蓄热式加热炉燃烧换向控制系统优化提升
蓄热式加热炉的优化改造

蓄热式加热炉的优化改造概述蓄热式加热炉是工业领域常见的一种加热设备,用于加热金属材料以达到特定温度。
然而,传统的蓄热式加热炉在使用过程中存在许多问题,例如能源浪费、加热效率低下等。
为了解决这些问题,本文将探讨蓄热式加热炉的优化改造方案。
一、问题分析1. 能源浪费:传统蓄热式加热炉需要周期性地进行能量充电和放电,但在放电过程中会有能量损耗,导致能源浪费。
2. 加热效率低:蓄热式加热炉的加热过程中存在能量传递的损失,导致加热效率低下。
3. 温度控制不精准:传统蓄热式加热炉的温度控制不够精准,无法满足一些精密加热的需求。
二、优化改造方案1. 优化蓄热材料选择:选择具有良好蓄热性能的材料,例如陶瓷纤维或高温陶瓷材料,以提高蓄热效果。
这些材料可以承受高温环境,并具有较高的保温性能,减少能源损耗。
2. 增加炉内隔板:在蓄热炉内部增加隔板,将炉腔分割为多个区域,以提高加热效率和温度均匀性。
隔板可以阻挡部分热量的传递,使加热区域更为集中,提高能量利用率。
3. 引入外部能源补充:引入外部热源或电源来提高蓄热炉的加热速度和效率。
可以通过燃烧炉、电加热器等方式,将额外的能量输入到蓄热炉中,以弥补蓄热炉本身能量充放电的不足。
4. 引入自动控制系统:利用先进的温度传感器和控制系统,实现对蓄热炉温度的精确控制。
自动控制系统可以根据实际的加热需求调整炉温,提高加热效率和温度控制精度。
5. 使用高效换热器:在蓄热炉与外部能源补充设备之间增加高效换热器,以提高能量传递效率。
换热器可以将热能从外部能源补充设备传递到蓄热炉中,减少能量损耗。
三、改造效果与意义1. 节约能源:通过改造优化,蓄热式加热炉可以降低能源浪费,提高能量利用率,从而节约能源,降低企业的生产成本。
2. 提高加热效率:优化改造后的蓄热式加热炉加热效率更高,可以缩短加热周期,提高生产效率。
3. 提高产品质量:蓄热式加热炉的温度控制更为精准,可以满足一些对温度要求较高的生产过程,从而提高产品的质量和一致性。
锻钢公司蓄热式加热炉的优化改造

墙 上 的钢管 烟道 进 入 到 原 来 的地 下 烟 道 , 通 过 再
烟 道 闸板 排 至室 外 的烟 囱 。 2 4 炉 门密 封方式 的改造 .
成后 , 经过 1个 多月 的使用 运行 , 基本 达到 了预 期
的效果 。
炉 门冒火 现象 基 本 杜绝 , 延长 了炉 门框铸 铁 件 和炉 门立 柱 的使用 寿命 。
( ) 发连 轧轧 辊快 换 技 术 。 开发 连 轧 轧 辊 8开 快 换技 术 的 目的 是方 便 企业 扩 大 荒 管 规 格 , 减 从 小 减径 率 的角 度去 减轻 内六 方 。针对 目前连 轧换
辊 较 复 杂 、 时 长 的 问题 , 能 设 计 一 套 快 换 技 耗 若
[ ] 孙澄澜. 3 用幂 函数建立张力减径 机工作机组 减径率分 配通
不 到 根 本 解 决 的情 况 下 , 是 唯 一 可 行 的 办 法 。 这 这 样做 带来 的最 大 问题 就是 影 响生 产 效 率 , 因为 需 要不 断更 换 连 轧 机轧 辊 , 由于 连轧 机轧 辊 目前
还 不 能像 张 减 机 一 样 实 现快 换 , 换 比较 费 时 。 更 而且频 繁更 换 机架 可 能会使 各 机架孔 型 中心 线不 在 同一 条 直线 上 , 终 影响 荒管 壁厚 精度 。 最
向频 繁 、 件 消 耗 高 ; 备 钢锭 局 部 温 度 过 高 , 产生 过 烧 现 象 ; 门压 紧 装 置失 去 作 用 , 门密 封不 严 , 炉 炉 炉 门框 铸 铁 件损 坏 , 门立 柱 变形 ; 炉 部分 空 气 、 烟
气切 断 阀和气 缸损 坏 , 向系统 不 能正 常工作 , 换 蓄
K e wor y ds: e tn u n c h ai g f r a e;HTAC r er e ;i n v to bu n ;s a l n o a in
蓄热式加热炉的工作原理

蓄热式加热炉的工作原理蓄热式加热炉是一种利用热量积蓄和释放的加热设备。
其主要工作原理是通过蓄热材料的吸热和释热过程,实现能源的稳定供应。
蓄热式加热炉由燃烧室、蓄热室和排烟系统等组成。
燃烧室中燃烧燃料产生的高温燃烧气体经过烟道进入蓄热室,与其中的蓄热材料热交换,使其温度升高。
蓄热材料是蓄热式加热炉的关键部件,通常采用高热容量和高热传导性的材料,如陶瓷、耐火材料等。
当燃烧室中的燃料燃烧完毕或加热系统需要热量时,通过调整控制系统,蓄热室中的高温蓄热材料开始释放热能。
蓄热材料的吸热过程是指在燃烧室中,当燃料燃烧产生高温燃烧气体时,蓄热材料吸收燃烧气体中的热能并升温。
蓄热材料内部的微观孔隙结构能够有效地吸附和储存大量的热能,从而使得燃烧室内的高温烟气得到充分利用,提高燃烧效率。
蓄热材料的释热过程是指在燃烧室和加热系统需要热量时,蓄热材料开始释放其储存的热能。
控制系统通过调整燃烧室的气流方向和蓄热材料的温度,确保蓄热材料释放的热能能够有效地传递给加热系统。
蓄热材料的释热过程是一个持续而稳定的过程。
通过合理地设计蓄热室的结构和材料,以及控制系统的精确控制,蓄热式加热炉可以实现能量的高效利用和稳定供应。
蓄热式加热炉相对于传统的加热设备具有一系列的优点。
首先,蓄热式加热炉能够充分利用燃料的热能,提高热利用率。
其次,由于蓄热材料的热容量较大,热能的释放相对稳定,能够实现加热过程的均匀和稳定。
此外,蓄热式加热炉还能够实现节能和减少排放,对环境友好。
总之,蓄热式加热炉通过蓄热材料吸热和释热的过程,实现能量的稳定供应。
其工作原理主要包括燃烧室中烟气与蓄热材料的热交换和蓄热材料的热能释放。
通过合理设计和优化控制系统,蓄热式加热炉能够提高能量利用效率,实现高效、稳定和环保的加热过程。
蓄热式轧钢加热炉燃烧质量优化控制研究

19Metallurgical smelting冶金冶炼蓄热式轧钢加热炉燃烧质量优化控制研究霍立伟(邢台钢铁有限责任公司,河北 邢台 054000)摘 要:蓄热式加热炉主要是根据对蓄热体内最大限度回收高温烟气中的热量,来达到对空气或者煤气的预热效果,直线燃料能够在高温低氧的状况下进行燃烧。
对于蓄热式加热炉的使用,能够明显的使得排烟温度(<200℃)和坯料氧化烧损。
达到有效降低能耗的效果,同时还能够降低有害气体(NOx)的排放率,使得节能减排和燃烧质量上有着明显的加强。
本文主要对蓄热式轧钢加热炉燃烧质量优化控制进行研究,仅供参考。
关键词:蓄热式;轧钢加热炉;燃烧质量;优化控制研究中图分类号:TG307 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2021)04-0019-2 收稿日期:2021-02作者简介:霍立伟,男,生于1984年,汉族,邢台人,本科,金属压力加工工程师,研究方向:轧钢。
轧钢加热炉作为钢铁企业的一个重要的能耗设备设施。
在资源不断的枯竭,环保意识提升下,政府对于淘汰较为落后的产业越来越重视,为了能够使得加热炉节能,且能够提升燃烧质量,蓄热式燃烧技术得到了很广泛的应用。
1 轧钢加热炉概述在进行轧钢加热炉设计的过程中,需要严格的按照业务环境和业务标准进行加热炉的选择,需要把投资计划、钢种以及规格的生产,还有燃料的种类,再加上能耗和加热温度等结合起来,需要对轧钢加热炉的结构和线管进行一定的了解并明确,这样才能够确保轧钢加热炉达到节能效果。
若是企业根据低热值气体和更常规的钢加热,就需要选择双空气和储气罐。
若是能够保障生产达到稳定的状态,就需要选择传统的热交换器。
若是企业拥有的是不同类型的天然气,就需要结合不同业务的进行选择。
需要对炉子的结构进行明确,明确炉子的基本特性后,利用大型冶金企业的加热质量需求和轧机的稳定性进行确定,质量需要注意节能减排带来的影响。
2 蓄热式加热炉存在的问题随着经济的快速发展,蓄热式轧钢加热炉得到了广泛的应用。
蓄热式加热炉换向系统维护

自动 换 向时 每 次 换 向遵 守 先 关 后 开 的操 作 策 略 ,换 向阀在换 向过 程 中可 以当作 切断 阀使 用 ,避 免 了煤 气或 空气 与烟 气相 遇 的可能 。当向炉 内送煤 气和空 气 时 ,加 热 炉 各段 一 侧 气 缸 通 过 气 源作 用 , 带动 阀杆 、阀板 将 排 气 口封 闭 后 ,再 打 开进 气 口, 使 煤气 或空 气通 过换 向 阀的 出气 口被送进 炉膛 进行
作 者简 介 : 左 发 ( 93一) 男 ,0 6年 毕 业 于 安 徽 工 业 大 学 热 能 与 18 , 20
3 换 向阀阀板 密封 圈严 重损 坏 后 , ) 阀板 与 密 封
圈盖 板 直接接 触 , 阀杆震 动过 大 , 如长 时间得 不 到处 理, 导致 阀杆逐 渐 变 形 ; 由于 炉 压 调节 操 作 的影 响 , 如果 排 烟温度 低 于烟 气 露 点 温 度 时 , 加 剧 换 向阀 会
2 应 用 中存 在 的 问题
1 排气 口侧 阀板 密 封 圈 长期 工 作 在 排 烟 温 度 )
波 动 的恶劣 环境 下 , 受着 阀板 的周期 性 冲击 , 逐 承 会
渐 老化 直至损 坏 , 影响换 向阀闭合 时 的密封 效果 , 同 时密封 圈损坏 后 , 阀板 与箱 体 直 接 接触 会 使 阀杆 弯
炉温 。
圈 2 换 向 闷 结 构
4 故 障诊断及处理方法
在 蓄热 烧 嘴 蓄热材 料 完好 的情 况 下 , 向阀故 换 障的判 断与处 理方法 :
4 1 排烟 温度 过低 .
5 换 向系统采用 压 缩 空气 作 为动 力 源 , 向阀 ) 换
前安装 了三联 件 , 由于管道 内壁 的锈 蚀产生 的污 物 , 有时会 堵住 三联件 或 是气 源 管 路 , 响 换 向 系统 正 影 常工 作 。
蓄热式加热炉

一、引言蓄热式加热炉是用于轧钢厂的一种新型的加热炉,具有高效燃烧、回收利用烟气及低二氧化碳排放等优点。
在工业企业中广泛应用,对节能减排工作起着重要的促进作用。
二、蓄热式加热炉的工作原理及其特点蓄热式加热炉的高效蓄热式燃烧系统主要由蓄热式烧嘴和换向系统组成。
它分为预热段、加热段和均热段三个主体。
其原理是采用蓄热室预蓄热全,达到在最大程度上回收调温烟气的湿热,提高助燃空气温度的效果。
新型蓄热式加热炉的蓄热室现在普遍采用陶瓷小球或蜂窝体作为蓄热体,其表面积大,极大的提高了传热系统,使蓄热室内的体积大大缩小。
再加上新型可靠的自动控制技术及预热介质预热温度高,废气预热得到接近极限的回收。
是一种新型的高效、节能的加热炉。
参与控制的主要现场设备有:各段炉温测量热电偶;煤气预热器前后烟气温度测量热电偶;各段烟气及排烟机前烟气温度测量热电偶;各段煤气、空气及烟气流量测量孔板及差压变送器;各段煤气、空气及烟气流量调节阀;各段两侧烧嘴前煤气切断阀及空气/烟气三通换向阀;炉压测量微差压变送器及用于炉压调节的烟道闸板;用于风压调节的风机入口进风阀;煤气总管切断阀及压力调节阀;其它安全保护连锁设备等。
三、换向原理换向装置是加热炉的重要部件,整个燃烧过程都是靠抽象向装置完成的。
可以说它是整个加热炉的心脏。
它的换向原理是:初始状态下,换向装置处于某一固定状态时,向炉子一侧的燃烧器输送煤气、空气,在炉内实现混合燃烧,同时从炉子另一侧的燃烧器排出烟气,经过一个周期(120s-180s)改变方向,实现周期换向。
换向装置一般采用双气缸、二位四通换向阀,它内有四个通道,每次动作开启两具通道,同时关闭两个通道以实现供气和排水气的周期性换向。
四、自动控制系统蓄热式加热炉控制系统一般有:⑴换向控制系统;⑵炉温控制系统;⑶炉内压力控制系统;⑷安全保护控制系统;⑸烟空比控制;⑹HMI人机对话界面的功能。
1、换向控制系统设备的选型换向控制是整个加热炉燃烧、控制系统的重中之重,是燃烧控制的关键控制系统。
提升蓄热式加热炉能力的经验总结

tesmet d ,no d rt u te o s mmaetea piain tc nq e ,i et g c p ct frg n rt efr h a r e i re fr rcn u a o h t p l t e h iu s l th a n a a i o e eai u - h c o f i y e v
L hy n Z o h n x T nQ ne g uZ i g h uC a gi a u fn o u ( ' et nSel l t ,l S co t a ) Ie } i e Pn
. .
Ab ta t E eg a iga de sin rd cn r uyb u d rso s it fe trr e h l -a e t sr c : n rysvn n mis e u ig ae ad t-o n e p n i lyo nep s sa g sh a o bi i do f
莱钢型钢厂小型线为半连续式轧钢生产线 , 共
明显降低 , 取得了良好 的经济效益。
7 架轧机 , 主要产品有 H型钢、 工字钢及门 架槽钢。
原料规格有 10m 5 m×10m 15m × 0 m、 5 m、6 m 20m
蓄热式加热炉燃烧控制系统策略及优化

嘴
.
B嘴 烧
刍 圭
: 主 = :…一 F _
吕……
笺 二 二
圈 1 成 对烧 囊换 向时序 田
如图 2 所示 , 其中 a 为空气过剩系数, b 为理想空燃比, 1K K 、4为正偏置系数 ,2 l k 、3 ( 为负偏置系数 , 炉温调节器通过温度测量值
4 燃烧控制系统策略
蓄热式加热炉燃烧控制 系统策略及优化
25 热轧板 厂 20
摘
谭 志春
t
要
本文介绍涟钢 2 5 轧板厂步进式加热炉的关键 控制策略及优化 , 20热 炉温控制 、 自动换 向控 制在蓄热 式加 热炉上的应用 。
涟钢 2 5 热轧板厂配置两座蓄热加热 20 炉, 分别于 20 09年和 2 1 年相继竣工投产。 00 投产以来 , 运行情况一直 良好。蓄热式加热 炉, 就是利用蓄热式烧嘴 , 通过烟气和空气 的 热交换 , 对空气进行预热 , 提高燃烧前空气 的 温度 , 从而降低排烟温度 , 提高热 利用 率, 达
用常规带温度前馈功能双交叉限幅燃烧控制 系统 , 则提高了过渡空燃 比的控制能力 , 提高 了燃烧效率。节省燃料 , 防止 冒黑烟, 进一步 改善系统动态响应特性 , 最终保证加热炉生 产稳定 , 减少氧化铁皮烧损. 提高产品质量。
43 控制繁略 .
窒 鲤F : 二=i … = i : 一 = = 璺
.
中。 仪表 P C的 C U 1 2 P的网络上共挂 L P 46— D
2 . 3
安全运行 , 燃烧时 , 烟气阀关阀到位后 , 空气阀
足, 就会产生黑烟 , 浪费燃料 , 热效率降低 , 并 才打开 , 刚叮 l 后再打开煤气隅, 空气I 开 s 烧嘴 且排放的 C O污染环境 ; 空气过剩 , 不仅会带 排烟时, 煤气 阀先关 闭,S 1 后再关闭空气 阀, 走大量热能 , 浪费热能 , 同时, 过量的空气还 空气阀关闭到位后烟气阀才打开。换向时, 会加剧被加热钢坯的氧化烧损, 只 降低成品率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
蓄热式加热炉燃烧换向控制系统优化提升
作者:侯学刚
来源:《中国科技博览》2012年第12期
[摘要]:本文介绍了新型蓄热式燃烧技术及原理和换向控制系统,及其在莱钢特钢事业部小型成材车间的应用情况,对新型蓄热式加热炉的应用和技术优势及应注意的问题进行分析,更新了小型成材车间加热炉的燃烧换向控制系统。
[关键词]:新型蓄热式燃烧技术蓄热体蓄热式HTAC技术换向控制系统
中图分类号:TQ534.3 文献标识码:TQ 文章编号:1009-914X(2012)12- 0027–01
1前言
蓄热式燃烧技术是一项传统技术,新型蓄热室传热效率高和换向周期短,带来的效果是排烟温度低(200℃以下),被预热节制的预热温度高(约为炉温的 80~90%),因此,废气余热得到接近极限的回收,蓄热室的温度效率可达85%以上,热回收效率达80%以上。
蓄热式高温空气燃烧技术(HTAC)具有极限利用烟气余热和极大降低NO x排放的优点。
它通过两个蓄热烧嘴交替换向工作于进气和排气系统,将炉子烟气中的余热交换给蓄热体,烟气中的热量回收率可达烟气总热量的70% ~ 80% ,提高了能源的利用率。
2新型蓄热式燃烧技术原理
蓄热式高温空气燃烧技术原理如图1所示。
新型蓄热式燃烧呈对布置(A、B状态),从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进蓄热式燃烧器A后,再经过蓄热式燃烧器A(陶瓷小球或蜂窝体)时被加热,在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般为炉膛温度的80-90%),被加热的高温热空气进入炉膛后,卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流,同时往稀薄高温空气附近注入燃料,燃料在贫氧状态下实现燃烧;与此同时,炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器B排入大气,炉膛内高温热烟气通过蓄热式燃烧器B时将热量储存在蓄热式燃烧器B内的蓄热体,然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀排出。
当 B 侧的蓄热体储存一定热量后,通过程序控制换向阀自动换向,常温助燃空气变为由B侧通道经蓄热体进入,热烟气从A侧通道排出,如此循环,使得两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热状态交替工作,两个蓄热体自动进行蓄热与放热状态的切换,从而达到节能和降低NOX排放量等目的。
常用换向周期30-180s。
2.1蓄热体性能比较及应用案例
莱钢特钢厂采用蓄热式燃烧换向技术对小型车间加热炉大修改造,2008年5月6日开工,至2008年6月3日投产,采用蜂窝体为蓄热体的蓄热式烧嘴加热技术,加热炉长22.14m,宽5.36m,钢坯规格 220×250×3250 (mm³),加热能力72t/h,加热钢温1180-1230℃(仪表记录显示),空气预热温度达1040℃,燃料为高炉、焦炉混合煤气,排出烟气低于150℃。
2.2技术优势
(1)蓄热式燃烧不仅仅依靠蓄热体进行预热,提高空气温度,它同时还改变了组织燃料进行燃烧的方式,是一种先进的弥漫式燃烧方式,这种特殊的燃烧方式将炉膛作为反应器,扩展火焰燃烧区域,火焰的边界几乎扩展到炉膛的边界,从而使得炉膛内温度分布均匀,不易形成局部高温,一方面消除了局部高温提高了加热质量,经过加热后的钢坯在轧制过程中没有明显的“黑印”,从而使得产品质量得到保障,另一方面炉膛的平均温度增加,加强了炉内传热,延长了炉膛寿命。
(2)由于火焰不是在烧嘴产生的,而是在炉膛空间内才开始燃烧,因而燃烧噪声低。
(3)在助燃空气预热温度高达 1000℃情况下,由于燃料在贫氧(2-20%)状态下燃烧,炉内NOx生成量反而大大减少,NOx排放量可达50-150ppm,达到国家一级排放标准以上。
(4)炉膛内为贫氧燃烧,使得加热炉加热的钢坯氧化烧损大为减少,钢坯氧化烧损约降低0.3%。
(5)节能潜力巨大,节能15-30%,同时大大缓解了大气的温室气体排放,CO2的排放量降低约30%。
3系统结构及软件配置
淘汰落后的控制系统,新的控制系统采用Siemens系列的S7-400 PLC,通过PROFIBUS-DP协议与两个S7-300从机架通讯,上位机与PLC 通讯模板通过工业以太网协议通讯。
上位机采用研华工控机PentiumⅣ 3.2,内存1GB,软件平台,软件平台Microsoft Windows XP;采用功能强大的STEP-7 V5.4软件包进行软件开发,以实现计算机控制换向系统的各种功能;采用WinCC 6.0(Windows Control Center)组态软件建立人机界面进行加热炉热工参数监测及运行控制。
3.1 人机画面构成
系统通过 TCP/IP通信模板实现主站 S7-400PLC 和上位机之间的数据通信。
采用图形化的模拟人机接口界面,直观且操作简单。
人机画面显示全部现场设备状态和工艺参数,并在画面内集成了全部设备的操作,包括风机的起停控制、10个电动调节阀的开关模拟手操和空气换向阀的换向控制,并显示锻造加热炉的各种实时数据和现场设备状态。
画面主要组成有:开机起始画面、主画面、参数设定画面、趋势曲线画面、报警画面。
在主画面上可以直观了解点火
和加热过程中烧嘴的燃烧状态,换向阀的运行情况,换向阀的位置,还有换向剩余时间等。
参数设定画面可以对强制排烟温度、自动换向周期时间、强制换向周期、排烟超高报警温度等参数进行设定功能;趋势曲线画面可以显示各种监测参数的历史趋势曲线,如排烟管道温度;报警画面显示各种报警信息,如:换向故障、排烟温度过高等等
4 换向系统控制功能的实现
莱钢特钢厂小型加热炉采取助燃空气单预热的方式,分散式换向单独控制每个烧嘴,控制灵活,能充分发挥每个烧嘴的蓄热能力,有利于节能[3]。
换向控制系统是蓄热式控制系统最重要的组成部分。
换向系统分为手动换向控制、自动换向控制和换向初始位置。
4.1手动换向控制
系统手动换向通过安装在控制柜上的控制按钮实现,并在控制柜上装有指示灯,显示换向阀开关位置。
在烘炉阶段或检修修、程序出现故障时,可以使用手动控制在控制柜上对设备进行控制,防止因出现故障而导致加热炉停产;设备和 PLC 皆正常工作时,使用自动控制方式,通过PLC 对设备进行自动控制和监视。
4.2自动换向控制
根据蓄热式原理和蓄热式烧嘴的结构,自动换向控制采用定时换向、超温强制换向和故障强制换向3 种方式相结合。
换向控制系统在正常生产时采用定时换向,当烧嘴排烟温度高于报警值时,可采取缩短换向时间的方法进行调节;炉内某段实际温度高于1300℃时,系统将强制这段换向,并调节燃料和助燃空气的流量;换向阀或煤气阀在5S内没有开关到位,系统将强制换向阀回到初始状态。
5 结论
采用了新型蓄热式燃烧技术和更新了换向控制系统后,效果明显,节省了加热炉燃料,提高了热效率,减少了污染物排放率,满足了节能减排和提高生产效率的要求。
参考文献
[1] 吴存宽,吴彬林 . 高温空气燃烧技术发展与应用 [J] . 工业炉,2003
[2] 杨军峰 . 高温空气燃烧技术在锻造加热炉上的应用 [J]. 工业加热,2004。