CN203052713U - 高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置，它由热电偶（1）、温控表（2）、脉冲控制器（3）、残氧检测器（4）、助燃风机（5）、空气换向阀（6）、空气调节阀（7）、燃气调节阀（8）、燃气换向阀（9）、手动调节阀（10）、燃烧器（11）、加热炉（12）、炉压检测（13）、煤气调节阀（14）、空气调节阀（15）、煤气调节引风机（16）、空气调节引风机（17）组成，其特征在于温控表（2）与脉冲控制器（3）通过串联连接，空气换向阀（6）与燃气换向阀（9）并联，并与脉冲控制器（3）串联，残氧检测器（4）与脉冲控制器（3）串联，并由脉冲控制器（3）控制空气调节阀（15）和煤气调节阀（14），煤气调节阀（14）和空气调节阀（15）并联。本实用新型的优点在于能够自动控制燃烧器，提高产量，达到节能的目的。

Description

高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置

技术领域

本实用新型涉及一种钢铁扎钢加热炉的加热装置，具体来讲是一种蓄热式加热炉脉冲燃烧装置。

背景技术

蓄热式加热技术是近年大力发展起来的一种新技术，有效解决了低热值燃料的利用问题，常规双蓄热式加热炉采用双交叉限幅PID比例调节的方式，由于受到流量检测不准、调节阀小流量调节线性差等因素的影响，不能完全实现控制自动化，导致炉压较高、加热质量差。目前，现有的和曾有的关于提高加热炉的自动控制水平所采用的新技术，都取得了一些较大的进步，如在蓄热式加热炉上采用脉冲控制程序，它有效解决了炉压高、炉温波动大的问题，但尚有不足，炉压仍偏高、炉温均匀性不好、氧化烧损偏大的问题。

发明内容

本实用新型高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置的目的在于，通过提高双蓄热式加热炉自动控制水平，从而提高产品加热质量和降低能源消耗和减少温室气体的排放。

本实用新型要解决上述问题所采用的技术方案是这样实现的：从双蓄热式加热炉蓄热燃烧装置和脉冲燃烧控制装置的工艺特点入手，采用模糊控制、PID控制的原理，结合经典控制理论的方法,重点对脉冲燃烧蓄热式加热炉换向控制、炉温控制、空煤气压力控制、残氧及空煤比控制，制定完善的控制方案，并对燃烧设备、检测和控制装置在常规双蓄热式加热炉的基础上进行改进。

本实用新型的发明要点在双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置脉冲控制装置，整个装置分为四个部分：炉温检测与控制、炉压控制、空煤比控制、换向阀控制，燃烧装置分为空气和煤气两个装置，为并联关系。它由热电偶1、温控表2、脉冲控制器3、残氧检测器4、助燃风机5、空气换向阀6、空气调节阀7、燃气调节阀8、燃气换向阀9、手动调节阀10、燃烧器11、加热炉12、炉压检测13、煤气调节阀14、空气调节阀15、煤气调节引风机16、空气调节引风机17组成，其特征在于温控表2与脉冲控制器3通过串联连接，空气换向阀6与燃气换向阀9并联，并与脉冲控制器3串联，残氧检测器4与脉冲控制器3串联，并由脉冲控制器3控制空气调节阀15和煤气调节阀14，煤气调节阀14和空气调节阀15并联。

附图说明

图1为高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置示意图；

图中： 1—热电偶、2—温控表、3—脉冲控制器、4—残氧检测器、5—助燃风机、6—空气换向阀、7—空气调节阀、8—燃气调节阀、 9—燃气换向阀、10—手动调节阀、11—燃烧器、12—加热炉、13.炉压检测、14—煤气调节阀、15—空气调节阀、16—煤气调节引风机、17—空气调节引风机。

具体实施方式

下面对本脉冲控制装置解决常规双蓄热式加热炉自动控制水平的技术问题所采取的技术方案作进一步的说明：

本采用脉冲控制法装置的基本原理：脉冲燃烧控制采用的是一种间断燃烧的方式，使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比（通断比）实现窑炉的温度控制。燃料流量可通过压力调整预先设定，烧嘴一旦工作，就处于满负荷状态，保证烧嘴燃烧时的燃气出口速度不变。当需要升温时，烧嘴燃烧时间加长，间断时间减小；需要降温时，烧嘴燃烧时间减小，间断时间加长。下面就本脉冲燃烧控制装置如何对双蓄热式加热炉进行控制进行说明：炉温控制：常规蓄热式加热炉采用的炉温控制方式是双交叉限幅PID比例调节方式，它是根据设定温度和实际温度的温差，通过PID计算调节幅度和响应速度，改变流量调节阀的开度来调节空煤气的流量大小，以此来控制炉温的高低，但是常规控制装置受到较多因素的影响，一方面是空煤气流量的影响：流量是通过设置在管道上的孔板进行检测，而流量孔板的精度普遍较低，导致流量无法准确测得；另一方面是控制设备的影响：流量调节阀的线性比在流量较小和较大时均不是很好，尤其在产量较小和保温阶段，热量需求小，调节阀的开度要求很小，调节更加困难，炉温很难控制好，并且流量较小时，气流喷出速度低，导致坯料两头温度高，而中间温度低，严重影响产品的质量。而本脉冲燃烧控制装置是预先设定好空煤气的压力，然后确认某个段处于连续换向时所需的最大热负荷，再根据炉温实际情况来调节烧嘴燃烧时间的通断比，升温时燃烧时间长，间断时间短；降温时燃烧时间短，间断时间长，这样就对炉温实行了控制。在脉冲燃烧过程中，由于烧嘴总是处于满负荷工作状态，一方面燃烧效率高，另一方面，火焰能充满整个炉膛，因而炉膛温度均匀性较好。

空煤比控制：首先根据加热炉的燃料特点建立空煤比控制模型,然后通过控制空、煤气的压力的稳定调节、实现空气和煤气按比例进行稳定燃烧，同时在排烟管道上安装氧化锆分析仪，根据检测结果判断空煤比设置是否合理，并及时对空煤比进行调整，这样就解决了长期困扰加热炉燃烧控制的空煤气流量检测不准确、调节阀线性差的技术难题,保证了空气过剩系数的命中率,提高了燃烧效率,降低了NOx的排放量。

炉压控制和换向控制：常规的双蓄热式加热炉在改变煤气及空气流量后，炉压及烧嘴排烟温度均发生改变，一般以控制烧嘴排烟温度做为控制参数，此时通过PID计算烧嘴温度的变化率，分别调节煤-烟及空-烟调节阀，使烧嘴排烟温度在适当范围内并渐渐稳定下来，最终达到一个炉压、排烟温度双平衡的状态。但是加热炉首先要控制的第一控制点是炉温，当实际炉温与设定温度发生偏差时，计算机的第一个指令是调节煤气流量，空气量按固定的空燃比紧随其后进行调节，此时炉压会产生极大变化，而烧嘴排烟温度是个较大滞后的调节参数，为了调节炉压，煤-烟及空-烟阀门会在烧嘴排烟温度发生变化后再进行动作，而且炉压与烧嘴排烟温度能相对稳定需要一个较长的调节周期才能稳定下来，因此炉压得不到及时调节而较高，其直接后果是一方面会降低炉子的加热效率，另一方面严重影响炉子本体和炉外设备的安全运行。

本高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置在传统蓄热式加热炉控制方式的基础上通过换向控制和燃烧设备的改进解决了上述问题，采取的方案是：一是增加了换向阀组数,一般根据炉长情况采用10-20组换向阀,每组换向阀控制其中一个断面的燃烧控制,各组换向阀根据生产情况按时序间隔换向。本脉冲燃烧装置采用精小型的换向阀,换向速度快,煤气在换向过程中几乎没有中断,因此整个炉膛内炉气的充满度基本不会发生变化，因此炉压波动较小，同时因阀组数增加的细分作用,大大减少了对整个燃烧过程的扰动；二是在传统蓄热式加热炉燃烧器的基础上将加热能力提高10%，降低烟气的流动阻力，在换向时烟气能及时排走，解决了炉压过高的问题。

实际效果

本高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置在实际运用中取得了良好的效果，主要表现在以下几个方面：

（1）空煤气流量稳定，在加热炉正常生产情况下，变化会较小，空-烟及煤-烟阀门调节好，炉压及蓄热式烧嘴排烟温度平衡后，只要生产情况不发生较大改变，基本上不再动作，对自动化装置的稳定有极大的好处；当生产情况发生变化时，脉冲燃烧装置能够及时调节燃烧的通断时间，保持炉况的稳定性；

（2）换向阀的动作明显减少，比如常规控制的蓄热式炉一段换向阀一小时动作60次，而该种方式换向阀一小时只动作30-50次，有利于延长换向阀的寿命；

（3）解决了加热炉保温时，需要的空煤气流量小，导致排烟温度高，炉压高的问题；

（4）解决了常规控制小流量时空煤气流量无法检测（流量检测装置在下限位检测不准）、炉内气氛无法控制的问题，特别是当某些品种钢在炉内加热时对炉内气氛有严格要求，同时加热的时间又较长，而热负荷要求很小的情况，这种方式有利于减少氧化、脱碳等问题，优点更加明显；

（5）对于炉膛较宽的加热炉，在产量降低时或产量较小时，烧嘴需要的空煤气流量会减少，常规控制方式会导致气流速度减小，火焰没有刚度，将造成加热炉中间的温度与两边的温差较大，加热质量严重下降，脉冲燃烧装置可以解决这个矛盾，因为它是始终保持烧嘴相对较大的空煤气流量的情况下对温度进行控制；

（6）由于空煤比可以通过计算机严格自动控制，氧化烧损能稳定在一个相当低的水平上；

（7）由于换向阀动作次数减少，换向时所浪费的高炉煤气比常规控制能减少15%以上，当加热炉热负荷越低时，该节能效果越显著；

（8）双蓄热加热炉真正实现了燃烧装置仪控的自动化。 

Claims (1)

1.一种高效双蓄热式加热炉脉冲燃烧装置，它由热电偶（1）、温控表（2）、脉冲控制器（3）、残氧检测器（4）、助燃风机（5）、空气换向阀（6）、空气调节阀（7）、燃气调节阀（8）、燃气换向阀（9）、手动调节阀（10）、燃烧器（11）、加热炉（12）、炉压检测（13）、煤气调节阀（14）、空气调节阀（15）、煤气调节引风机（16）、空气调节引风机（17）组成，其特征在于温控表（2）与脉冲控制器（3）通过串联连接，空气换向阀（6）与燃气换向阀（9）并联，并与脉冲控制器（3）串联，残氧检测器（4）与脉冲控制器（3）串联，并由脉冲控制器（3）控制空气调节阀（15）和煤气调节阀（14），煤气调节阀（14）和空气调节阀（15）并联。

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