摘要：针对八钢中厚板分厂加热炉煤气热值波动大，人工手动烧钢，造成煤气燃烧不完全、出钢温度表面存在温差大的问题。从加热工艺、设备改进、引进二级智能燃控系统等方面进行查找与分析原因，制定相应的措施以提高煤气的燃烧率、改善出钢表面温度的均匀性，达到降低燃耗及氧化烧损的目的。
关键词：加热炉；智能；燃控系统；降低燃耗
1、前言
节能降耗是国家提出可持续发展战略的一项重要举措。冶金行业做为能源消耗大户，随着全球能源的锐减，节能降耗工作已受到各大中型钢企的高度重视。在热轧生产中，加热炉的燃料消耗占整个热轧工序能耗的50%一60%，因此，降低加热炉的燃耗成为各轧钢生产线节能降耗工作的重中之重。
2、八钢中厚板加热炉设计简介
八钢中厚板分厂加热炉于2009年10月投入使用，加热炉形式为步进式、空气单蓄热式连续加热炉，其中3#加热炉为四段连续步进梁式加热炉（预热段、一加热段、二加热段、均热段），长度46.550m，炉膛内宽度8.2m，高度2.2m，炉墙厚度540mm，炉顶厚330mm，建设厂家为重庆赛迪热工环保科技有限公司。额定生产能力130t/h（标准坯250×1800×3000mm）。燃料采用高焦炉混合煤气，六个燃烧控制段：分一加热段上、下；二加热段上、下；均热段上、下；一加、二加供热采用炉墙侧部烧嘴供热；均热段下部采用炉墙侧部烧嘴供热，上部采用炉顶平焰烧嘴供热炉子，各段间下部设置隔火墙；预热段缓慢加热，降低板坯的热应力；加热段快速加热，减少钢坯在高温区的停留时间以减少氧化和脱碳；均热段采用平焰烧嘴而形成温度均匀的高温辐射面，在控制钢坯表面温度不再升高的情况下，消除由于强化加热而造成的较大断面温度。。
3加热炉吨钢能耗高、通条差的原因分析
3.1加热炉吨钢能
八钢中厚板分厂目前年产90万吨/年，同相近生产线对比，中厚板加热炉存在煤气耗高、钢板表面不均匀的现象，通过原因分析，具体有如下两个方面的原因：1、加热炉控制方法、方式对煤气耗的影响 2、煤气热值波动的影响
中厚板加热炉的炉温控制全部采用手动控制模式，操作工根据现场实际炉温对空、煤气调节阀的阀位进行设定。由于现场各段的煤气流量检测不准，且手动控制模式无法精准的输出空燃比，造成现场无法根据设定的空燃比值进行烧钢。在操作工升降炉温的操作过程中会出现空气过剩或煤气过剩的情况，这样会造成能源的浪费和炉内强氧化性气氛，强氧化性气氛和高温的共同作用，进一步加剧了坯料的氧化烧损。同时煤气过剩时会造成过剩的煤气在蜂窝体中燃烧，降低了蜂窝体的使用寿命。此外，纯手动的燃烧控制操作会造成炉压波动较大，炉压过大会造成热气外泄，炉压过低又会大量吸入冷风，造成能耗升高。
煤气热值波动的影响从由于混合煤气热值波动大，高时2600千卡/m；，在高热值时加热炉煤气用量小，煤气调节阀开度小（2400千卡/m；煤气调节阀开度在16%，2600千卡/m；煤气调节阀开度在7%）所以在煤气热值为2800千卡/m；的煤气用量小无法燃烧到坯料中部，出炉温度出现U型曲势。上述两个问题叠加后出现出炉温度通条钢温差值500C，对应的坯料温度最低处，出现下屈服强度过高，抗拉强度不变，强屈比不合格。
4、解决措施
4.1燃烧控制系统及相关附属设备改造
中厚板加热炉对燃烧控制系统及相关附属设备进行改造，新增一套智能化燃烧控制系统，该系统是基于MES的坯料信息，结合加热炉现场燃控系统，实时动态调整空煤配比以达到最优燃烧效果，同时自动优化设定炉温，最终达到降低燃气消耗，提高加热质量的控制系统。
（1）增设一套“智能化烟气成分分析系统”，主要分析烟气成分中氧气、二氧化碳等的含量，以判断燃烧是否充分。利用分析出的残氧量自动调节空燃比，降低含氧量过剩增加的氧化烧损或煤气过剩造成的煤气浪费。
（2）对加热炉各支段煤气、空气、烟气调节阀进行更换。
（3>改造现有的一级燃控系统，并新增一套“智能化燃控二级系统”，以实现加热的全自动化，提高加热质量。为实现加热炉全自动燃烧逻辑功能，燃控程序采用将采用西门子CFC编程语言进行编写，该燃烧系统需对目前的CPU进行升级替代，将燃控系统CPU SIEMENSSIMATIC 57-412-2升级为SIEMENS SIMATIC57-416-2，并配备2M RAM I}ARD}；
实践表明，传统的“三温 - 六压力调节”，看似简单实用，但忽略了加热炉模型复杂性的考虑，数据精度的获取降低。
4.2温、压测f点的优化
传统的三阶段加热坩埚通常只需要一个测温点每一段，和温度一度代表单程的温度；这个设计只能反映加热炉的温度基本概况。高度精确的自动控制要求，要与实际生产结合改善。在优化方案中，添加测温点，实现综合监测炉。炉压力控制燃烧质量的一个重要依据。在过去，炉压力测量是指向炉的顶部。在优化方案中，推荐使用陶瓷管为pressure-taking管尽可能完成安装在炉建设过程中：差压变送器是被引导的压力管和安装在炉前避免热源。此外，为了更好地控制预热段的加热条件和反映炉内的压力，压力测点的末尾添加炉，叫做炉尾的压力。压力变送器的安装位置可以选择2/3的竖炉墙，这是建设和维护方便，避免了高温环境下的炉屋顶。通过增加6温度测量的点和一个炉压力测量的观点：结合三个温度的原始炉，一个压力，总共9个温度和压力测量两点。它可以反映真正的炉内温度和压力的变化。从仪表符合要求的PID调整控制系统的计算机控制水平。
4.3调节系统的优化
实现优化控制，在被控装置稳定运行的前提下，闭环运行的稳定性对保证加热条件的质量至关重要，最佳经济性是基本保证。虽然有很多加热炉采用计算机集散控制，但在目前的加热炉中生产中，使用最多的控制方式仍然是手动调节，没有自动控制，很难实现优化。在实践中，我们尝试以两个加热段的温度为中心，以阀位为对象，热风阀和煤气阀实现自动调节，在此控制系统中，系统包含两套自动调节电路，一套由调节器、PID控制系统的操作人员控制，另一套由DCS控制系统调节，两种方式均可作为备用。
5、结束语
通过烟气分析仪对烟气残氧量进行分析，利用分析出的残氧量自动调节空燃比，降低含氧量过剩增加的氧化烧损或煤气过剩造成的煤气浪费。通过黑匣子炉温跟踪测试进行炉内加热气份分析验证，新增一套“智能化燃控二级系统”，以实现加热的全自动化逻辑功能，达到即提高加热质量又降低煤气耗的良好效果。中厚板通过以上加热炉系列改造和系统优化后创造年经济效益约341万元，具有广泛的社会效益和经济效益。
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论文作者:石晓鑫
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/19
标签：加热炉论文; 煤气论文; 燃耗论文; 温度论文; 热值论文; 系统论文; 压力论文; 《基层建设》2019年第12期论文;