浅谈如何对轧钢加热炉热工进行自动化控制

来源:用户上传      作者: 刘金龙

　　【摘要】 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。
　　【关键词】 加热炉 自动化控制
　　
　　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。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,还有烟气含氧量分忻、声光报警装置、彩色CRT显示终端及打印装置。
　　2、温度及燃烧控制系统
　　轧钢加热炉在正常生产的情况下,各段的温度是均匀不变的。但是,当轧机出现故障或其它的情况时,为满足加热工艺的要求,炉子各段的温度和燃料的供应都得作出相应的变化。
　　进入炉内的空气和燃料量的比例,直接影响燃料的燃烧。空气不足,燃烧不完全;燃耗增加,热效率低;空气过量,烟气量增加,又会从炉内带走大量的热,热效率也不高。因此,应选择正确的空气过剩系数,以保证燃料在加热炉内进行充分的燃烧。所以,当加热炉的供热量发生变化时,进入加热炉的空气和燃料流量的比例应保持不变。而自动控制很容易实现这项功能。
　　一定热值的燃料有其相应的理论空气供应量,在燃油加热炉中,油的热值(对同一加热炉)是基本不变的。但对燃气加热炉,特别是对以高炉、焦炉混合煤气为燃烧的加热炉,煤气的热值和密度是经常变化的为确保空气和煤气按一定比例燃烧,有必要进行华百指数(热值)测量。华百指数是当煤气热值和密度发生变化时,校正空气过剩系数的。实际上,燃烧控制是维持空气量和煤气的热值之间,有一个固定的比例。
　　在较大型的炉子上,为了节省燃料,减少钢坯在内高温区的停留时间,防止钢坯脱碳和减少氧化烧损。炉子的温度的控制, 还可以采取切断烧嘴排数的方法来实现。当炉子产量下降,进入炉内的空气量和燃料量降到某一值时,炉子上的最后一排烧嘴自动关闭;产量继续下降,进入炉内的空气量和燃料量降到又一值时,自动关闭后面倒数第二排烧嘴。但是,在切断燃料供应量,应保持烧嘴中有一定的空气时,防止烧嘴损坏。
　　3、压力控制系统
　　(1)炉压控制
　　炉膛的压力控制是将其压力控制在微正压水平上,主要是为了使高温炉气充满炉膛,防止外部冷空气吸入,影响炉子正常工作。
　　(2)助燃空气和煤气压力控制
　　助燃空气和煤气压力要保持在设定值上。这是因为每种烧嘴都是在一定的空气和煤气压力范围内工作的,稳定的空气和煤气压力能保证烧嘴发挥最佳的工作性能。
　　在煤气压力波动特别大的地方,以及空气和煤气供应系统现故障的时候,还应有煤气稳压装置和自动切断煤气供应的功能,以保证炉子能安全生产。
　　4、换热器的保护
　　烟气的余热回收是一项加热炉节能的有力措施。但余热回收装置――换热器,其价格昂贵,使用过程中,使用不当容易损坏,因此,应设置换热器自动保护系统。换热器的保护措施主要有下面三种:热空气放散、稀释空气控制、防止硫化物腐蚀。
　　(1)热空气放散。为避免炉子的助燃空气温度过高,换热器由于温度太高引起损坏,要求有一个空气放散系统,在炉子空气总管和换热器空气出口之间的某一个位置放散空气。
　　通常,空气放散阀门是关闭的,当助燃空气预热温度上升到设定值时,放散阀门打开,这时流经换热器的空气量增加了。这样,使换热器的壁温下降,又不影响炉子的正常工作。
　　(2)稀释空气控制。为了不超过换热器的安全设计极限,必要时控制烟气进入换热器的温度,用热电偶检测换热器前列管管壁的温度,当温度上升到设定值时,自动向换热器前的烟道内引入冷稀释空气降低烟气温度,从而降低换热器管壁温度,达到保护换热器的目的。
　　(3)防止硫化物腐蚀。使用含有硫成份的燃料时,烟气中含有水蒸汽和硫的燃烧产物。这些硫化物的温度达到露点时,会粘在换热器的表面,腐蚀和堵塞换热器,影响它的正常工作。
　　为避免烟气温度过低,烟气中的硫化物腐蚀换热器,必须将换热器的烟气出口温度控制在320℃以上,而炉子产量低时,烟气往往会在这个温度之下。这种控制是让一定的助燃空气通过换热器的旁路管道,降低换热器的热交换,不致烟气温度太低。
　　5、其它控制
　　加热炉的热工自动化控制除了上述几项主要控制系统外,还有烟气中含氧量分析装置,彩色CRT显示终端和打印装置等。
　　烟气中含氧量的多少可以反映燃烧在炉膛内的燃烧情况,从而检验加热炉是否吸冷风,以及空气过剩系数是否取得合适。
　　彩色CRT显示终端装置,可显示大量有关炉子的工作画面和各种工艺参数。工作画面能直观反映炉子的实际工作情况及生产的各种数据.还可以通过安装在炉子上的电视摄影设备,操作者在操作室内了解炉子的生产情况。炉子区域的电视回路还可与整个轧钢厂的控制中心联络,给全厂各区域的协调生产提供了方便。
　　打印装置,打印在一定时间范围内炉子当时的各种情况报表,有利于生产统计工作。
　　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,要综合各方面的目素。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。

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