加熱爐高精度燃燒控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉 軍

（承德鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 承德 067000）

通過(guò)對(duì)加熱爐進(jìn)行智能燃燒改造，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)該加熱爐煤氣熱值和全爐燃燒狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了加熱爐的生產(chǎn)率和熱效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益顯著。此外加熱爐高精度燃燒控制技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)加熱爐出鋼溫度在長(zhǎng)度與斷面上展開(kāi)了良好的管控，有效地提升了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。

1 加熱爐智能燃燒原理

加熱爐智能燃燒必須依據(jù)當(dāng)時(shí)精準(zhǔn)的爐膛溫度、爐壁溫度以及鋼坯表層溫度，第一時(shí)間調(diào)節(jié)燃料供應(yīng)數(shù)量與空燃比等成產(chǎn)指數(shù)，保證能源與經(jīng)濟(jì)指數(shù)能夠進(jìn)行完善。規(guī)劃加熱爐自動(dòng)管控體系主要應(yīng)用模糊邏輯方式，同時(shí)通過(guò)其他程序展現(xiàn)計(jì)算機(jī)的長(zhǎng)處，進(jìn)而保證自動(dòng)管控的效果。智能燃燒體系可以完成智能選取管控規(guī)律、智能調(diào)整生產(chǎn)指數(shù)、智能修改設(shè)定數(shù)據(jù)與智能學(xué)習(xí)管控邏輯演算等。

2 數(shù)字化爐的控制特點(diǎn)

2.1 數(shù)字化爐加熱的靈活性提高

以往的加熱爐在規(guī)劃時(shí)期已經(jīng)針對(duì)爐體展開(kāi)規(guī)劃，主要包含即預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)與均熱區(qū)，但是數(shù)字化爐能夠依據(jù)鋼坯各種加熱爐需求，將加熱爐劃分為眾多的空間，各個(gè)燒嘴能夠規(guī)劃成一個(gè)區(qū)域，同時(shí)能夠?qū)讉€(gè)燒嘴規(guī)劃成一個(gè)區(qū)域，所有區(qū)的大小通過(guò)生產(chǎn)工人依據(jù)所有鋼種加熱要求進(jìn)行規(guī)劃。

2.2 燒嘴管理系統(tǒng)決定了燒嘴的時(shí)序燃燒

在數(shù)字化爐的管控期間，所有燒嘴均是一個(gè)區(qū)域，能夠獨(dú)立的進(jìn)行管控，燒嘴管控體系依據(jù)兩兩燒嘴間距的時(shí)序燃燒時(shí)間與測(cè)算的熱負(fù)荷要求，進(jìn)而判定燒嘴燃燒的起止時(shí)間與過(guò)程時(shí)間，同時(shí)依照特定的次序進(jìn)行開(kāi)啟與終止所有區(qū)域內(nèi)燒嘴的工作狀態(tài)，通過(guò)此種燃燒方法，能夠良好的針對(duì)火焰的長(zhǎng)度進(jìn)行管控，確保爐內(nèi)物體受熱的勻?qū)嵍取?/p>

2.3 主要基礎(chǔ)燃燒控制功能

爐溫管控裝置主要包含2 種管控方式，分別為一級(jí)管控方式與二級(jí)管控方式。一級(jí)管控方式是借助施工人員設(shè)置溫度參數(shù)，二級(jí)管控方式是借助二級(jí)優(yōu)化管控體系自主進(jìn)行溫度調(diào)控。爐體內(nèi)部壓力管控，爐體內(nèi)部壓力的變動(dòng)能夠在一定程度上影響加熱爐的加熱效果，其是體現(xiàn)燃燒效果的關(guān)鍵參數(shù)，其管控效果與鋼坯的加熱效果關(guān)系比較緊密，通常條件下，爐體內(nèi)部的壓力在-50Pa 到50Pa 范圍內(nèi)，若是管控效果限制，爐體內(nèi)部壓力會(huì)高于0Pa。

若是爐體內(nèi)部壓力較大，會(huì)造成爐體內(nèi)的火涌出，燒毀周邊儀器，影響加熱爐的應(yīng)用效果。若是爐體內(nèi)部壓制較小，爐體外部的冷空氣會(huì)滲入爐體內(nèi)部，導(dǎo)致?tīng)t體內(nèi)部溫度低于要求值。針對(duì)此種現(xiàn)象，若是爐體內(nèi)部壓力超過(guò)正常范圍持續(xù)五十秒之后會(huì)停止工作。應(yīng)用調(diào)節(jié)煙道擋板開(kāi)度的方式能夠針對(duì)爐體內(nèi)部的壓力進(jìn)行管控，爐壓變送裝置裝設(shè)在爐體首端，但是煙道閘板管控裝置裝設(shè)在加熱爐的末端，爐壓變動(dòng)裝置與煙道閘板的間距較大，若想提升調(diào)整效率，需要將加熱爐助燃空氣流量數(shù)據(jù)當(dāng)作爐體內(nèi)壓力管控裝置輸送的前饋完善數(shù)據(jù)。

3 原加熱爐混合煤氣燃燒控制方法及存在問(wèn)題

加熱爐應(yīng)用的焦?fàn)t與轉(zhuǎn)爐混合煤氣通過(guò)煤氣加壓設(shè)備把焦?fàn)t煤氣與轉(zhuǎn)爐煤氣摻雜在一起施加壓力。良好的工作期間，若想確保加熱爐內(nèi)部壓力無(wú)波動(dòng)所有燃料進(jìn)行燃燒期間應(yīng)用半自動(dòng)方式，也就是說(shuō)設(shè)定其燃料數(shù)量與空燃比數(shù)值，計(jì)算機(jī)設(shè)備獨(dú)立完成助燃空氣元件開(kāi)度的調(diào)整，進(jìn)而針對(duì)爐體內(nèi)部溫度進(jìn)行管控。

混合煤氣燃燒期間空燃比是比較重要的指數(shù)，其需要借助人力進(jìn)行，依據(jù)焦?fàn)t與轉(zhuǎn)爐混合煤氣熱量參數(shù)的變動(dòng)，合理的應(yīng)用空燃比。焦?fàn)t與轉(zhuǎn)爐混合煤氣熱量參數(shù)則通過(guò)煤氣的熱值設(shè)備進(jìn)行計(jì)算。熱值設(shè)備中每段管路截面較小，半徑大概是2.5mm，當(dāng)時(shí)因?yàn)橹笆┕さ母蓴_，造成混合煤氣中出現(xiàn)眾多的粉塵與焦油，若是熱值設(shè)備的溫度較高，則此部分物質(zhì)可能出現(xiàn)凝固，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部管路阻塞，若是出現(xiàn)阻塞則能夠影響設(shè)備的應(yīng)用效果，導(dǎo)致熱值設(shè)備提供的相關(guān)數(shù)值準(zhǔn)確度較低。

想要良好的管控加熱爐內(nèi)部溫度必須處理好熱值設(shè)備問(wèn)題。就算在煤氣抽樣管路中裝設(shè)凈化設(shè)備，保證熱值設(shè)備內(nèi)部煤氣的純度，不過(guò)若是運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)仍舊會(huì)發(fā)生過(guò)濾設(shè)備阻塞的情況，造成熱值設(shè)備檢驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題。煤氣熱值設(shè)備呈現(xiàn)的數(shù)值無(wú)法當(dāng)作后續(xù)工作的基礎(chǔ)。所以，空燃比的選用通常情況下需要通過(guò)施工人員依據(jù)實(shí)際工作情況進(jìn)行判定，無(wú)法確保燃料的燃燒質(zhì)量。通過(guò)針對(duì)別的工廠加熱爐的工作情況進(jìn)行查看，應(yīng)用煤氣配比與煙氣中氧氣的混合煤氣燃燒智能管控工藝，科學(xué)獨(dú)立的判定空燃比指數(shù)，保證煤氣能夠自動(dòng)燃燒，進(jìn)而縮減加熱煤氣的損耗，提升生產(chǎn)效率，從而提升公司的經(jīng)濟(jì)收益。

4 加熱爐高精度燃燒控制技術(shù)的研究與應(yīng)用

4.1 控制目標(biāo)

借助煤氣分路總管壓力管控體系，確保煤氣分路總管壓力變動(dòng)較小，保證煤氣流量和爐體內(nèi)部溫度的串級(jí)管控、煤氣流量和空氣流量比值的管控，確保燃燒體系能夠自動(dòng)管控，保證加熱爐能夠長(zhǎng)時(shí)間處于平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。借助熱值補(bǔ)償管控體系，針對(duì)開(kāi)關(guān)開(kāi)度展開(kāi)良好的補(bǔ)償，借助殘氧管控，判定任何時(shí)間最佳空燃比，保證體系能夠持續(xù)處于消耗的燃燒位置，進(jìn)而良好的提升加熱爐的加熱效果，并且降低氧化損傷，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

4.2 煤氣熱值補(bǔ)償系統(tǒng)

借助以往的數(shù)值，針對(duì)煤氣熱值差異、煤氣開(kāi)關(guān)開(kāi)度補(bǔ)償數(shù)值，應(yīng)用信息發(fā)掘的方法，構(gòu)建熱值補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。若是煤氣熱值出現(xiàn)差異期間，借助三維圖形判定煤氣開(kāi)關(guān)的補(bǔ)償值。結(jié)合別的干擾條件，稍稍調(diào)整三維圖形指數(shù)?？杖急裙芸匮b置屬于雙閉環(huán)串級(jí)管控，能夠給予較好的空燃比，煤氣熱值補(bǔ)償裝置依據(jù)熱值變動(dòng)針對(duì)煤氣開(kāi)關(guān)展開(kāi)補(bǔ)償。爐體內(nèi)部溫度跳動(dòng)設(shè)備應(yīng)用溫度測(cè)量數(shù)據(jù)和溫度規(guī)劃數(shù)據(jù)的差異展開(kāi)不間斷的調(diào)控，將爐體內(nèi)部溫度調(diào)控設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)和空氣流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)高壓修正，然后將此數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝饬髁繑?shù)據(jù)并展開(kāi)對(duì)比，通過(guò)高選裝置選擇較大的數(shù)值，之后和經(jīng)過(guò)空氣流量具體測(cè)量數(shù)值通過(guò)溫壓處理，然后轉(zhuǎn)換為煤氣相關(guān)數(shù)值展開(kāi)對(duì)比，借助低選裝置選擇較小的數(shù)值，應(yīng)用此種方式將爐溫調(diào)控設(shè)備輸出的參數(shù)和煤氣流量具體測(cè)量的數(shù)值通過(guò)溫壓修正之后數(shù)值的正偏置后展開(kāi)對(duì)比，應(yīng)用低選設(shè)備選擇較小的數(shù)值，然后把得出的數(shù)值和經(jīng)過(guò)空氣流量具體檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)溫壓修正轉(zhuǎn)換的煤氣信號(hào)正偏置后的數(shù)值展開(kāi)對(duì)比，借助高選裝置選擇較大的數(shù)值，之后經(jīng)過(guò)溫度前饋參數(shù)修正后當(dāng)作空氣流量的參數(shù)值。

4.3 其他措施

首先，優(yōu)化爐板坯溫檢測(cè)與傳遞。提到熱裝溫度連線檢測(cè)設(shè)備數(shù)量，把所有鑄坯裝爐溫度展開(kāi)檢查，同時(shí)傳遞到L2 融入到所有板坯溫度。進(jìn)入爐體內(nèi)部溫度的精確性同樣帶動(dòng)了板坯加熱溫度的精確性，良好的規(guī)避了冷熱坯同時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象，加熱溫度不能良好的進(jìn)行管控，因此需要依據(jù)板坯溫度較低加熱溫度較高的情況進(jìn)行管控。

其次，進(jìn)行低溫加熱技術(shù)測(cè)驗(yàn)，完善成品溫度，創(chuàng)建精度較高、溫度較低的加熱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與施工要求。若是鋼板級(jí)別較低，譬如Q235B/C/D、Q345B/C/D、A36Ti 與AH32 船板，同時(shí)厚度大于12mm，成品鋼的溫度需要管控在1140℃到1170℃范圍內(nèi)；若是級(jí)別較高，則成品鋼的溫度需要管控在1170℃到1200℃之間；如果軋制寬度數(shù)值高于3700mm，依據(jù)具體狀況，成品鋼的溫度需要增加十到三十?dāng)z氏度，并且爐體內(nèi)部溫度也隨之增加，若是軋制厚度小于12mm，依據(jù)軋制狀況逐步提升爐體內(nèi)部溫度，若是軋制厚度為6mm，則此時(shí)的成品鋼溫度需要管控在1260℃到1300℃之間。若是想確保厚度為250mm 與300mm 的冷坯持續(xù)出產(chǎn)，加熱固定時(shí)間之后將溫度管控到1150℃到1180℃之間，二次加熱的溫度需要管控在1200℃到1250℃，均熱位置溫度需要管控在1210℃到1240℃之間；加工期間設(shè)定的長(zhǎng)度是2500mm 到2800mm 之間的短坯受冷期間，必須良好的處理溫度較低的軋制施工期間首端與末端黑印導(dǎo)致的變形情況，爐體中出現(xiàn)短板坯期間，操作必須事先判定所有位置是否存在裝鋼指令、出鋼指令、爐體容積與激光信號(hào)，然后單獨(dú)將無(wú)出鋼指令、無(wú)裝鋼指令進(jìn)行標(biāo)記，板坯位于出鋼激光方位后，應(yīng)用所有出鋼間距完成踏步與高位燒鋼操作，能夠良好的降低板坯和水梁碰觸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的首段與末端黑印問(wèn)題。此外，編制加熱爐溫度首先管控標(biāo)準(zhǔn)。由于加熱爐裝設(shè)數(shù)量較多，各種型號(hào)、類型發(fā)生混合安裝期間，必須依據(jù)技術(shù)首先管控制度開(kāi)展溫度管控。

4.4 風(fēng)機(jī)變頻與支路閥門開(kāi)度閉環(huán)控制與優(yōu)化

加熱爐應(yīng)用多點(diǎn)供熱與多方位溫度管控的方法，進(jìn)而保證能夠符合各種物質(zhì)的加熱需求，所以各個(gè)位置的調(diào)控開(kāi)關(guān)的型號(hào)和閥門開(kāi)度存在差異。調(diào)節(jié)和生產(chǎn)整理的數(shù)據(jù)顯示，個(gè)別供熱位置中選擇最大開(kāi)度需要的分路調(diào)控原件，其調(diào)控區(qū)間在百分之五十到百分之八十之間，和變頻風(fēng)機(jī)結(jié)合工作的效用比較顯著，節(jié)能效果顯著。所以，在體系中組建調(diào)節(jié)閥元件開(kāi)度管控裝置，在最大數(shù)值需要分路的調(diào)節(jié)開(kāi)度管控在百分之五十到百分之八十之間，此時(shí)和風(fēng)機(jī)變頻頻率調(diào)控組成閉環(huán)管控，確保所有位置生產(chǎn)必須具備的風(fēng)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加熱爐智能燃燒控制可以合理地控制爐內(nèi)空燃比，減少燃料的損耗，保證加熱質(zhì)量，所以相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)智能控制技術(shù)的深入研究，加強(qiáng)該技術(shù)在加熱爐中的應(yīng)用，并不斷提升維護(hù)能力，確保此項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮最大效能。