浅谈福建三钢小蕉实业公司加热炉改造的探索与实践

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军民两用技术与产品2015·7（下）
在钢铁工业中，加热炉是重点耗能设备，有效解决加热炉的能耗问题，提高燃料的利用率，对实现可持续发展十分重要。

1 三钢小蕉实业公司下属轧钢车间的加热炉生产现状
轧钢车间原有蓄热式加热炉一座，加热炉性能为：1.产量：90t/h （最大）
2.燃料：高炉煤气（Qd ＝750～800×4.18kJ/m 3）
3.燃料/空气消耗量：34000/27200 m 3/h
4.加热钢坯规格：150×150×9000mm
5.燃料/空气预热温度：1000/1000℃
6.废气排放温度/排烟方式：≯150℃/排烟机
7.炉底管冷却方式：气化冷却
原设计采用集中换向：RS700换向阀二台、TV500煤气换向阀一台及TV450空气换向阀一台。

如图所示
：
加热炉采用集中换向方式。

换向时由于全部煤气同时切断，换向结束后大量煤气突然涌入炉内，造成煤气总管和炉膛内压力波动较大，炉口喷火严重，使得操作不稳定，能源也有浪费。

2 改造方案探析
由于现在加热炉燃料吨钢消耗明显增大，从我公司经验判断立式换向阀使用已经接近5年，内部泄漏严重，有大量的煤气经过立式换向阀泄漏至排烟管道中，并未参与燃烧，所以造成燃料吨钢消耗增大，为此本公司根据改造时间短、工程改动量少、费用低的条件制定如下改造方案：
2.1 根据此加热炉现状，改成旋转换向阀分段分散换向方式，设有均热段、加热段和预热段三段分散换向。

分段分散换向有如下优点：一是现有的立式换向阀泄漏相对严重，造成煤气消耗量增大及鼓风机和引风机风量不足等现象，严重影响生产产量，采用旋转换向阀后密封严实，煤气消耗量能降低。

二是采用立式换向阀集中换向时间约12s ，造成炉内断火时间长，每小时停烧时间约为186s ，改为旋转换向阀时换向约为2s ，每小时停烧时间约为32.5s ，估计能提高产4t/h 。

三是正常运行情况下采用顺序换向，每段换向时间间
隔10s ，由于每段换向时仅切断某段支管煤气，煤气流量变化小，这样总管压力波动会比较小，可解决现在换向时总管压力骤升的现状。

四是采用分段换向可消除换向时炉膛压力骤变，避免换向时炉内的“风箱效应”，降低煤气消耗，增加产量。

五是换向系统具有顺序换向、分散换向、单独计时换向功能，当某段由于故障出现报警时，仅停止这一段的换向，而无需停炉，换向自动切换为分散换向，换向时自动跳过故障段，而不影响其它段的正常换向，故障处理完后点顺序换向既可恢复。

六是煤气总管快切阀保留，事故时两道煤气切断，有效切断煤气，杜绝煤气泄露引起的安全事故。

2.2 新型转向阀的研制
若想让蓄热燃烧技术充分发挥出节能潜力，应保证换向阀持续、稳定、安全地运行，并实现换向阀的免维护设计。

以本例来看，将阀板为90°，其左右弧线摆动而产生的机械碰撞则是造成换向阀故障的主要原因。

如果阀体的柔性及运行不需要密封座产生的面对面压靠力，那么就能从根源避免机械撞击等问题。

因此，根据现行的实际情况，决定研发一种新型换向阀，且经过严格的对比分析，发现球形阀具有密封性好、运行平稳、不易产生撞击等优势，符合对换向阀的预期目标要求。

而半球阀与L 型通道球阀相比，其重量轻、气流阻力小、扭矩小，因此半球阀是较好的选择。

另外，考虑到密封圈最容易被烧损，可设计硬密封装置来解决这一问题。

为了确保半球阀在长期频繁运转中能始终保持长久的密封性与可靠性，可对球芯、阀座、轴承、转轴等材质与尺寸进行特殊处理。

在设计中，可将电磁阀与行程开关置于靠近检修通道的一侧，既能降低运行环境的温度，也利用后期的检修维护。

这种换向阀称
作硬密封偏心三通换向球阀，并应在短期内制造出试验样机开展实用。

初始运行时，这种半球阀的应用效果较好，中途出现过卡阻现象，但是通过不断的技术改进基本杜绝了由球体热膨胀造成的卡阻或者半球阀过转的卡阻现象。

通过球形阀替代原有的换向阀，能有效提高运行的稳定性、无机械损伤、无噪音污染、无卡阻现象，且提高了密封性，基本实现免维护目标。

2.3 具体改造内容
一方面，取消原有的二台RS700换向阀，在预热段、加热段各增加一台DN700煤气旋转换向阀和DN600空气旋转换向阀分别用于空、煤气换向；原有的空、煤气流量调节阀利旧。

在预热段和加热段原有的煤气流量调节阀前各增加一台DN700煤气快速切断阀，用于换向时煤气的切断。

另一方面，在原有均热段煤气流量调节阀前增加一台DN500煤气快速切断阀，用于换向时煤气的切断。

改造中新增设备如下：
表1 新增设备表
序号设备名称规格数量备注1
煤气旋转换向阀
DN700
2
新增
摘　要　轧钢过程最关键的因素就是温度，加热炉的正常运行是确保轧钢生产顺利进行的重要保障。

近年来，三钢小蕉轧钢厂对加热炉进行了一系列的改造，对加热炉提高工作效率与节能水平具有重要意义。

关键词　三明小蕉轧钢厂；加热炉；改造文章编号：1009-8119（2015）07（2）-0176-02
浅谈福建三钢小蕉实业公司加热炉改造的探索与实践
许炜磊
（福建三钢小蕉实业发展有限公司，三明 365012）
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军民两用技术与产品
2015·7（下）序号设备名称规格数量备注2空气旋转换向阀DN6002新增3煤气快速切断阀DN5001新增4
煤气快速切断阀
DN700
2
新增
改造方案如图所示
：
3 自动化改造方案
原自动化系统利旧，将集中换向控制改为三段顺序延时换向，其它控制方式不变、仅需增加几个控制点和反馈点，改动量少。

另外，原系统在自动状态时，偶尔出现调节阀剧烈震动的情况，操作工及时发现异常后，需要手动调节，待恢复正常后再打回自动。

例如分析误信号造成的某项指标异常，造成煤气、空气的互动，引发震荡。

这种现象严重影响了系统的稳定性及操作人员的安全问题、对自动化的信心等。

另外，在选用一级自动烧钢工作时，一旦调整的幅度较大，系统就会剧烈波动，影响工作效率。

因此，我们需改进加热炉燃烧控制的PLC 程序，加设连锁保护功能，以备一旦出现误信号或者意外情况，阀位不会产生较大变化，并及时停止在与工况相符
合的合理极限范围。

同时加设阀位的保持功能，当系统觉察到较大变动时，就会及时屏蔽自动化功能，改由操作人员手动操作，调整为一定范围后再进行自动调整，能有效降低系统的波动、减少调整时间并节约能量。

通过此项功能的开发与应用，有效改善了棒材车间加热炉的燃烧控制系统整体功效，提升了稳定性与安全性，获得更多收益。

在多方的努力下，经过改造的加热炉趋于稳定运行，并充分发挥优势，为三钢小蕉实业公司的生产做出贡献，有效提高了加热炉的产量与稳定性，炉体的寿命也可由半年提高至一年，吨钢燃料消耗量大大降低，达到了节能的目标。

同时，加热炉的炉性及耐材优化、工作人员操作技术水平等也是能源管理的长期内容，尤其是随着科学水平与技术水平的提高，我们应不断引进同行业的先进技术、设备，才能跟上发展的步伐，促进经济效益与社会效益的有机结合。

参考文献
1 李其坤、郭宏丽.轧钢加热炉的节能技术改造及节能管理[J].2009’环境保护与资源综合利用技术研讨会.2009
2 徐大勇、张晓光、贾丽娣、徐烈山.加热炉大型化后能力发挥低问题的研究与实践[J].全国第六届工业炉学术交流会.2007
3 钟小平、唐彬、路大成、傅剑光.加热炉改造的优化设计[J].中国重型装备.2010（2）
4 张建民、栗晔、李丹.二合一加热炉烟火管使用寿命探讨[J].黑龙江科技信息.2008（20）
5 吴建光.iFIX 软件在加热炉改造中的应用[J].宝钢技术.2006（6）
6 杨庆祝.加热炉燃烧器的改进[J].油气田地面工程.2009（9）
7 崔作福、崔鲲泓、杨峻.中转站加热炉配水管的改造[J].油气田地面工程.2008（10）
8 华东.正交试验法在电加热炉温度控制中的应用[J].浙江工贸职业技术学院学报.2005（1）
（上接119页）
用小阻值的采样电阻；2、精度：3、功耗：4、电感5、成本，提出使用印制线作为检测电阻。

由于印制板铜线阻值不精确。

温漂较大（约0.4% /C ），在宽温范围下工作的系统需要考虑。

高端检测实现框图如图2，实物如图3所示。

因此，电流检测电路的取样电阻是串联在系统主线路中。

在引入检测电路时，为了使被测负载的电源电平发生明显变化，所以取样电阻上的压降要求越小越好。

表1 压降与取样电阻对照表
压降ΔU/mV ：50
电流I/A 0.1110取样电阻R/m Ω
500
50
5
压降ΔU/mV ：100
电流I/A 0.1110取样电阻R/m Ω
1000
100
10
压降ΔU/mV ：500
电流I/A 0.1110取样电阻R/m Ω
5000
500
50
表1给出了在不同需求情况下取样电阻的选取。

比如，在5伏/100毫安的电源系统下，要求取样电阻上的压降小于50毫伏，此时
的取样电阻应选择小于500毫欧姆。

又如，在10伏/10安的电源系统下，要求取样电阻上的压降小于0.5伏，那么该电阻值应选择在20毫欧姆内。

可见，在大电压大电流的系统中，要求取样电阻的阻值非常小，可以供的选择也很少。

因此，在环境要求不苛刻的情况下，可以选用绕线电阻或是使用绕线电感当作电阻使用。

若是在温度变化大的环境中使用，采样电阻就要选择高精度、温度特性良好的专用电阻。

电流检测电路通过采样电阻将微弱的电流变化信号转换成微弱的电压信号。

因此，检测电流的灵敏度问题就变成检测微弱电压信号变化的问题。

使用500毫欧姆的采样电阻检测100毫安*10%的电流变换量（95mA~105mA ），则得到的电压差量为5毫伏。

常用的OP 器件对这样微弱的信号处理是没有问题的，因此，通过OP 器件后面的处理电路，当电流小于95mA 或大于105mA 时，通过TTL 高电平，点亮板上红灯报警。

3 结束语
雷达系统中的组件具备自检功能是非常重要的。

本文分析了雷达小功率组件功能自检的必要性和迫切性，针对该类小功率组件设计了一款适用于微波组件的通用型高精度电流检测电路，简化了电路结构、降低了设计的复杂度，满足了工程应用的要求。

参考文献
1 王小谟.监视雷达技术.北京.电子工业出版社.2008年
2 葛建军等.基于阵列行波馈源的有源相控阵天线校正技术.现代雷达.2001（3）
浅谈福建三钢小蕉实业公司加热炉改造的探索与实践
作者：许炜磊
作者单位：福建三钢小蕉实业发展有限公司,三明,365012
刊名：
军民两用技术与产品
英文刊名：Dual Use Technologies & Products
年，卷(期)：2015(14)
引用本文格式：许炜磊浅谈福建三钢小蕉实业公司加热炉改造的探索与实践[期刊论文]-军民两用技术与产品 2015(14)。