CN209213914U

CN209213914U - 一种轧钢加热炉燃烧控制装置

Info

Publication number: CN209213914U
Application number: CN201822037004.3U
Authority: CN
Inventors: 周劲军; 翟炜; 刘自民; 裴永红; 顾厚淳; 谢世红
Original assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-08-06
Anticipated expiration: 2028-12-06

Abstract

本实用新型公开了一种轧钢加热炉燃烧控制装置，属于加热炉燃烧控制技术领域。本实用新型包括加热炉，加热炉表面安装有烧嘴，烧嘴的输入端分别连接有空气支管和煤气支管，空气支管的外表面分别安装有空气支管电动调节阀和空气支管流量计，煤气支管的外表面分别安装有煤气支管电动调节阀和煤气支管流量计，煤气支管的输入端连接有煤气总管。本实用新型基于煤气成分分析机理，有效实现加热炉的最佳燃烧控制，与烟气反馈测试结果一致，实现了准确性、实时性、适用性，通过实时调整各段煤气量及空气量，达到燃烧优化控制的目的，有效提高产品质量及成材率、降低氧化烧损、节能减排、提高经济效益的目标。

Description

一种轧钢加热炉燃烧控制装置

技术领域

本实用新型涉及加热炉燃烧控制技术领域，更具体地说，涉及一种轧钢加热炉燃烧控制装置。

背景技术

目前国内外主流加热炉厂家的燃烧控制设计机理为：采用燃烧平衡法热值仪器(华白指数仪)测量燃气热值，通过经验公式给出空燃比，控制燃烧工况。华白指数仪测试原理是具有相同华白指数的不同的燃气成份，在相同的燃烧压力下，能释放出相同的热负荷，但由于煤气成分不能给出，在实际应用过程中存在如下问题：①煤气组分不同但热值、华白指数相同的煤气之间，空燃比存在差异；②由于没有煤气组分，导致煤气密度无法准确给出，带来煤气流量计测量误差偏大、空燃比控制误差偏大；③采用燃烧平衡法热值仪器测试精度取决于实际使用煤气成分与设计用煤气成分的差异性，差异越大热值误差越大，给出的空燃比误差也越大。基于上述原因分析可以看出，基于燃烧平衡法热值仪器的空燃比控制方式不可能实现加热炉最佳燃烧控制、降低氧化烧损率和燃耗的目标。就轧钢加热炉而言，空燃比失控将带来一系列问题：①空燃比偏大不仅影响产品质量，而且将带来氧化烧损率和燃耗偏高；②空燃比偏小不仅增加燃料消耗，而且同时带来CO等污染物排放量增加。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本实用新型提供了一种轧钢加热炉燃烧控制装置，该实用新型有效实现燃烧控制，提高产品质量及成材率、降低氧化烧损、节能减排、提高经济效益的目标。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种轧钢加热炉燃烧控制装置，包括加热炉，所述的加热炉由预热段、加热段和均热段组成，加热段和均热段的表面均安装有烧嘴，烧嘴的输入端分别连接有空气支管和煤气支管，所述的空气支管的外表面分别安装有空气支管电动调节阀和空气支管流量计，空气支管的输入端连接有空气总管，空气总管的端头处设置有鼓风机和湿度仪，所述的湿度仪安装在鼓风机的入口处，湿度仪的输出端设置有数据采集系统，湿度仪通过数据线与数据采集系统相联；

所述的煤气支管的外表面分别安装有煤气支管电动调节阀和煤气支管流量计，煤气支管的输入端连接有煤气总管，煤气总管的外表面布置有激光发射器，激光发射器的输出端设置有煤气分析仪，所述的煤气总管的外表面还安装有煤气温度计，煤气温度计和煤气分析仪的输出端分别通过数据线与数据采集系统相联。

进一步地，所述的空气支管和煤气支管在烧嘴的输入端并联设置。

进一步地，所述的煤气总管的外表面间隔开设有孔，孔的内侧依次插装有激光发射器。

进一步地，所述的空气支管流量计与煤气支管流量计分别通过数据线与数据采集系统相联。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型基于煤气成分分析机理，有效实现加热炉的最佳燃烧控制，与烟气反馈测试结果一致，实现了准确性、实时性、适用性，通过实时调整各段煤气量及空气量，达到燃烧优化控制的目的，有效提高产品质量及成材率、降低氧化烧损、节能减排、提高经济效益的目标。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图。

图中：1、加热炉；101、预热段；102、加热段；103、均热段；2、烧嘴；3、空气支管；4、空气支管电动调节阀；5、空气支管流量计；6、煤气支管；7、煤气支管电动调节阀；8、煤气支管流量计；9、煤气总管；10、空气总管；11、激光发射器；12、煤气分析仪；13、数据采集系统；14、煤气温度计；15、鼓风机；16、湿度仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：

实施例1

从图1可以看出，本实施例的一种轧钢加热炉燃烧控制装置，包括加热炉1，加热炉1由预热段101、加热段102和均热段103组成，加热段102和均热段103的表面均安装有烧嘴2，烧嘴2的输入端分别连接有空气支管3和煤气支管6，空气支管3和煤气支管6在烧嘴2的输入端并联设置，空气与煤气在烧嘴2处混合并输入加热炉1内进行燃烧，从而加热物料，空气支管3的外表面分别安装有空气支管电动调节阀4和空气支管流量计5，空气支管3的输入端连接有空气总管10，空气总管10的端头处设置有鼓风机15和湿度仪16，湿度仪16安装在鼓风机15的入口处，湿度仪16的输出端设置有数据采集系统13，湿度仪16通过数据线与数据采集系统13相联。

煤气支管6的外表面分别安装有煤气支管电动调节阀7和煤气支管流量计8，煤气支管6的输入端连接有煤气总管9，煤气总管9的外表面布置有激光发射器11，激光发射器11发射端直接穿过煤气从而产生检测效果，煤气总管9的外表面间隔开设有孔，孔的内侧依次插装有激光发射器11，激光发射器11的输出端设置有煤气分析仪12，煤气总管9的外表面还安装有煤气温度计14，煤气温度计14和煤气分析仪12的输出端分别通过数据线与数据采集系统13相联，空气支管流量计5与煤气支管流量计8分别通过数据线与数据采集系统13相联。

具体操作过程中，其步骤为：

步骤一：钢坯从预热段101进入，由均热段103输出；

步骤二：煤气总管9输送煤气，空气总管10输送空气；

步骤三：空气与煤气在烧嘴2处混合并输入加热炉1内进行燃烧；

步骤四：空气支管流量计5与煤气支管流量计8分别采集实时的空气流量、煤气流量并传输至数据采集系统13；

步骤五：煤气分析仪12实时检测煤气成分，煤气温度计14检测煤气温度，湿度仪16采集鼓风机15引入空气的湿度，煤气分析仪12、煤气温度计14和湿度仪16均通过数据线传输至数据采集系统13；

步骤六：通过空气支管电动调节阀4、煤气支管电动调节阀7调节空气、煤气的流量即可进行加热炉1内部的空燃比调节。

具体操作及计算过程如下：

(1)检测数据采集

利用煤气分析仪12实时检测煤气成分：

CmHn＝0.0864*CH₄＝0.0864*11.34＝0.98％

低位热值＝25.9×H₂+85.6×CH₄+30.4×CO+170×CmHn＝2244kCal/Nm3

煤气含水量H₂O^s：煤气温度计14显示煤气温度为30.6℃，该温度饱和状态下煤气含水体积百分数为4.30％。

干空气的含水量gk：为28.46g/Nm³，以湿度仪16显示干球30.6℃、相对湿度70.6％时计算得出。

(2)相关燃烧物质平衡计算模型

理论干空气量L0g＝0.0238(H₂ ^s+CO^s)+0.0952*CH₄ ^s+0.0476*3*CmHn^s-0.0476*O₂ ^s

理论湿空气量L0s＝L0g(1+0.00124gk)

代入计算得出

空气过剩系数：实际空气量与理论空气量的比值。

湿煤气密度＝0.930(kg/Nm³)，以此对各煤气支管流量计8进行校正；

湿空气密度＝(1.29+gk/1000)/(1+0.00124*gk)＝1.27(kg/Nm³)，以此对各空气支管流量计5进行校正。

(3)理论湿空气量的验证及修正

通过便携式煤气分析仪12分析各段燃烧段烟气成分进行验证，当烟气中O₂在0.1～0.5％时，可以认为给出的理论湿空气量准确可用；超出时，可以通过对理论湿空气量进行适当的修正优化手段，使在理论湿空气量燃烧控制工况下，烟气中O₂在0.1～0.5％范围内。

从安全等方面考虑，理论湿空气量在一个规定的范围内指导操作控制，且当煤气较小工况下，理论湿空气量将不进行指导操作控制，确保安全运行。

(4)拟定加热炉1由三段加热段102和一段均热段103组成，钢坯从预热段101进入，由均热段103输出，烟气流向与之相反。

各段空气过剩系数、加热温度要求及实际煤气量如下表：

则各段实际空气量计算模型如下：

1)均热段103空气量＝理论湿空气量×均热段103空气系数过剩系数×均热段103煤气量＝2.233×0.9×1000＝2010；

2)加热3段空气量＝理论湿空气量×(加热3段空气系数过剩系数×加热3段煤气量+(加热3段空气系数过剩系数-均热段103空气系数过剩系数)×均热段103煤气量)＝2.233×(1.1×800+(1.1-0.9)×1000)＝2412；

3)加热2段空气量＝理论湿空气量×(加热2段空气系数过剩系数×加热2段煤气量+(加热2段空气系数过剩系数-加热3段空气系数过剩系数)×加热3段煤气量)＝2.233×(1.05×700+(1.05-1.1)×800)＝1552；

4)加热1段空气量＝理论湿空气量×加热1段空气系数过剩系数×加热1段煤气量+(加热3段空气系数过剩系数-加热2段空气系数过剩系数)×加热2段煤气量)＝2.233×(1.0×900+(1.0-1.05)×700)＝1932。

依据各段的煤气支管流量计8及空气支管流量计5显示流量指导调节各段煤气支管电动调节阀7及空气支管电动调节阀4，加热炉1炉内燃烧优化过程如下：

①动态检测过各段控制温度，当控制温度高于设定最大值时，逐级降低煤气流量，空气量通过空气量计算模型进行调节；

②控制温度低于设定最小值：逐级增加煤气流量，空气量通过空气量计算模型进行调节；

通过①～②循环优化调节空气流量和煤气流量使得炉内燃烧处于最佳燃烧状态。

本实用新型基于煤气成分分析机理，有效实现加热炉1的最佳燃烧控制，与烟气反馈测试结果一致，实现了准确性、实时性、适用性，通过实时调整各段煤气量及空气量，达到燃烧优化控制的目的，有效提高产品质量及成材率、降低氧化烧损、节能减排、提高经济效益的目标。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种轧钢加热炉燃烧控制装置，包括加热炉(1)，其特征在于：所述的加热炉(1)由预热段(101)、加热段(102)和均热段(103)组成，加热段(102)和均热段(103)的表面均安装有烧嘴(2)，烧嘴(2)的输入端分别连接有空气支管(3)和煤气支管(6)，所述的空气支管(3)的外表面分别安装有空气支管电动调节阀(4)和空气支管流量计(5)，空气支管(3)的输入端连接有空气总管(10)，空气总管(10)的端头处设置有鼓风机(15)和湿度仪(16)，所述的湿度仪(16)安装在鼓风机(15)的入口处，湿度仪(16)的输出端设置有数据采集系统(13)，湿度仪(16)通过数据线与数据采集系统(13)相联；

所述的煤气支管(6)的外表面分别安装有煤气支管电动调节阀(7)和煤气支管流量计(8)，煤气支管(6)的输入端连接有煤气总管(9)，煤气总管(9)的外表面布置有激光发射器(11)，激光发射器(11)的输出端设置有煤气分析仪(12)，所述的煤气总管(9)的外表面还安装有煤气温度计(14)，煤气温度计(14)和煤气分析仪(12)的输出端分别通过数据线与数据采集系统(13)相联。

2.根据权利要求1所述的一种轧钢加热炉燃烧控制装置，其特征在于：所述的空气支管(3)和煤气支管(6)在烧嘴(2)的输入端并联设置。

3.根据权利要求1所述的一种轧钢加热炉燃烧控制装置，其特征在于：所述的煤气总管(9)的外表面间隔开设有孔，孔的内侧依次插装有激光发射器(11)。

4.根据权利要求1所述的一种轧钢加热炉燃烧控制装置，其特征在于：所述的空气支管流量计(5)与煤气支管流量计(8)分别通过数据线与数据采集系统(13)相联。