冷轧罩式退火炉燃烧控制改进

2008年第2期新疆钢铁总106期
冷轧罩式退火炉燃烧控制改进
赵坤刘志安
(新疆八一钢铁股份有限公司)
摘要：因八钢工业煤气热值不稳定。

对冷轧罩式退火炉加热、保温曲线产生不利影响。

介绍了对罩式退火炉燃烧控制的程序优化，通过动态调节燃烧空煤比等方法，满足了生产的需要。

关键词：煤气}含氧量；热值；空煤比；动态调节
中图分类号：TG33文献标识码：B文章编号：1672—4224(2008)02一0050—03
l前言2退火过程中存在的问题目l】暑噬火坦硅甲仔任刖I口J题
八钢公司冷轧厂罩式退火炉使用氢气作为密闭退火炉内还原气氛，利用氢气分子小，还原性好的特点达到优良的退火效果。

制造方EB N ER公司原产罩式退火炉加热主要使用天然气作为燃烧介质，因八钢使用工业煤气的要求，将罩式炉改造为适用于工业煤气，设计要求八钢提供工业煤气热值稳定，保证热值在8778kJ／m3以上。

罩式退火分11步，其中加热是罩式退火炉中影响生产效率、质量最关键的一步。

罩式退火炉加热系统是通过8个高压烧嘴分两层均匀环状分布在加热罩周围，通过点火电极点燃，使用uV传感器及燃烧控制器监控火焰，加热包含升温过程和保温过程。

加热罩技术数据：设计加热罩温度达850℃；电机额定功率为15kW；加热罩重量约15t加热曲线的好坏直接影响到冷硬卷的质量、产量。

理想升温曲线是一条平滑的上升曲线，保温阶段是一条波动范围很小的直线。

由于八钢工业每期热值波动较大，直接影响到退火炉燃烧控制系统加热效果。

罩式退火炉加热燃烧控制采用恒定空燃比配给空气与煤气流量。

使用燃烧介质为八钢自产混合煤气。

混合煤气的热值范围为8000～16000K J／m3，使用过程中热值波动范围大。

2004年10月调试阶段，调试人员根据当时实际供应煤气热值状况将空燃比设定为4．6(该值对应热值约为15800kJ／m3)，空燃比不随热值波动变化，为定值。

在实际燃烧中发现：当热值高时，表现为煤气过剩，烟气含氧量低，导致加热罩灭火．火点不着，无法加热；当热值低时，表现为空气过剩，烟气含氧量高，导致加热罩升温慢。

目前罩式炉燃烧系统固有的燃烧控制系统很难适应八钢煤气热值波动大的现状。

例如：规格1．0m m×950r am的钢卷，装炉量82t 退火，正常升温，加热时间22小时，升温速度为85’C／h，加热能力为3．6t／h。

目前使用热值在8000kJ／m3煤气时，退火装炉量79t。

规格1．0m m X950m m的钢卷，加热用时34．7小时，升温速度为19．5℃／h，加热能力仅为2．07t／h，见表1。

表1退火炉实际空煤比的生产状况
2007年2月冷轧厂退火炉开始批量生产。

发现罩式炉原燃烧控制系统采用定值空燃比4．6造成退火中加热时间延长严重，升温慢报警频繁。

最初，对控制程序的修改只是根据实际热值低的现状，将定值空燃比4．6减小为3．8，修改之初基本满足加热升温要求。

但几个小时以后，供应煤气热值又回升，造成定值空燃比3．8，配给煤气过量。

引起烟气含氧量低，不断停火，甚至点不着火。

工业煤气热值波动范围
联系人：赵坤，女，33岁，本科．自动化仪表工程师．乌鲁木齐(830022)新疆八一钢铁股份有限公司冷轧薄板厂50
大．不能满足退火炉设计要求。

这一问题成为冷轧薄板后期生产的瓶颈。

严重影响了退火效率及产品质量，造成冷轧厂罩式炉退火产能低，并且影响到后续机组的产能。

3解决的措施及改进效果
罩式炉燃烧系统原控制中，煤气热值稳定，波动范围小，采用恒定空燃比为4．6，烟气含氧量2％～12％。

鉴于八钢煤气供应的实际情况。

退火炉加热控制不再采用定值空燃比4．6，取代为根据含氧量检测值动态调节的空燃比配给空气、煤气。

空气最大流量维持原值，调整煤气电动阀上的最大流量限位，该位置对应最小空燃比时的煤气流量。

为保证用气安全．各炉台煤气压力不能低于8kPa．并设置报警。

调试过程中保证每个炉台的煤气压力稳定，及时清洗更换煤气过滤网。

消除外部因素对煤气热值的干扰，对四班煤气热值情况进行跟踪记录。

反馈氧含量值，发现问题及时处理，对参数及时修订。

通过跟踪记录发现：空气过剩系数在1．273时。

完全燃烧；烟气含氧量4％，燃烧效果最好；含氧量低于4％，煤气过剩，易烧坏换热器；含氧量高于4％，空气过剩，热量被过量空气带走，升温速度慢；根据现场情况和有关参数，将空、煤比动态调节范围定在3．4％～4．96％，含氧量控制在4％～8％，满足升温速度，效果最好，温度波动±5℃(1)，如表2所示。

表2八钢工业煤气不同热值时对应空燃比计算
成分
l
2
3
4
5c02，％C。

H。

，％02，％C O，％C H4，％H2，％N2，％热值，kJ／m3空气过剩系数空燃比12．20
9．80
7．20
6．O O
3．00
1．000．6018．408．5221．1838．108315．64
I．000．6016．0012．4528．4931．66．10302．08
1．200．6016．2015．8136．4722．5212545．92
1．600．6013．4018．8244．6014．9814653．80
2．000．809．2022．6756．296．0416799．02
1．27
1．27
1．27
1．27
1．27
2．32
2．93
3．64
4．19
4．96
图l空燃比动态调节流程图
根据点火的不同阶段具体修改措施分述如下。

初次点火时，调用数据块中空燃比初始值4．6，作为点火时空燃比值。

点火后2分钟，开始对烟气含氧量比较：若实际烟气含氧量O。

>8％，信号延时50秒确认，空燃比减少0．025。

每分钟检测1次；若实际含氧量O：<4％时，信号延时20秒确认，空燃比增加0．050，每分钟检测1次。

由于烟气含氧量检测有滞后性，当含氧量>8％时，含氧量变化比率不大，因此调
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节间隔长，空燃比调节幅度小；含氧量<4％时，含氧量变化比率大，调节间隔短，空燃比调节幅度大。

加热中若发生熄火，重新点火时，空燃比值取熄火前的空燃比，不再调用初次点火时的初始值4．6。

延时2分钟对烟气含氧量进行比较，动态调节当前的空燃比。

退火保温阶段点火频繁，点火后直接进行烟气含氧量比较，并进行动态调节。

空燃比调节，只有在烧嘴使用煤气时进行调节，若保温时，仅使用废氢烧嘴。

则不进行空燃比调节。

空燃比调节范围3．4％～4．95％。

退火周期结束，再进行新一轮退火时，空燃比重新调取初始值4．6。

空燃比动态调节流程见图l。

‘
采用动态空燃比控制退火炉温的效果对比如图2所示。

a．改进前定值空煤比控剞退火炉温度曲线b．改进后动态空煤比控制退火炉温度曲线
图2改进前后退火温度曲线对比
4结束语誓言蔷囊㈣主望器雾湍薷毳翥曩通过对不同阶段烟气含氧量的比较，实现了空气消耗量却大幅度减少，使之达到了设计产能水平。

燃比的闭环控制。

煤气热值变化而含氧量检测值依
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参考文献[1]朱祖涛．热工测量和仪表．水利电力出版杜．1994．。