連續(xù)退火爐輻射管的燃燒調(diào)整

范超

摘 要：針對(duì)燃?xì)廨椛涔茈姶砰y堵塞、燃燒廢氣中殘余CO值偏高、燃燒效率低的問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)燃燒調(diào)整過(guò)程，增加火焰監(jiān)測(cè)器等手段降低了廢氣中的殘余CO值，提高燃燒效率。旨在為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：輻射管；燃燒；調(diào)整；效率

1 概況

新鋼連續(xù)退火爐加熱區(qū)采用燃?xì)廨椛涔軐⑺彳垯C(jī)組冷硬卷由常溫加熱至再結(jié)晶退火溫度，降低帶鋼強(qiáng)度并提高其塑形，以獲得更好的力學(xué)加工性能。加熱區(qū)分為加熱段和均熱段，分別布置了334個(gè)和18個(gè)W型燃?xì)廨椛涔堋?/p>

2 輻射管工作原理

混合煤氣和預(yù)熱后的助燃空氣經(jīng)燒嘴點(diǎn)火電極放電點(diǎn)火后在輻射管體內(nèi)燃燒，產(chǎn)生650℃的高溫廢氣通過(guò)換熱器與助燃空氣入口處的常溫助燃空氣換熱后由廢氣風(fēng)機(jī)抽至相應(yīng)的集氣室。常溫助燃空氣經(jīng)過(guò)換熱后溫度升至450℃，與混合煤氣一起點(diǎn)燃后可以獲得更好的燃燒效果。

混合煤氣由轉(zhuǎn)爐煤氣（熱值約KJ/m3）和焦?fàn)t煤氣（熱值約KJ/m3）按 的 配比混合，以達(dá)到爐子設(shè)計(jì)公司Fives Stein煤氣熱值7500KJ/m3的要求。W型輻射管燃燒方式為ON-OFF控制，板溫控制程序在不同的加熱模式下向加熱區(qū)352個(gè)輻射管燒嘴控制單元（BCU）發(fā)送點(diǎn)火或關(guān)閉信號(hào)，以達(dá)到實(shí)時(shí)所需加熱量的動(dòng)態(tài)控制效果。通常以檢測(cè)輻射管燃燒后廢氣中殘氧量的方式來(lái)判斷整個(gè)燃燒狀態(tài)，一般情況下將殘氧量控制在3.8%～4.2%之間，燒嘴可以獲得最佳的燃燒效果，此時(shí)燃燒溫度最高且廢氣中殘留的CO值少，安全節(jié)能。

燃?xì)廨椛涔苡蔁炜刂茊卧狟CU（Burner control unit）控制其點(diǎn)火動(dòng)作，一次完整的自動(dòng)燃燒過(guò)程，共有4次電磁閥動(dòng)作。工作程序?yàn)椋篴.空氣電磁閥開啟，吹掃輻射管。b.煤氣電磁閥開啟，同時(shí)點(diǎn)火電極放電，產(chǎn)生火焰。c.煤氣電磁閥關(guān)閉，火焰熄滅。d.空氣電磁閥關(guān)閉，輻射管為準(zhǔn)備狀態(tài)。在加熱區(qū)輻射管的操作畫面上可以看見(jiàn)輻射管依次顯示為初始狀態(tài)白色→藍(lán)色a→綠色b→藍(lán)色c→白色d。

正常生產(chǎn)時(shí)，點(diǎn)火成功，窺視孔可見(jiàn)藍(lán)色火焰；火焰熄滅時(shí)可見(jiàn)暗紅色的輻射管本體。

3 輻射管燃燒調(diào)整及故障分析

3.1 燃燒調(diào)整現(xiàn)狀

新鋼連續(xù)退火機(jī)組于2011年8月熱負(fù)荷試車，整個(gè)爐區(qū)RTF、SF輻射管本體及相關(guān)管道系統(tǒng)安裝集中在2011年1月至3月，之后進(jìn)行了一系列的輻射管燃燒調(diào)整。在長(zhǎng)期生產(chǎn)過(guò)程中，由于混合煤氣配比發(fā)生變化，熱值波動(dòng)，輻射管煤氣及助燃空氣電磁閥堵塞，流量調(diào)節(jié)螺母松動(dòng)等一系列問(wèn)題均會(huì)給輻射管的燃燒效果帶來(lái)巨大影響，過(guò)量的CO不但會(huì)造成能源浪費(fèi)，還會(huì)在高溫環(huán)境下的廢氣管道中燃燒，過(guò)度消耗和損壞設(shè)備。2013年12月起，對(duì)連續(xù)退火機(jī)組的輻射管重新進(jìn)行了系統(tǒng)的燃燒調(diào)整。

3.2 燃燒調(diào)整過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題

（1）空氣壓差普遍偏低，大多只有標(biāo)準(zhǔn)值（30/40/50mbar）的一半，個(gè)別壓差極低，造成燒嘴殘余CO含量極高。

分析：空氣壓差是燃燒調(diào)整的基礎(chǔ)，其正確才能順利進(jìn)行后續(xù)廢氣殘氧量、CO值的調(diào)節(jié)。壓差是氣體介質(zhì)通過(guò)流量孔板前后的壓力差，與流量是對(duì)應(yīng)的換算關(guān)系，調(diào)節(jié)壓差即調(diào)節(jié)流量大小。

考慮到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中空氣流量波動(dòng)至低位，煤氣流量波動(dòng)至高位或成分發(fā)生變化的可能性（ON-OFF控制、煤氣及空氣電磁閥不斷開關(guān)，燃燒熱量需求的不斷改變），空氣壓差不能偏小，以保證安全及減少CO的過(guò)剩量。

殘氧量過(guò)低，燃燒不充分，火焰溫度低，燃燒效率低下；過(guò)剩的CO，可能與廢氣管道內(nèi)氧氣在高溫狀態(tài)下發(fā)生二次燃燒。比如廢氣管道密封性差，管道負(fù)壓帶入氧氣；輻射管熱交換器內(nèi)漏，助燃空氣通過(guò)熱交換器直接進(jìn)入廢氣管道，而沒(méi)有全部進(jìn)入燒嘴與混合煤氣燃燒。

（2）廢氣溫度偏高

分析：2013年12月16日晚班生產(chǎn)厚料時(shí)，由于E1換熱器前廢氣溫度高報(bào)690℃以上，E1前廢氣管道空氣稀釋閥開度100%，導(dǎo)致煤氣安全閥跳3次，自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)管道燒紅。廢氣管道溫度報(bào)高仍需關(guān)注，當(dāng)多個(gè)熱電偶溫度報(bào)高或某一層輻射管出現(xiàn)鎖死后應(yīng)該通知檢修維護(hù)方到現(xiàn)場(chǎng)檢查。

如發(fā)現(xiàn)集氣室壓力報(bào)高（管道負(fù)壓不夠大）或廢氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，爐子應(yīng)適當(dāng)降低速度、減緩加熱需求，使得產(chǎn)生的高溫廢氣能夠迅速、及時(shí)被抽出而不會(huì)影響輻射管的正常燃燒，同時(shí)也保護(hù)設(shè)備、延長(zhǎng)管道壽命；另確認(rèn)預(yù)熱段循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和轉(zhuǎn)速是否正常。

（3）數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，電流值波動(dòng)較大

分析：正常情況下廢氣溫度一般保持在600℃～700℃，此時(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，能較全面的反映輻射管常態(tài)燃燒的基本狀況。在調(diào)試時(shí)，F(xiàn)ives Stein公司建議采用點(diǎn)火控制的新技術(shù)，即通過(guò)每一個(gè)輻射管點(diǎn)火電極與接地線形成的回路，以此產(chǎn)生的電流值來(lái)作為該輻射管的燃燒狀態(tài)依據(jù)。但新技術(shù)采用后，電流值普遍波動(dòng)大，輻射管容易故障報(bào)紅。在試行一段時(shí)間后，決定重新采用之前的技術(shù)，安裝額外的火焰監(jiān)測(cè)器，便于捕捉火焰光波，且反饋電流值十分穩(wěn)定。該火焰檢測(cè)器能確保輻射管燃燒過(guò)程穩(wěn)定，電流值基本穩(wěn)定在25μA，但一定程度上掩蓋了輻射管燃燒效率的好壞。所以必須通過(guò)燃燒調(diào)整進(jìn)一步確認(rèn)殘氧量。

（4）常見(jiàn)報(bào)錯(cuò)故障診斷

報(bào)錯(cuò)數(shù)字1→停止燃燒后仍有火焰信號(hào)，說(shuō)明閥體有漏或是元器件故障；報(bào)錯(cuò)數(shù)字2→點(diǎn)火失敗，說(shuō)明點(diǎn)火電極積碳或是煤氣空氣閥故障；報(bào)錯(cuò)數(shù)字4→未檢測(cè)到火焰信號(hào)，說(shuō)明電流值μA過(guò)低，輻射管燃燒狀態(tài)十分不穩(wěn)定。

4 燃燒調(diào)整流程

（1）確認(rèn)廢氣分析儀和壓差計(jì)完好，檢查燒嘴各個(gè)元件完好、如缺失進(jìn)行記錄。

（2）檢測(cè)設(shè)備均校零，壓差計(jì)測(cè)試前應(yīng)檢查軟管是否松動(dòng)并校零。

（3）連接壓差計(jì)→手動(dòng)吹掃→打開兩個(gè)空氣閥門→調(diào)整壓差（30/40mbar）并記錄→用扳手稍緊固螺母→關(guān)閉閥門。

（4）打開廢氣管螺母→手動(dòng)點(diǎn)火→廢氣分析儀START→待電流值顯示后進(jìn)行廢氣分析→時(shí)長(zhǎng)推薦不超過(guò)1分半。

（5）根據(jù)殘氧量調(diào)節(jié)煤氣流量閥（3.8%～4.2%）

殘氧量高：5% 或者更大→增大煤氣

殘氧量低或CO值不為0→減小煤氣。

注意調(diào)節(jié)的目標(biāo)方向是否與殘氧量的變化趨勢(shì)一致，否則應(yīng)稍停留觀察或重新進(jìn)行此次燃燒調(diào)整。廢氣分析開始30秒至1分半，數(shù)值相對(duì)穩(wěn)定；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫度過(guò)高，廢氣分析儀管會(huì)被燒紅，影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語(yǔ)

連續(xù)退火爐加熱區(qū)燃?xì)廨椛涔艿娜紵{(diào)整對(duì)于降低煤氣消耗，提高生產(chǎn)安全性有著重要作用，經(jīng)過(guò)固定空氣壓差、增加火焰監(jiān)測(cè)器、改進(jìn)調(diào)整調(diào)整過(guò)程等手段使得輻射管燃燒效果更佳。通過(guò)燃燒調(diào)整后，連續(xù)退火爐加熱區(qū)集氣室的殘余CO值水平從2013年的3000ppm左右降至目前的700ppm左右，煤氣消耗得到大幅度的降低，且燃燒效率提高。

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