蓄熱式軋鋼加熱爐燃燒質(zhì)量優(yōu)化控制研究

霍立偉

（邢臺(tái)鋼鐵有限責(zé)任公司，河北 邢臺(tái) 054000）

軋鋼加熱爐作為鋼鐵企業(yè)的一個(gè)重要的能耗設(shè)備設(shè)施。在資源不斷的枯竭，環(huán)保意識(shí)提升下，政府對(duì)于淘汰較為落后的產(chǎn)業(yè)越來越重視，為了能夠使得加熱爐節(jié)能，且能夠提升燃燒質(zhì)量，蓄熱式燃燒技術(shù)得到了很廣泛的應(yīng)用。

1 軋鋼加熱爐概述

在進(jìn)行軋鋼加熱爐設(shè)計(jì)的過程中，需要嚴(yán)格的按照業(yè)務(wù)環(huán)境和業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加熱爐的選擇，需要把投資計(jì)劃、鋼種以及規(guī)格的生產(chǎn)，還有燃料的種類，再加上能耗和加熱溫度等結(jié)合起來，需要對(duì)軋鋼加熱爐的結(jié)構(gòu)和線管進(jìn)行一定的了解并明確，這樣才能夠確保軋鋼加熱爐達(dá)到節(jié)能效果。若是企業(yè)根據(jù)低熱值氣體和更常規(guī)的鋼加熱，就需要選擇雙空氣和儲(chǔ)氣罐。若是能夠保障生產(chǎn)達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，就需要選擇傳統(tǒng)的熱交換器。若是企業(yè)擁有的是不同類型的天然氣，就需要結(jié)合不同業(yè)務(wù)的進(jìn)行選擇。需要對(duì)爐子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行明確，明確爐子的基本特性后，利用大型冶金企業(yè)的加熱質(zhì)量需求和軋機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行確定，質(zhì)量需要注意節(jié)能減排帶來的影響。

2 蓄熱式加熱爐存在的問題

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，蓄熱式軋鋼加熱爐得到了廣泛的應(yīng)用。鋼鐵企業(yè)的工作人員和技術(shù)人員，對(duì)蓄熱式燃燒技術(shù)的研究越來越透徹，但在具體應(yīng)用過程中也出現(xiàn)了諸多不足。如新建立的蓄熱式加熱爐，它的實(shí)際造價(jià)成本過高，而且蓄熱體很容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，實(shí)際波動(dòng)過大且不容易進(jìn)行調(diào)節(jié)。各種設(shè)備的管道眾多，實(shí)際結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，維修的費(fèi)用成本也很高。隨著深入推廣，實(shí)際的應(yīng)用也遇到了很多的問題，蓄熱式加熱爐實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間過于短暫，實(shí)際應(yīng)用過程中存在的問題也是無法避免的。

蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)用到加熱爐后，最大的優(yōu)點(diǎn)是讓高爐煤氣的燃燒溫度得到了提升，它的熱值相對(duì)較低，這樣就能夠有效避免高爐煤氣的過量放散，將很多資源進(jìn)行節(jié)省。所以蓄熱式的燃燒技術(shù)仍然具備著很多的優(yōu)點(diǎn)，值得廣泛的推廣及應(yīng)用。所以目前存在的觀點(diǎn)，認(rèn)為蓄熱式的軋鋼加熱爐存在著很多的問題，不能夠節(jié)約成本，認(rèn)為蓄熱式燃燒技術(shù)應(yīng)當(dāng)不再使用，應(yīng)當(dāng)將原來的常規(guī)加熱爐取而代之，這樣的觀點(diǎn)太片面，不是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)，要取長補(bǔ)短，正確看待優(yōu)缺點(diǎn)。

3 蓄熱式軋鋼加熱爐燃燒質(zhì)量優(yōu)化控制措施研究

3.1 科學(xué)管控空氣系數(shù)

軋鋼加熱爐的類型，有很多種，正是因?yàn)轭愋偷牟煌?，它所使用的燃料也不同。不僅有單一的燃料型，還有很多混合的燃料性。加熱爐燃燒實(shí)際效果提高的過程中，大多數(shù)企業(yè)引進(jìn)推廣空燃比控制技術(shù)。根據(jù)加熱爐燃?xì)鉄嶂档牟粩嘧兓皶r(shí)將空氣和煤氣之間的比例作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，這樣整個(gè)燃燒爐中的煤氣就會(huì)完全充足，將最小空氣系數(shù)的實(shí)際效果得到最大體現(xiàn)。當(dāng)很多生產(chǎn)企業(yè)選擇利用這種技術(shù)時(shí)，需要配置煤氣熱值儀。如果相關(guān)鋼鐵企業(yè)不具備利用這項(xiàng)技術(shù)的條件，可以利用其它方式。確立固定的燃燒時(shí)間段，在這個(gè)過程當(dāng)中，不斷的提供煤氣流量，這樣能夠讓整個(gè)爐溫中的空氣和燃料比例達(dá)到一定的數(shù)值。不僅如此，需要關(guān)注的還有周期長短，這主要是取決于燃?xì)鉄嶂挡▌?dòng)的時(shí)間范圍。

3.2 擴(kuò)大蓄熱式燃燒技術(shù)的應(yīng)用

蓄熱式的燃燒技術(shù)實(shí)際上是在高溫低氧的環(huán)境下，進(jìn)行燃料生產(chǎn)的一個(gè)技術(shù)。通過應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，不僅能夠?qū)⒓訜釥t中的氧化燒損現(xiàn)象降到最低，還能夠節(jié)約能源。蓄熱式的燃燒方式需要利用大空間的擴(kuò)散，燃燒來代替靜態(tài)火焰，局部高溫燃燒。這樣不僅能夠讓整個(gè)熱爐燃燒的更加均勻，而且它會(huì)變得更加穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)闇囟冗^度集中而造成氧化損耗。除此之外，局部高溫導(dǎo)致的空氣系數(shù)太多的現(xiàn)象也會(huì)完全規(guī)避。通過利用低熱值的煤氣作為基礎(chǔ)的燃料，不僅可以使?fàn)t氧化燒損程度和面積降到最小，而且煤氣的使用量也會(huì)比其它燃燒技術(shù)使用的少，能夠?qū)⑾嚓P(guān)企業(yè)的燃料成本節(jié)約到最大。

3.3 科學(xué)組織生產(chǎn)

（1）定期批量進(jìn)行生產(chǎn)。不斷的調(diào)整生產(chǎn)方式，會(huì)使得軋鋼加熱爐的實(shí)際能源消耗量加大。所以，軋鋼企業(yè)應(yīng)該在2～4個(gè)生產(chǎn)任務(wù)，整合在一起，形成一個(gè)相對(duì)比較集中的生產(chǎn)計(jì)劃，這樣能夠在實(shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中將能源消耗降到最低。

（2）一定要將實(shí)際生產(chǎn)力進(jìn)行均衡。均衡的生產(chǎn)能夠讓軋鋼加熱爐的實(shí)際燃燒處在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，不僅能夠提升能源的實(shí)際使用效率，而且在整個(gè)過程當(dāng)中相關(guān)生產(chǎn)工作人員的任務(wù)量也會(huì)被提前告知。在實(shí)際生產(chǎn)過程當(dāng)中，它的加熱溫度以及實(shí)際節(jié)奏，得到了準(zhǔn)確的計(jì)算，實(shí)際需要控制的數(shù)值也能夠更精確。不僅如此，通過將整個(gè)系統(tǒng)分級(jí)來進(jìn)行燃燒，實(shí)際的軋鋼加熱爐在生產(chǎn)過程當(dāng)中，它的均衡性也會(huì)得到保證，節(jié)能生產(chǎn)目標(biāo)會(huì)全部實(shí)現(xiàn)。

（3）不斷提升軋鋼加熱爐的熱送裝率和實(shí)際溫度。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，盡量將冷配和熱配之間的過渡時(shí)間進(jìn)行減少，這樣能夠提升實(shí)際溫度。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，加熱爐中的熱送熱裝率提高的同時(shí)，燃?xì)馊紵南木蜁?huì)減少。通過利用這樣的方式，鋼鐵企業(yè)每年在這方面的成本就會(huì)節(jié)約上百萬元。

3.4 生產(chǎn)節(jié)奏均衡

當(dāng)前鋼鐵企業(yè)需要熱加爐的使用，需要節(jié)約能源，在實(shí)際燃燒的過程中盡量保持穩(wěn)定。所以實(shí)際穩(wěn)定，生產(chǎn)的平衡性非常的重要。對(duì)于所有的加熱爐，主要是為了將燃燒爐應(yīng)用的更加穩(wěn)定和均衡。對(duì)于需要二次進(jìn)行燃燒的系統(tǒng)，提前預(yù)測(cè)不同階段的溫度應(yīng)該如何進(jìn)行控制，整體燃燒系統(tǒng)所需要計(jì)算的數(shù)值，每分鐘計(jì)算一次。如果所需要用到的溫度以及燃燒量和最初預(yù)期的偏差過大的話，實(shí)際的加熱爐，預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)就不能夠再用。如果為了生產(chǎn)而不斷加快進(jìn)度的話，就會(huì)使很多加熱能量受到損失。

3.5 氧化鋯殘氧分析儀設(shè)置

實(shí)際工作安裝中所需要用到的殘氧分析儀，安裝的檢測(cè)點(diǎn)不應(yīng)該在排煙管道上。它實(shí)際設(shè)置應(yīng)該在爐膛內(nèi)的某個(gè)位置，這樣的數(shù)據(jù)測(cè)出來才會(huì)有真實(shí)性。如果安裝在排煙管道上，因?yàn)閾Q向閥有著不同程度的內(nèi)泄漏，很容易使得殘氧含量測(cè)出的不夠準(zhǔn)確。

3.6 提高加熱爐的自動(dòng)化水平

在整個(gè)軋鋼加熱爐實(shí)際運(yùn)行的過程中，最嚴(yán)重的問題就是氧化燒損通過，對(duì)設(shè)備定期進(jìn)行改進(jìn)，這樣才能夠?qū)⑺淖詣?dòng)化水平進(jìn)行提升，具體應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行準(zhǔn)備。

（1）在某種程度上，加熱爐的實(shí)際散熱性，會(huì)影響整個(gè)氧燒損的狀況。它主要受到的影響是爐內(nèi)的保溫層。所以要對(duì)實(shí)際保溫層進(jìn)行定期優(yōu)化，這樣在它的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上不斷的增加保溫層，就能夠讓整個(gè)設(shè)備受到的影響最小。舉例來說，所利用的保溫材料性能高的話，讓它固定在風(fēng)管處，這樣能夠?qū)⒀趸療龘p的情況做出緩解。

（2）如果顱內(nèi)適中的氧化燒損狀況，一直持續(xù)的話，那么整個(gè)爐內(nèi)的受損概率就會(huì)加大。所以，必須要對(duì)加熱爐進(jìn)行科學(xué)合理的配置，最關(guān)鍵的是，實(shí)際爐體的材料選擇必須非常的優(yōu)質(zhì)，在環(huán)境忽冷忽熱的狀況下，爐內(nèi)的溫度也能夠很好的適應(yīng)。

（3）在日常生產(chǎn)過程中一定要對(duì)爐溫進(jìn)行合理的控制，不能夠讓氧化燒損的問題出現(xiàn)，這樣就必須要在爐內(nèi)的溫度控制在合理的范圍之內(nèi)。

3.7 煤氣換向與反吹時(shí)序控制

加熱爐增加自動(dòng)化控制系統(tǒng)后，不僅能夠讓加熱爐主動(dòng)換相，而且它的實(shí)際工藝也能夠得到很好的控制，使換向控制以及燃燒系統(tǒng)進(jìn)行更有效的結(jié)合。加熱爐自動(dòng)化控制硬件系統(tǒng)在設(shè)備基礎(chǔ)上又增加了對(duì)應(yīng)的功能模塊，反吹風(fēng)機(jī)的官網(wǎng)壓力也得到了增加。在燃控的客戶端，有畫面能夠讓每個(gè)換向閥的進(jìn)氣排煙得到獨(dú)立控制，各項(xiàng)調(diào)節(jié)功能都得到很好的應(yīng)用，并且執(zhí)行得非常穩(wěn)定。具體運(yùn)作過程如圖1所示。

如果A側(cè)的煤氣換向閥，完成了進(jìn)氣燃燒之后，另一側(cè)的煤氣換向閥保持的狀態(tài)為排煙蓄熱。讓進(jìn)氣的閥門進(jìn)行關(guān)閉。之后黑色的反吹向法就打開，并且保持一段時(shí)間，再將反向閥關(guān)閉到位，這也就完成了整個(gè)反饋過程。再將A側(cè)的排煙閥板，進(jìn)行打開。在A側(cè)的煤氣換向閥，進(jìn)氣閥門關(guān)閉之后，吹掃的閥門打開時(shí)，同側(cè)的空氣就會(huì)不斷進(jìn)入，然后持續(xù)保持開啟的狀態(tài)，這樣反吹置換出的煤氣就能夠進(jìn)入到爐膛之中，然后再次進(jìn)行燃燒。在A側(cè)之中的空氣三通閥，延時(shí)2～3秒之后，再將排煙閥板進(jìn)行打開。在必測(cè)煤氣換向閥得到控制之后，和A側(cè)進(jìn)行對(duì)稱。在A側(cè)排煙閥板，打開的同時(shí)，預(yù)測(cè)煤氣的幻象，進(jìn)氣閥門也需要進(jìn)行打開，當(dāng)整個(gè)爐內(nèi)呈現(xiàn)為燃燒狀態(tài)的時(shí)候，整個(gè)周期也就全部完成了。整個(gè)加熱爐，在不同時(shí)間段的幻象吹掃間隔時(shí)間都是由整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)定的，它能夠?qū)啥位蛘叨喽瓮瑫r(shí)幻象或者反向吹向工作進(jìn)行避免，這樣能夠確保整個(gè)反饋效果達(dá)到最佳。

圖1 加熱爐內(nèi)部運(yùn)行過程圖

4 結(jié)語

綜上所述，以軋鋼加熱爐燃燒質(zhì)量優(yōu)化途徑為出發(fā)點(diǎn)，集中研究了降低軋鋼加熱爐氧化燒損的途徑，得出可以通過提升設(shè)備自動(dòng)化水平、推廣蓄熱式燃燒技術(shù)等方式，促進(jìn)降低軋鋼加熱爐氧化燒損效果得到實(shí)現(xiàn)。