臺(tái)車式加熱爐加熱復(fù)合制坯燃燒控制

孫成龍

摘 要：濟(jì)南鋼鐵4300線臺(tái)車式加熱爐主要用于濟(jì)南鋼鐵4300線復(fù)合鋼坯的軋制前加熱，在溫度控制和壓力控制等過程控制中采用先進(jìn)的PLC實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)化并可靠地滿足生產(chǎn)要求。燃燒控制完成爐內(nèi)空氣和煤氣介質(zhì)的合理燃燒控制，保證爐膛各區(qū)段溫度滿足復(fù)合鋼坯加熱的要求，最終出爐鋼坯溫度滿足軋鋼工序的要求，完成設(shè)備安全運(yùn)行所必須的聯(lián)鎖保護(hù)，并盡可能地保證燃燒的經(jīng)濟(jì)合理性，即節(jié)能、環(huán)保、低燒損的目的。

關(guān)鍵詞：臺(tái)車式加熱爐 復(fù)合制坯 燃燒控制

中圖分類號(hào)：TG307 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）07（a）-0067-02

1 臺(tái)車式加熱爐管路系統(tǒng)

管路系統(tǒng)主要包括燃?xì)夤苈?、空氣管路和氮?dú)夤苈贰?/p>

1.1 燃?xì)夤苈?/p>

燃?xì)夤苈分饕墒謩?dòng)蝶閥、自動(dòng)調(diào)壓閥、氣動(dòng)切斷閥、放散閥、壓力變送器、孔板流量計(jì)和各處煤氣管連接組成。手動(dòng)蝶閥位于廠房與該爐的接點(diǎn)位置，該爐日常生產(chǎn)過程中保持閥處于打開狀態(tài)；自動(dòng)調(diào)壓閥是氣動(dòng)閥，用于在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)燃?xì)鈮毫?；氣?dòng)切斷閥用于緊急情況下自動(dòng)快速切斷燃?xì)庠矗y動(dòng)作與煤氣壓力、助燃風(fēng)壓力及氮?dú)庠磯毫Φ嚷?lián)鎖；放散閥用于燃?xì)庾詣?dòng)放散，閥動(dòng)作與氣動(dòng)切斷閥動(dòng)作及氮?dú)獯祾叩嚷?lián)鎖；壓力變送器用于實(shí)時(shí)采集燃?xì)鈮毫?；孔板流量?jì)用于記錄燃?xì)馑矔r(shí)流量，配有積算儀可積算燃?xì)饫塾?jì)流量。

燃?xì)鈮毫ψ詣?dòng)調(diào)節(jié)：壓力變送器實(shí)時(shí)采集燃?xì)鈮毫Σ⑤敵鼋oPLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過燃?xì)鈮毫?shí)際值與燃?xì)鈮毫υO(shè)定值比較進(jìn)行計(jì)算，輸出值用于控制自動(dòng)調(diào)壓閥開度，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃?xì)鈮毫Φ拈]環(huán)控制。

1.2 空氣管路

空氣管路分類：（1）按空氣功用分類：助燃空氣管路和摻冷空氣管路；（2）按空氣溫度分類：冷風(fēng)管路和熱風(fēng)管路。

助燃空氣管路主要由助燃風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)壓變送器、孔板流量計(jì)、空氣預(yù)熱器、熱風(fēng)測(cè)溫?zé)崤迹↘型）、熱風(fēng)放散閥和各處空氣管連接組成。助燃風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變頻控制，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)量；助燃風(fēng)壓變送器用于實(shí)時(shí)采集助燃風(fēng)壓力；孔板流量計(jì)用于記錄助燃空氣瞬時(shí)流量；空氣預(yù)熱器用于冷空氣預(yù)熱以提高助燃效率（空氣預(yù)熱器安裝于該爐地下煙道）；熱風(fēng)測(cè)溫?zé)崤紝?shí)時(shí)測(cè)量熱風(fēng)溫度；熱風(fēng)放散閥用于自動(dòng)放散熱風(fēng)，閥動(dòng)作與熱風(fēng)溫度聯(lián)鎖。摻冷空氣管路主要由摻冷風(fēng)機(jī)、摻冷閥門和空氣管組成。摻冷風(fēng)機(jī)啟停和摻冷閥門開關(guān)動(dòng)作與預(yù)熱器前煙氣溫度聯(lián)鎖，以保護(hù)預(yù)熱器。摻冷閥為雙位蝶閥。

空氣管路在預(yù)熱器前的部分為冷風(fēng)管路，預(yù)熱器后的部分為熱風(fēng)管路。助燃風(fēng)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)：壓力變送器實(shí)時(shí)采集助燃風(fēng)壓力并輸出給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過助燃風(fēng)壓力實(shí)際值與助燃風(fēng)壓力設(shè)定值比較進(jìn)行計(jì)算，輸出值用于變頻，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)助燃風(fēng)壓力的閉環(huán)控制。熱風(fēng)放散閥與熱風(fēng)溫度聯(lián)鎖，當(dāng)熱風(fēng)溫度高時(shí)，熱風(fēng)自動(dòng)放散。摻冷風(fēng)機(jī)啟停和摻冷閥門動(dòng)作與預(yù)熱器前煙氣溫度聯(lián)鎖，當(dāng)預(yù)熱器溫度較高時(shí)，摻冷風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，摻冷閥調(diào)整半開狀態(tài)；當(dāng)預(yù)熱器超溫時(shí)，摻冷風(fēng)機(jī)已運(yùn)行，摻冷閥調(diào)整全開狀態(tài)。該爐日常使用時(shí)，助燃風(fēng)壓力設(shè)定值設(shè)置4.5～5.5 kPa；助燃風(fēng)機(jī)變頻范圍0～50 HZ；助燃風(fēng)壓低壓報(bào)警值2.5 kPa；氣動(dòng)切斷閥聯(lián)鎖控制值2.5 kPa。

1.3 氮?dú)夤苈?/p>

氮?dú)夤苈分饕譃閮x表氣源用氮?dú)夤苈泛痛祾哂玫獨(dú)夤苈?。儀表氣源用氮?dú)饨狱c(diǎn)：0.5 MPa，該爐主要用于燃?xì)鈿鈩?dòng)切斷閥和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥氣源。氣源用氮?dú)鈮毫εc燃?xì)鈿鈩?dòng)切斷閥聯(lián)鎖，聯(lián)鎖壓力不低于0.4 MPa。此外，用于各UV火檢器等冷卻氣源。吹掃用氮?dú)饨狱c(diǎn)要求不高于20 kPa，有一個(gè)氮?dú)庾詣?dòng)吹掃電磁閥，閥動(dòng)作與燃?xì)鈿鈩?dòng)切斷閥動(dòng)作及燃?xì)庾詣?dòng)放散閥閥動(dòng)作聯(lián)鎖。吹掃用氮?dú)夤苈放c燃?xì)夤苈酚卸嗵幓顒?dòng)接頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)各段燃?xì)夤苈愤M(jìn)行有效的氮?dú)獯祾摺?/p>

2 燃燒系統(tǒng)

該爐共14套高速燒嘴，雙層兩側(cè)不對(duì)稱分布。各燒嘴均配套有一個(gè)燒嘴控制箱、一個(gè)點(diǎn)火變壓器、一支點(diǎn)火棒、兩個(gè)煤氣電磁切斷閥、一個(gè)空氣電動(dòng)雙位調(diào)節(jié)閥、一個(gè)UV探頭和若干管路等。燒嘴控制箱主要用于本地點(diǎn)火操作。各按鈕操作在“手動(dòng)”有效，可以進(jìn)行點(diǎn)火、開閥、關(guān)閥等。該爐日常使用時(shí)，各燒嘴控制箱在“系統(tǒng)”狀態(tài)，點(diǎn)火等動(dòng)作由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)控溫時(shí)，PLC對(duì)比曲線溫度與各區(qū)實(shí)際爐溫，進(jìn)行PID運(yùn)算，通過輸出值自動(dòng)控制各燒嘴點(diǎn)火、小火、大火和?；鸬葎?dòng)作。各指示燈直觀地顯示相應(yīng)的各部分工作狀態(tài)。

3 燒嘴控制箱

各燒嘴控制箱都有一個(gè)獨(dú)立的PLC系統(tǒng)，與主控PLC系統(tǒng)交換數(shù)字量信息。

燒嘴控制箱“手動(dòng)”：多用于測(cè)試燒嘴配套各電氣件，各按鈕輸入有效?！包c(diǎn)火”輸入用于測(cè)試點(diǎn)火變壓器及點(diǎn)火棒，持續(xù)高壓點(diǎn)火2 s后停止；“小風(fēng)”輸入，風(fēng)閥開到25%，再次“小風(fēng)”輸入為復(fù)位信號(hào)，風(fēng)閥關(guān)至5%；“大風(fēng)”輸入，風(fēng)閥開到65%，再次“大風(fēng)”輸入為復(fù)位信號(hào)，風(fēng)閥關(guān)至5%。風(fēng)閥為三位置蝶閥，分別設(shè)置5%、25%和65%?！靶∪?xì)狻陛斎?，打開小燃?xì)怆姶砰y，持續(xù)10 s自動(dòng)復(fù)位；“大燃?xì)狻陛斎?，打開大燃?xì)怆姶砰y，持續(xù)10 s自動(dòng)復(fù)位。各按鈕自帶燈表示各電氣件的工作狀態(tài)。此外，UV火檢可用明火測(cè)試。

燒嘴控制箱“本機(jī)”：進(jìn)行點(diǎn)小火操作，依次自動(dòng)進(jìn)行開小風(fēng)、點(diǎn)火和開小燃?xì)狻Ｕ{(diào)整合適的小火空燃比（微調(diào)風(fēng)閥小風(fēng)開度并調(diào)節(jié)小燃?xì)夤苈返氖謩?dòng)閥），若火檢檢到有火則持續(xù)小火狀態(tài)并有“有火”指示，可以進(jìn)行“本機(jī)大火”操作，依次自動(dòng)進(jìn)行開大風(fēng)，開大燃?xì)?。調(diào)整合適的大火空燃比（微調(diào)風(fēng)閥大風(fēng)開度并調(diào)節(jié)大燃?xì)夤苈返氖謩?dòng)閥）。若火檢未檢到火則立即切斷大燃?xì)忾y和小燃?xì)忾y，風(fēng)閥復(fù)位，并發(fā)出“熄火”報(bào)警。

該爐正常使用時(shí)，各燒嘴控制箱“系統(tǒng)”，對(duì)各燒嘴控制通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

4 排煙系統(tǒng)

該爐采用爐后集中排煙方式。煙道內(nèi)裝有高溫?zé)熼y執(zhí)行器，用于自動(dòng)控制爐壓。爐壓變送器用于實(shí)時(shí)采集爐壓。爐壓自動(dòng)調(diào)節(jié)：爐壓變送器實(shí)時(shí)采集爐壓并輸出給PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)對(duì)比設(shè)定爐壓和實(shí)際爐壓進(jìn)行運(yùn)算，輸出信號(hào)給煙閥執(zhí)行器并調(diào)節(jié)煙閥開度，從而對(duì)爐壓進(jìn)行閉環(huán)控制。該爐正常使用時(shí)，建議爐壓控制在-10～10 Pa，爐壓設(shè)定值為0 Pa。爐壓超壓報(bào)警值設(shè)置為高于50 Pa，與低于-50 Pa。煙閥執(zhí)行器調(diào)節(jié)范圍設(shè)置10%～100%（與水平線夾角10°～90°）。該爐煙道內(nèi)（地下）裝有空氣預(yù)熱器，另配置兩支測(cè)溫?zé)崤迹↘型），實(shí)時(shí)測(cè)量預(yù)熱器前、后的煙氣溫度。該爐日常使用在高溫段時(shí)，要注意比較預(yù)熱器前、后的煙氣溫度，謹(jǐn)防預(yù)熱器燒壞。

5 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、配電柜、PLC控制柜、爐門爐車控制柜、助燃風(fēng)機(jī)控制柜、摻冷風(fēng)機(jī)控制柜、各燒嘴控制箱、各處傳感器和各處控制器等。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)除爐門升降、爐車進(jìn)出爐等以外的所有操作。本爐正常使用時(shí)，助燃風(fēng)機(jī)和摻冷風(fēng)機(jī)等處于“遠(yuǎn)程”，各燒嘴控制處于“系統(tǒng)”，各處控制器處于“遠(yuǎn)方”，即實(shí)現(xiàn)助燃風(fēng)機(jī)的啟停，摻冷風(fēng)機(jī)的啟停和各燒嘴的點(diǎn)火、小火、大火和?；鸬扔?jì)算機(jī)操作。

6 結(jié)語(yǔ)

概述了濟(jì)鋼臺(tái)車式加熱爐燃燒控制的系統(tǒng)組成、控制思想，并簡(jiǎn)述了燃燒控制系統(tǒng)的機(jī)理及主要控制方式。

參考文獻(xiàn)

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[2] 孫豐昌，樂愷，姜澤毅，等.智能控制算法對(duì)加熱爐爐溫控制研究[J].熱能與動(dòng)力工程，2009，24（3）：337-341.