摘 要:随着冶炼技术的进步和经济的飞速发展,我国冷轧加热炉的节能工作取得了很大进步。尽管许多加热炉由原来的三等炉与等外炉,跨入了特等炉和一等炉的行列。但是很多加热炉装备的水平还比较差。所以说,加热炉节能技术依然是冶金行业热工专业技术人员需要研究的主要课题之一。笔者结合多年的实际工作经验与现代先进的科学技术,谈一下冷轧加热炉热工的自动化控制这一问题。
关键词:加热爐;热工;自动化控制
1 加热炉的自动化热工控制系统的构成
冷轧加热炉有多种多样的热工控制形式,其核心都是由操作站与现场控制单元两部分构成。为了确保加热炉在热负荷变化的动态过程中以及各种状态下能够保证合理燃烧燃料,从而让让炉子达到最佳状态,就要尽最大努力的提高加热炉的自动化控制水平。
近几年来,随着自动化控制与计算机技术水平的迅速普及与提高,在加热炉的生产中自动化控制水平取得了巨大的成绩。组成加热炉热工自动控制的系统主要有以下三个:压力控制系统、温度与燃烧控制系统与换热器保护系统。另外,还有声光报警装置、烟气含氧量分析装置、彩色CRT显示终端与打印装置。
2 加热炉的温度和燃烧控制系统
在正常情况下,冷轧加热炉各段的温度根据工艺参数设定。然而当有设备发生故障或出现其他情况时,为满足加热工艺要求,加热炉各段燃料与温度的供应都需要作出相应变化。
燃料燃烧的影响因素是进入炉内的燃料量与空气的比例。如果空气不足,会导致不完全燃烧;如果空气过量,会导致烟气增多,从炉内带走大量的热,降低热效率。因此,要选择正确的空气过剩系数,从而保证在加热炉内的燃料充分燃烧。所以,当加热炉的供热量出现变化时,应保持加热炉里的燃料与空气流量保持恒定的比例。自动控制技术能够很容易实现此项功能。
一定热值的燃料的空气供应量是一定的,在燃油加热炉内,对于同一加热炉,油的热值基本不变。但是燃气加热炉,特别是以焦炉、高炉混合煤气做燃料的加热炉,煤气的密度和热值是经常变化的。为了保证煤气与空气按要求的比例燃烧,就要进行华百指数测量。华百指数是煤气热值与密度变化时,用于校正空气过剩系数的。实际上,燃烧控制用于维持空气量与煤气热值之间,有固定的比例。
在较大的加热炉上,为了尽可能的节省燃料,减少钢带在内高温区停留的时间,从而防止钢带脱碳并减少氧化烧损。实现炉子温度的控制,还可以采用切断烧嘴排数的办法。这样,当炉子的产量下降后,进入炉内的燃料量与空气量降到某一值时,就会自动关闭倒数第二排的烧嘴。因此,在切断燃料供应量的同时,要保持烧嘴中有一定的空气,从而防止烧嘴损坏。
3 加热炉的压力控制系统
加热炉的压力控制系统包括炉压控制系统与助燃空气与煤气压力控制系统。首先谈炉压控制。炉膛压力控制就是把它的压力控制在微正压水平上,从而让高温炉气在炉膛里充满,防止炉膛吸入外部的冷空气,影响炉子的正常工作。其次谈助燃空气与煤气的压力控制。助燃空气与煤气的压力应保持在设定的控制值上。这是由于每一种烧嘴都是在特定的空气与煤气的压力范围内工作,只有稳定的煤气与空气压力才能保证烧嘴发挥出最佳工作性能。在煤气压力波动非常大的地方,以及煤气与空气供应系统出现故障时,还需要有煤气稳压装置与自动切断煤气供应的功能,从而保证炉子安全生产。
4 保护换热器的主要措施
回收烟气的余热是加热炉节能的一项有力措施。但是换热器作为余热回收装置,价格昂贵,而且在使用过程中,如果使用不但,容易造成损坏。因此,应设置自动保护换热器的系统。保护换热器的措施主要有以下三种:稀释空气的控制、热空气放散与防止硫化物的腐蚀。
首先谈一下稀释空气的控制。在设备运行过程中,为了不超过安全设计极限(换热器的),在必要时要控制住进入换热器的烟气的温度,为此,需要用热电偶检测换热器前列管的管壁温度,当前列管管壁的温度上升到设定值时,就需要自动向烟道内(换热器前的)引入冷稀释空气,从而降低烟气的温度,进而降低管壁温度(换热器的),起到保护换热器的作用。
其次谈一下热空气的放散。在设备运行过程中,为了避免炉子中出现温度过高的助燃空气,从而导致换热器因此引起的损坏,就要求安装一个空气放散系统设备,在换热器空气出口与炉子的空气总管之间的某一部位放散空气。一般情况下,空气放散的阀门是关着的,当助燃空气的预热温度上升到设定值时,自动打开放散阀门,这样流经换热器的空气就增加了。从而降低了换热器的壁温,但又不影响加热炉的正常运转。
第三谈一下防止硫化物的腐蚀。在加热过程中使用含有硫的燃料时,烟气中就会含有水蒸气与硫的燃烧产物。当硫化物的温度达到露点,就会粘在换热器的表面,从而堵塞与腐蚀换热器,影响它的正常运行。为了避免这种现象发生,就要把换热器的烟气出口温度控制到三百二十度以上,当炉子的产量低时,烟气就会在这个温度下面。这种控制方法让一定的助燃空气经过旁路管(换热器的),从而降低换热器的热交换,这样就不至于烟气的温度太低。
除了上述控制外,加热炉热工自动化控制还有烟气含氧量分析装置,声光报警装置,CRT显示终端与打印装置等等,在此就不再一一赘述。为了节约能源,必须加强热工自动化控制。用计算机参与该项控制,能做到操作灵活、精度准确,并且可以做到多项参数控制,从而为加热炉的全面自动化提供有利的条件。