关于轧钢加热炉自动化节能控制的研究

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　　摘 要 为了有效节约能源，合理的控制加热炉燃料的有效燃烧，必须加强加热炉的热工自动化控制水平。热工自动化控制将计算机引入其中，能够有效提高控制的精确度，灵活操作，并实现加热炉多向控制系统同时操作，保证加热炉正常运行工作。与此同时，要综合考虑加热炉内的各种影响因素，对加热炉实现全面的热工自动化控制，并且要对不同类型的加热炉进行不同的考虑，合理的设置热工自动化控制水平和技术。
　　关键词 轧钢加热炉；热工自动化；控制与节能
　　导言
　　近年来，我国轧钢加热炉节能工作已经取得了很大的进步，许多加热炉从原来的等外炉和三等炉，跨入了一等炉和特等炉的行列。但许多加热炉的装备水平还很差，因此，加热炉节能依然是冶金企业热工专业人员的主要课题之一。加热炉节能的途径有许多种，选择合理的炉型结构，使用耐高温、保温性能好的新型耐火材料，采用先进的燃烧技术和燃烧装置等，都能取得明显的节能效果。但如何使各种节能措施得到充分的利用，合理地组织生产，加热炉实现热工自动化控制有着重要的意义。
　　1 加热炉自动化控制系统的组成
　　轧钢加热炉热工控制的形式有各种各样的，但核心是由现场控制单元和操作站两大部分组成，为确保加热炉在各种状态下，特别是在热负荷变化的动态过程中。保证燃料的合理燃烧，实现炉子的“最佳状态”。因此，提高加热炉的控制水平就显得尤为重要。近年来，随着计算机和自动化控制技术水平的不断提高和普及，在加热炉生产中的自动化控制方面也取得了非常大的成绩。加热炉热工自动控制一般由下面几个系统组成：①温度及燃烧控制系统；②压力控制系统；③换热器保护系统。此外，还有烟气含氧量分析，声光报警装置、彩色CRT显示终端及打印装置[1]。
　　2 温度及燃烧控制系统
　　一般情况下，轧钢加热炉各段的温度是均匀的、不变的。但是，如果轧钢加热炉出现问题或是其他问题时，为了满足生产的要求，加热炉的每一段的温度和材料都要发生改变。进入加热炉的空气和材料的比例也影响着加热炉内燃料的燃烧，若燃料过多，导致空气不足，则燃料燃烧会不充分，空气过多，产生的烟雾过多，炉内的热量会过分的丧失，热效率低。因此，应该严格控制空氣与燃料之间的比例，保证加热炉内的燃料充分燃烧。所以不管加热炉中的供热量如何变化，加热炉内的空气和燃料量的比例是不变的，而自动化控制对于控制这一比例是很容易的。一般而已，一定的热值的燃料都有相应的空气量。在加热炉中，若燃料是燃油，油的热值是稳定的，不会发生变化，而如果燃料是燃气的话，则会发生变化。比如，煤气在不同类型的加热炉中，煤气的密度和热值会发生变化。一般会选用华百指数测量方法，保证空气与煤气的比例。华百指数会根据煤气热值的变化而检测空气中的过剩系数，但实际上，燃烧控制主要是为了保持空气量与煤气量之间的比例，这个比例也可以说是固定的。如果加热炉较大时，为了节约燃料，还要适当减少钢坯在加热炉内的时间，控制好加热炉内的温度。如果加热炉内的燃料减少时，进入炉内的空气也要相应的减少，与炉内的燃料比例不能发生改变，与此同时，炉内上的最后一排烧嘴自动关闭，产量仍下降，进入炉内的空气和燃料数量又会减少，又相继的关闭倒数第二排烧嘴，以此类推。在燃料逐渐减少的过程中，应该保持烧嘴中的空气，防止烧嘴损坏[2]。
　　3 压力控制系统
　　3.1 炉压控制
　　炉膛内的压力控制是将压力控制在微正压水平上，目的是为了使炉膛内中充满高温，减少外面的冷空气进入炉膛，影响加热炉的正常运行。
　　3.2 助燃空气和煤气压力控制
　　助燃空气和煤气值一定要保持在设定的数值内。因为每一个烧嘴的工作是在适应的空气和煤气压力中，才能进行正常的工作，一个稳定的空气和煤气压力能够提高烧嘴工作效率，保证烧嘴正常工作。除此之外，当煤气压力的起伏大或是空气与煤气压力系统出现问题时，应该还设有煤气稳定压力装置和自动切断煤气供应的装置，保证加热炉的安全[3]。
　　4 换热器的保护
　　加热炉节能中，回收烟气的余热也是重要的措施。但余热回收器（换热器）的价格昂贵，在使用过程中，如果使用操作不当或是错误操作，都会造成换热器的损坏，因此要设置换热器的保护系统。目前，换热器的保护系统措施主要有三种，分别是放散热空气，控制稀释空气，防止硫化物腐蚀。
　　4.1 热空气放散
　　为了加热炉防止出现助燃空气的温度过高，温度过高会导致换热器的损坏，所以要有一个空气放散的系统装置，降低温度。换热器主要安装在加热炉的空气总管和换热器的出口之间。一般情况下，空气鼓散阀门都是关闭的，但温度到达之前的设定值时，放散阀门会自动打开，因此换热器的空气流量会增加，换热器温度降低，加热炉的工作运行也不会受到影响。
　　4.2 稀释空气控制
　　为了保证温度在换热器的安全设计范围内，需要控制进入换热器中的烟气量。向测点换热器前列管的温度，当温度上升到设定的数值时，自动引入冷稀释空气到换热器的前烟管中，降低温度。
　　4.3 防止硫化物腐蚀
　　当燃料中含有硫化物时，烟气中会含有水蒸气和硫等成分。这些硫化物会对换热器及其他装置产生腐蚀作用，影响加热炉和换热器正常工作。为了防止烟气温度过低，减少硫化物的腐蚀作用，一般会将换热器的烟气出口温度要超过320℃[4]。
　　5 结束语
　　为了节约能源，合理组织有效燃烧，必须加强加热炉的热工自动化控制。计算机参与热工自动化控制，有控制精度准确，操作灵活，并且可实现多项参数控制的特点，为加热炉全面实现自动化提供了有利条件。对于一座炉子是否要全面进行热工自动化控制，要综合各方面的因素。对于一些小的炉子，热工系统简单，采取一般的控制就能满足要求；对于比较大的炉子，加工系统复杂，可以考虑进行全面热工自动化控制。所以，应针对炉子本身的具体情况，因地制宜，合理地配置加热炉的热工控制水平。
　　参考文献
　　[1] 华建社，陈佳宜，杜金星.蓄热式轧钢加热炉热工分析[J].工业炉，2017，39（03）：35-38.
　　[2] 王超.轧钢加热炉热平衡测试分析[J].应用能源技术，2017，（02）： 42-44.
　　[3] 唐顺，韩枫，李朝祥，等.热轧轧钢加热炉热装制度的优化研究[J].安徽工业大学学报（自然科学版），2014，31（01）：20-24.
　　[4] 陈冠军，张忠结，陈军，等.首钢轧钢加热炉的节能[J].工业炉，2011， 33（01）：16-19.
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