嘴的脉冲燃烧时间。烧嘴的脉冲周期固定，根据温差的大小来调节烧嘴的燃烧时间，低温脉冲炉燃料消耗量的调节，是通过改变烧嘴的脉冲燃烧时间来实现的。烧嘴的脉冲周期为72s，根据负荷量设定烧嘴的脉冲燃烧时间。

请结合图3所示，低温脉冲炉的负荷量设定烧嘴的脉冲周期、脉冲燃烧时间包括以下步骤：

2.1)输入低温脉冲炉内各段热负荷，对比低温脉冲炉的实际温度与低温脉冲炉的加热目标温度的温差；

2.2)判断低温脉冲炉内该段的实际温度是否小于加热目标温度，若是则固定烧嘴的脉冲周期，调节烧嘴的脉冲燃烧时间；若否则固定烧嘴的脉冲燃烧时间，调节烧嘴的脉冲周期；

2.3)钢板计算温度与目标温度偏差≤5℃后，进入保温阶段，开始有效计时；

2.4)保温时间到，准备出炉。

上述步骤2.2)中，判断为是时具体包括以下a步骤：

a1)固定烧嘴的脉冲周期为≤120s，调节烧嘴的脉冲燃烧时间：Tw＝Hd*Tc；

其中，Tw表示燃烧时间，单位S，Hd表示燃烧负荷量，即为负荷MV值，Tc表示该温控区的脉冲周期；

a2)判断低温脉冲炉内该段的热负荷需求是否大于90％，若是则进入步骤a3)，若否则返回步骤a1)；

a3)烧嘴满周期燃烧。

上述步骤2.2)中，判断为否时具体包括以下b步骤：

b1)当低温脉冲炉的炉温＜300℃，同时输出负荷≤50％时，自动选择固定烧嘴的脉冲燃烧时间，调节烧嘴的脉冲周期；

b2)固定单个烧嘴的脉冲燃烧时间为10s；

b3)调节烧嘴的空燃比。

考虑到炉温的均匀性，防止脉冲燃烧时间过段造成烧嘴的性能得不到很好的发挥，采用两种方式结合的方法进行控制。即通过炉温控制器计算出的负荷量小于Cx正常取30％(负荷量低于30％为低负荷)时，采用固定烧嘴的脉冲燃烧时间，调节烧嘴的脉冲周期进行控制；通过炉温控制器计算出的负荷量大于Cx时，采用固定烧嘴的脉冲周期，调节烧嘴的进行控制脉冲燃烧时间，使得低温脉冲炉的加热效果、炉温均匀性更加优越。

利用时序脉冲燃烧控制系统可以实现连续燃烧和脉冲燃烧两种状态。当低温脉冲炉的实际温度远小于设定温度时，PID指令计算出的输出值达到100％，定时器的预置值将为72s，定时器的信号状态始终为1，各烧嘴处于连续燃烧状态。当低温脉冲炉的实际温度接近设定温度时，烧嘴由连续燃烧状态转变成脉冲燃烧状态，并且燃烧时间逐渐减小。当低温脉冲炉的实际温度远大于设定温度时，定时器的预置值为0，烧嘴全部熄灭。

请结合图4所示，为保证低温脉冲炉低温加热时的炉温控制均匀性，采取大的空燃比燃烧方式：

当低温脉冲炉的炉温低于300℃时，煤气大火管路燃烧控制易超温，为降低单个烧嘴燃烧温度，同时要保证炉内烟气流速，此时采用大的空燃比燃烧方式。采用小火脉冲，保证烧嘴出口的喷出速度，同时降低了燃烧温度，炉内气氛搅动强烈，保证炉温均匀性。

当低温脉冲炉的炉温低于300℃时，在小火脉冲仍不能满足温度均匀性要求时，通过减少煤气管道压力设定值或增大空气过剩系数降低火焰温度。空燃比β根据测量热值动态计算，公式如下：

β＝λ×Q/1000；

上式中，λ表示空气过剩系数，取值3.0，Q表示混合煤气热值，单位：Kcal/Nm³。

当混合煤气成分明确时，空燃比β的计算如下：

β＝λ×0.0476[0.5CO^燃+0.5H₂ ^燃+1.5H₂S^燃+2CH₄ ^燃+∑(m+n/4)CmHn-O₂ ^燃]Nm³/Nm³；

上式中，CO^燃、H₂ ^燃、H₂S^燃、CH₄ ^燃、O₂ ^燃表示在干燥气体燃料中的体积百分比。在实际生产过程中可根据不同煤气成分和配比计算空燃比，然后根据设定的过剩系数λ进行修正。

本实施例中，烧嘴采用自身预热式的高速烧嘴，以脉冲方式燃烧。由于大部分燃烧过程在烧嘴内完成，燃烧产生高温、高压烟气，从烧嘴的喷口高速喷出，高速喷出的气体加剧了炉膛内气流的扰动，强化了传热效果。烧嘴燃烧时，火焰温度较高，高温区集中，容易造成炉膛温度不均匀。为此，烧嘴采用了较大的空气过剩系数(λ＝3.0)，使烧嘴在燃烧时较大一部分的空气不参与燃烧，多余的空气能够稀释高温气体，避免局部火焰高温，也使得喷入炉膛的气体量增多，提高出口动量，强化了传热效果。

低温脉冲炉在300℃以下低温加热时采用大的空燃比燃烧，燃气自动切换到小火管路，大的空燃比燃烧，燃烧火焰温度较低，烧嘴的出口火焰速度高，炉内气氛搅动剧烈。大的空燃比燃烧方式，小火脉冲，保证烧嘴的出口喷出速度，同时降低了燃烧温度。炉内气氛搅动强烈，保证炉温均匀性。当低温脉冲炉的炉温低于300℃，在小火脉冲仍不能满足温度均匀性要求时，操作人员可减少煤气管道压力设定值，相对增大空气过剩系统，保证炉温均匀性控制在±5℃以内，以满足工艺要求。

根据初始加热速率(min/mm)、钢板规格、目标保温时间确定钢板的运行速度、炉温设定(钢板目标温度+15℃)，预测计算钢板的保温开始时刻和保温起始位置，进而预测钢板的保温时间，然后将保温时间与目标保温时间比较(目标保温时间为t＝αD，约为2*厚度)。如果保温时间不满足偏差要求，则对钢板运行速率进行修正，通过修正后的钢板运行速率，对保温时间再一次预测，知道保温时间满足偏差要求为止。钢板处于保温阶段时，根据实际已经保温的时间、钢板当前位置、目标保温时间，确定钢板的运行速率。

热跟踪模型计算钢板的升温曲线如下：

T_s＝a-b*exp(-exp(0.0015*a)/((d/2)^2)*t*μ)；

上式中，表示钢板升温过程计算温度；

a表示设定的炉温，单位：℃(钢板目标温度+15℃)；

b表示钢板目标温度，单位：℃；

d表示钢板厚度，单位：mm；

t表示加热时间，单位：min；

μ表示升温速率调节参数，μ调节范围0.8～1.2，当模型计算的钢板升温速率太快时，把μ调小，反之调大。

请结合图4所示，钢板厚度8mm的不同升温速率的加热曲线如下表：

系数(μ)	0.8	1	1.2
				升温时间(min)	32	25	21
加热速率(min/mm)	4	3.125	2.625

钢板进入保温阶段，为保证钢板的质量，必须进行保温时间的再次判定并且根据保温时间进行辊速修正设定：

上式中，v'_s表示修正后的辊速，单位：m/min；

v_s表示原辊速，单位：m/min；

L_out表示当前跟踪截面位置距出口的距离；

τ_b,aim表示目标保温时间，单位：min；

τ_b表示已保温时间，单位：min。

当预测的保温时间小于工艺要求的目标保温时间时，需要提高炉温，炉温按下式修正：

T_f'＝T_f+ΔT

上式中，T_f'表示修正后的炉温设定值，单位：℃；

T_f表示实际检测的炉温值，单位：℃；

ΔT表示温度修正值，单位：℃。

ΔT为与目标保温时间和预测保温时间相关的参数：

上式中，T_f表示实际检测的炉温值，单位：℃；

τ_b,aim表示目标保温时间，单位：min；

τ_b,cal表示预测的保温时间，单位：min；

k表示修正系数。

请结合图6所示，本发明还提供了一种低温脉冲炉设备，包括设于低温脉冲炉的顶部的多台本发明低温脉冲炉的炉温控制方法中的搅拌风机。

搅拌风机设置有20台，相邻搅拌风机的间距为3m。

低温脉冲炉内划分24个温控区(如图6中的Z01至Z24布置)，上部区域为单数编号的温控区，下部区域为双数编号的温控区。

每个温控区内的烧嘴100为上、下两排相对设置，每排有2个烧嘴100，24个温控区供设96个烧嘴100。

低温脉冲炉内的上部区域、下部区域内的各烧嘴100是按顺时针与逆时针交错点燃(如图6中箭头所指方向)，点燃顺序依次交错；以相邻温控区呈顺时针与逆时针交错运行的方式触发；各区内部的投入方式在遵循区与区之间的投入方式的前提下，按照设置的燃烧时间以及设置的触发间隔时间触发。

任何一个烧嘴100脉冲时序计算公式如下：

1)单个烧嘴100一个周期的燃烧时间：

T_on＝T*mv％；

上式中，mv％表示燃烧负荷量；

T表示脉冲周期；

2)相邻两个烧嘴100时序启动间隔(T_intvl)：

T_intvl＝T/N；

上式中，N表示该区域内烧嘴100的个数。

通过对单区域内烧嘴100脉冲时序公式可以看出：

对每一区来说，当前时刻正在燃烧的烧嘴个数为：N*MV％。炉温调节器对设定的温度与热电偶检测到的炉子实际温度进行对比，计算烧嘴负荷量，并产生一系列时序脉冲信号，控制脉冲烧嘴，使它们按照一定的时序点燃或关闭烧嘴，进而控制该段的温度。

加热炉膛有效尺寸为L×W×H＝128.2×2.2×3.0m，炉顶长度方向设置20台搅拌风扇，风机间距设置为3.5m，当炉温低于300℃，要保证炉温均匀性在10℃以内，必须要配置搅拌风机。在加热设定炉温低于300℃时，开启搅拌风扇不仅提高了温度均匀性，炉温升温速率提高10％，钢板达到均热温度的时间缩短。温度范围在150～750℃，搅拌风机的叶轮必须能够在750℃下正常运行。搅拌风机叶轮材质可为253MA。其成分如下表所示：

253MA成分

C

N

Cr

Ni

Si

其它

含量(％)

0.09

0.17

21

11

1.6

Ce

请结合图7所示，烧嘴100上均设有大火煤气自动阀101和小火煤气自动阀102。

烧嘴100包括烧嘴本体101、以及连于烧嘴本体101上的煤气管路102、空气管路103、烟气管路104。

煤气管路102上配有大火煤气自动阀200和小火煤气自动阀300均设于所述煤气管路上。烧嘴100还包括烧嘴控制器104，用以控制大火煤气自动阀200和小火煤气自动阀300的开启或关闭。

300℃～600℃高温时，开启大火煤气自动阀200采用大火脉冲供热；150℃～300℃低温时，开启小火煤气自动阀300采用小火脉冲供热，使用大空燃比燃烧，降低火焰温度。当进行低温回火热处理时，炉膛对钢板的传热主要是对流传热，通过对搅拌风机转速控制、炉内气氛强制流动，配合高频率的脉冲燃烧控制流程优化，获得良好的对流传热效果，实现炉内温度的均匀性。

综上所述，由于加热质量的要求，许多同类钢厂正在加强对热轧低温炉加热技术运用，如何有效确保低温炉在不同温度区间的加热稳定性与均匀性，减少操作人员的操作负荷，从而更为有效地提升低温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，因此本发明低温脉冲炉的炉温控制方法有较大的技术贸易价值。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (13)

1.一种低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于：

在所述低温脉冲炉的炉顶设置多台搅拌风机，根据所述低温脉冲炉的炉内温度设定所述搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比；

根据所述低温脉冲炉的负荷量设定所述低温脉冲炉的烧嘴的脉冲周期、脉冲燃烧时间；

当所述低温脉冲炉的炉内温度小于目标炉温时，调节所述低温脉冲炉的烧嘴的空燃比。

2.根据权利要求1所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于，根据所述低温脉冲炉的炉内温度设定所述搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比包括以下步骤：

1.1)加热启动条件满足，HMI启动加热；

1.2)所述搅拌风机开启，按升温斜率开始升温；

1.3)根据所述低温脉冲炉的炉内温度设定所述搅拌风机的风扇转速；

1.4)判断所述低温脉冲炉的加热目标温度与所述低温脉冲炉的实际温度的温差＜5℃，满足条件后进入保温阶段；

1.5)根据低温脉冲炉内各区炉温和设定的目标温度偏差，调节所述低温脉冲炉内各区燃烧负荷；

1.6)当钢板计算温度与目标温度偏差≤5℃后，钢板保温，开始有效计时；

1.7)当钢板保温时间达到目标，准备出炉。

3.根据权利要求2所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于：所述步骤1.3)和步骤1.5)中，设定所述搅拌风机的风扇转速、风扇转速百分比，具体如下：

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度≤150℃时，所述搅拌风机的风扇转速＝下限转速、风扇转速百分比为25％；

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度在150℃～250℃之间时，所述搅拌风机的风扇转速＝上限转速、风扇转速百分比为70％；

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度在250℃～450℃之间时，所述搅拌风机的风扇转速＝中间转速、风扇转速百分比为60％；

当所述低温脉冲炉的炉内平均温度＞450℃时，所述搅拌风机的风扇转速＝下限转速、风扇转速百分比为25％。

4.根据权利要求3所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于：所述搅拌风机的风扇转速的取值，具体如下：

所述搅拌风机的电机功率为15kW，电压为380V，配有50Hz VVVF的变频器；

所述搅拌风机的最高转速为1450r/min，所述搅拌风机的下限转速为所述搅拌风机的最高转速的25％，所述搅拌风机的上限转速为所述搅拌风机的最高转速的70％，所述搅拌风机的中间转速为所述搅拌风机的最高转速的60％。

5.根据权利要求1所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于，所述低温脉冲炉的负荷量设定所述低温脉冲炉的烧嘴的脉冲周期、脉冲燃烧时间包括以下步骤：

2.1)输入所述低温脉冲炉内各段热负荷，对比所述低温脉冲炉的实际温度与所述低温脉冲炉的加热目标温度的温差；

2.2)判断所述低温脉冲炉内该段的实际温度是否小于加热目标温度，若是则固定所述烧嘴的脉冲周期，调节所述烧嘴的脉冲燃烧时间；若否则固定所述烧嘴的脉冲燃烧时间，调节所述烧嘴的脉冲周期；

2.3)钢板计算温度与目标温度偏差≤5℃后，进入保温阶段，开始有效计时；

2.4)保温时间到，准备出炉。

6.根据权利要求5所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于：所述步骤2.2)中，判断为是时具体包括以下a步骤：

a1)固定所述烧嘴的脉冲周期为≤120s，调节所述烧嘴的脉冲燃烧时间：Tw＝Hd*Tc；

其中，Tw表示燃烧时间，单位S，Hd表示燃烧负荷量，即为负荷MV值，Tc表示该温控区的脉冲周期；

a2)判断所述低温脉冲炉内该段的热负荷需求是否大于90％，若是则进入步骤a3)，若否则返回步骤a1)；

a3)所述烧嘴满周期燃烧。

7.根据权利要求5所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于：所述步骤2.2)中，判断为否时具体包括以下b步骤：

b1)当所述低温脉冲炉的炉温＜300℃，同时输出负荷≤50％时，自动选择固定所述烧嘴的脉冲燃烧时间，调节所述烧嘴的脉冲周期；

b2)固定单个所述烧嘴的脉冲燃烧时间为10s；

b3)调节所述烧嘴的空燃比。

8.根据权利要求7所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于，所述步骤b3)中，所述烧嘴的空燃比β根据测量热值动态计算，公式如下：

β＝λ×Q/1000；

上式中，λ表示空气过剩系数，Q表示混合煤气热值，单位：Kcal/Nm³。

9.根据权利要求8所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于：所述空气过剩系数λ取值3.0。

10.根据权利要求8所述的低温脉冲炉炉温控制方法，其特征在于，当所述混合煤气成分明确时，所述烧嘴的空燃比β的计算如下：

β＝λ×0.0476[0.5CO^燃+0.5H₂ ^燃+1.5H₂S^燃+2CH₄ ^燃+∑(m+n/4)C_mH_n-O₂ ^燃]，Nm³/Nm³；

上式中，CO^燃、H₂ ^燃、H₂S^燃、CH₄ ^燃、O₂ ^燃表示在干燥气体燃料中的体积百分比。

11.一种低温脉冲炉设备，其特征在于：包括设于低温脉冲炉的顶部的多台搅拌风机；

所述低温脉冲炉内划分多个温控区，每个所述温控区内设有多个所述烧嘴；

每个所述温控区内的所述烧嘴设置为上、下两排；

所述烧嘴上均设有大火煤气自动阀和小火煤气自动阀，

所述低温脉冲炉设备执行如权利要求1-10任一项所述的低温脉冲炉的炉温控制方法。

12.根据权利要求11所述的低温脉冲炉设备，其特征在于：

所述搅拌风机设置有20台，所述搅拌风机的间距为3m；和/或

所述烧嘴包括烧嘴本体、以及连于所述烧嘴本体上的煤气管路、空气管路、烟气管路；和/或

所述大火煤气自动阀和所述小火煤气自动阀均设于所述煤气管路上；和/或

所述低温脉冲炉内划分24个温控区。

13.根据权利要求12所述的低温脉冲炉设备，其特征在于：所述烧嘴还包括烧嘴控制器，用以控制所述大火煤气自动阀和所述小火煤气自动阀的开启或关闭。

Images