轧钢加热炉热工自动化控制与节能

轧钢加热炉热工自动化控制与节能

郑军

山东钢铁股份有限公司莱芜分公司型钢厂山东省济南市钢城区271126

摘要：在信息技术的带领下我国的轧钢加热炉热工自动化技术也在不断的发展和完善，我国越来越多的钢铁企业都引进了轧钢加热炉热工自动化技术在原有的基础建设和技术改进项目中。为提高产品质量应该在轧钢加热炉热工自动化技术上有新的创新研究，为钢铁企业更好的发展奠定基础。

关键词：轧钢加热炉；自动化控制；节能

1引言

加热炉自动化控制和节能仍是我国冶金行业中的发展难题，也是热工专业人员必须攻克的难题之一。加热炉节能的方法多种多样，在选择加热炉时，必须要选用结构合理的加热炉型，还要耐高温、保温性好的材料，并且采用使用先进科学的技术和设备，这些都能提高加热炉节能效率和热工自动化控制具有重要的意义。

2加热炉自动化控制系统的组成

随着自动化控制水平的发展和提高，加热炉的自动化控制技术也取得了很大的进步。轧钢加热炉热工自动化控制的形式多种多样，但无论是哪种形式的加热炉，其核心都是由现场控制和操作站两部分组成。为了保证加热炉在各种环境和状态下，确保加热炉内的燃烧材料充分的燃烧，达到加热炉理想状态，因此，提高加热炉的热工自动化控制水平尤为重要。温度及磁烧控制系统、压力控制系统、换热器保护系统是加热器热工自动化控制的重要组成部分。

3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，应该严格控制空气与燃料之间的比例，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。一般而言，一定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，还要适当的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。

4压力控制系统

4.1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。

4.2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。

5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。

5.1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。

5.2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。

5.3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℃。

6实现加热炉节能运行效率的措施

6.1控制过剩空气系数

燃料气在燃烧的过程中无法在理论空气量中完成，需要在相应的过剩空气量基础上完成。燃料在燃烧中所使用的实际空气量与理论空气量的比就是过剩空气系数。如果该系数太大，那么烟气就会将较多的过剩空气热量带走。燃料性质、燃烧器性能、炉体密封性、加热炉自身的测控水平对过剩空气系数有直接影响。

6.2控制排烟温度

将节能涂料涂刷到加热炉上，使炉管自身对辐射的吸收率得到进一步提高，使排烟温度下降。将远红外线节能涂料涂刷到加热炉的受热面上，使受热面对辐射的吸收率得到进一步提高，并且涂层对红外线波的多次反复吸收，可以将其转化成内能进行传递，进而提高受热面对辐射热量的吸收能力[4]。同时还要结合负荷有效调节烟道挡板，烟道挡板主要是利用对加热炉负压的有效控制，对加热炉空气进入量进行有效调整，从而对燃烧器的燃耗情况进行调节。在加热炉工作的过程中，要合理的对合风、挡板开度进行调节，从而使火焰颜色呈蓝色。

6.3减少散热损失

有效降低热损失有两种方式:第一，在设计加热炉的时候加强对其炉内保温的设计，降低炉内的热损失，在炉内可以通过高温辐射材料，加强炉内的隔热能力，进而减少热量的散失。第二，定期检查并维修加热炉，尤其是使用时间较长的加热炉设备，避免在使用的过程中内部保温材料发生脱离，进而增加热量的散失

7结束语

为了有效的节约能源，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，能够有效的提高控制的精确度，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。

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(3):35~38.

[2]唐顺，韩枫，李朝祥，黄文.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(1):20~24.

[3]肖仕长.结合轧钢加热工艺和生产管理分析轧钢节能降耗措施及方法[J].四川冶金，2012(2):21~24.

[4]山巍巍.轧钢加热炉温度控制与节能[J].科技风，2010(2):192~193.