轧钢加热炉优化燃烧系统开发与应用

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1、轧钢加热炉优化燃烧系统开发与应用周本胜刘向阳唐荣彬吴剑雯（辽宁丹东屹欣科技有限公司）摘要：加热炉操作的优化燃烧系统具有热效率高，氧化烧损率低，加热炉寿命长、减排低碳环保和操作稳定等优点。工业试验表明：通常情况下，采用优化燃烧系统可在原氧化烧损的基础上降低氧化烧损率2%，节约煤气2.0%-5.0%。关键词：燃烧控制自动化加热炉1.引言1.1加热炉优化燃烧系统开发背景钢铁工业是国家最重要的材料和基础工业，担负着国民经济高速发展和国防安全所需钢铁材料的生产重任。随着经济的持续快速发展，国家倡导低碳节能环保这与我国目前的能源短缺状况存在巨大的矛盾，已经制约了

2、我国现代化的进程，必须降低生产能耗。钢铁行业其能耗在各行业中首屈一指，占总能耗的20%，而加热炉的能耗占钢铁能耗的25%。针对这种加热能耗关系，在保证生产正常进行的前提下，尽可能地降低钢坯的加热能耗可以使轧钢生产的总能耗得到最大程度的降低，因此如何提高加热炉的加热效率，优化加热炉的炉温控制和燃烧技术的更新对于冶金工业的节能降耗、降低生产成本、提高产品质量具有重要的现实意义。低能耗高效率的生产，已经成为目前冶金工业控制技术的重点和主要的研究方向。1.2轧钢加热炉现状轧钢加热炉的炉压变化频繁、空燃比难以抓取，对人工操作技术要求较高。轧钢加热炉燃烧燃料使用

3、的是高炉煤气,由于外网压力经常波动。炉内煤气燃烧的好坏将直接影响炉膛温度、出钢温度、燃烧热效率及氧化烧损率，因此燃烧控制环节亦是加热炉控制中最关键的环节之一。燃烧过程中的过氧燃烧，顾名思义燃烧过程中的氧气即助燃空气过量，燃烧过后剩余空气中的氧气与高温钢坯发生氧化反应，产生氧化铁皮即氧化烧损，在造成材料损失的同时带走了大量的热量，故而降低了加热炉燃烧的热效率和加热炉的有效产量。燃烧过程中的缺氧燃烧：这种燃烧状况是在燃烧过程中的燃气过量，使得炉膛内的助燃空气全部消耗，虽然降低了氧化烧损，却造成了煤气的浪费，使得过剩煤气从排烟孔排放到大气中，造成环境的污染

4、的同时也埋下了安全隐患。目前加热炉控制过程中频繁的出现过氧燃烧和缺氧燃烧，进而导致炉压不稳，出现炉膛进出口蹿火现象，空燃比难以维持在最佳状态，不但浪费了煤气，而且影响加热炉的产量。1.3加热炉优化燃烧系统开发目的丹东屹欣加热炉优化燃烧系统目的在于提高加热炉热效率、提高产品质量、节约燃气、减少残氧排放量以实现低碳生产、延长加热炉的使用寿命、减轻操作人员劳动强度等功能及指标。旨在对现有钢厂的加热炉燃烧系统进行控制技术优化并提升企业设备的技术功能和操作稳定等优点，已成为降低成本和增加经济效益的深受欢迎的项目之一。该技术已成功运用在国内数家钢铁企业。2.系统

5、设计指导思想加热炉优化燃烧的目的，主要是在保证加热炉各温度达到工艺要求，并在工艺条件允许的前提下，进行降低燃气的消耗和减少废气的排放。即在完成工艺指标的前提下进行节能降耗。加热炉生产必须要求计算机控制系统能够很好地保证生产过程的连续性、准确性、和实时监控性，而且要求接收及发送数据有一定稳定性及准确性，所有设备的自动化程度要高。加热炉的优化燃烧方案，首先应着重系统的可靠性、安全性和实用性，其次考虑系统的先进性及节能性，并在以上基础上提高系统的性价比。2.1可靠性加热炉在轧制生产中处于举足轻重的位置，它不仅要及时并稳定的给轧线提供高质量的温度，同时还尽可

6、能的降低能耗，以供给其它煤气使用设备。由于钢材需要被加热炉加热至工艺温度后方可进行轧制，所以加热炉的短时间中断都会给整个生产带来不可估量的损失。因此，必须将系统的安全性和可靠性（即稳定性）放在加热炉优化燃烧系统设计的首位。在硬件设备方面，加热炉优化燃烧系统与原控制系统中的加热炉烧炉控制部分相互独立，需要优化烧炉时切入优化燃烧系统实现智能燃烧，需要手动控制时可切换至本系统手动烧炉状态，也可切出本系统通过原有加热炉控制系统手动控制，完全不影响原系统正常操作。这样既满足了加热炉设备及工艺的特定要求，也实现了的加热炉烧炉控制和处理突发性事件的应急能力，确保加

7、热炉系统的安全性。为了确保硬件设备能够安全可靠的运行，还在软件编程设计上增添了多种报警保护功能，以进一步提高系统的安全性和可靠性。2.2实用性本系统为适应各种规模钢厂在生产管理的技术基本点面上要求循序渐进、逐步提高的情况，对加热炉的烧炉控制，设有手动和自动两种烧炉控制方式，两种烧炉控制方式之间，可实现无扰切换，保证系统的实用性。下位机通过配电器、变送器及信号隔离器或PLC模块输出等形式，将原DCS系统中加热炉检测仪表得到的诸如流量、温度、压力、阀门开度等检测信号进行数据采集，接受上位机访问并分析。上位机本系统两种烧炉模式，在手动烧炉操作模式下，上述检

8、测信号经过下位机运算处理后，将成为清晰而明确的生产参数，从而对加热炉生产过程起到了引导操作的作用。在自动烧炉