环型加热炉热工制度的优化研究
环形炉分区加热技术的应用与研究
环形炉分区加热技术的应用与研究发表时间：2020-07-14T08:49:47.115Z 来源：《防护工程》2020年8期作者：祝昌涛任青立[导读] 加热速度由改造前的6min/cm,到改造后的5.1min/cm,各区分界明显减少了各区的相互影响。
烟台鲁宝钢管有限责任公司 264001关键词：环形炉；分区；加热；应用与研究一．概述公司热轧无缝钢管生产线，所配套的管坯加热炉为D0=16M的环形加热炉，其尺寸及技术性能见下表：D0=16M环形加热炉环形加热炉是由可转动的炉底部分和固定环形炉墙部分以及炉顶组成，炉墙分内环墙和外环墙，每侧墙上均布有烧嘴，共有25只，炉膛沿全长分：预热段、加热段、均热段，圆管坯由外环墙装料口送入，借助炉底转动，使放置在炉底上的管坯（加热完成后），送到出料口，管坯与炉气呈逆流加热，这样加热段的炉气经预热段时，物理热被充分利用，使高温炉气有所降低，以提高燃料的使用效率，最后，管坯由出料机完成出料，再进行钢管轧制。
近几年来，随着公司扩径轧管技术改造的深入，所要加热的钢坯也由ф130×3000加大到ф180×3000，这给环形炉的加热提出更高的要求。
因此，在实行环形炉分区加热改造前，环形炉在管坯加热上存在的问题有：①环形炉作业率偏低，表现在每班都有提温时间，停机待轧的时间较多。
②管坯的内外温差大，影响了钢管的成材率。
③在强化加热的情况下，排烟温度较高，尽管能提高生产率，但降低了环形炉的热效率，造成生产成本的提高。
鉴此，我们考虑用环形炉分区加热的方法，即将环形炉的加热段适当延长，预热段适当缩短，利用钢坯在低温下吸热能力大的特点，使环行炉加热段处于较高且相对恒定炉温（1350℃），实现快速加热，缩短加热时间，同时减少加热段向预热段的热辐射，降低出炉温度，达到同时提高炉子的热效率和生产率的目的。
二、环行炉分区加热的必要性和可行性1.分区加热的必要性：由于轧机生产能力的不断提高，对环行炉的生产能力提出更高的要求，环行炉为适应这种在能力上不断增加的要求，其本身必然要加大热负荷，作强化运行。
环形加热炉产量及炉子结构的优化
环形加热炉产量及炉子结构的优化摘要：某公司15m环形加热炉在生产过程中，存在加热炉实际产量无法达到设计产能、加热炉炉墙多次坍塌等问题。
在分析其原因之后，改造了热炉的供热分区结构、烧嘴的形式、炉墙的结构、炉墙锚固钩的形式等。
通过对加热炉进行改造，使得上述问题得到了有效解决，提高了加热炉的整体技术水平和加热质量。
关键词：环形加热炉；产量；优化某公司无缝钢管生产线现有1座中径Ф15米环形炉，生产线于2009年投产。
加热炉设置加热段和均热段两个温度控制段，加热炉的主要参数：投产以来，加热炉主要存在以下问题：·加热炉产量无法达到设计产能·加热炉内环炉墙多次坍塌1原因分析1.1 关于加热炉产量无法达到设计产能的原因分析该厂加热炉的设计最大加热能力为35t/h，按5250Nm3/h的煤气供气量和1.58GJ/t额定单耗进行反算，实际上加热炉具备18.6%的富裕供热能力，实际最大产量为42t/h[1]。
因而从加热炉的炉型和供热能力上来看，加热炉的产量完全可以满足生产线的产量要求。
经过分析认为，造成加热炉产量无法达到设计产能的原因如下：·生产过程中，加热炉炉墙经历了多次坍塌，频繁的大修造成了加热炉年产量的下降。
·加热炉采用低压涡流烧嘴进行加热，且烧嘴位置较低。
该型烧嘴的缺点是煤气高压时火焰发散，火焰发散时较低的火焰容易直接冲刷钢坯而导致钢坯局部过热，导致脱碳现象频繁出现，为了保证坯料的加热质量，加热炉烧嘴无法开到足够的功率进行加热，导致了产量的降低。
从现场了解到的实际情况是：加热炉烧嘴前的阀门只能开到开度的30%-40%，否则就容易出现脱碳。
·加热炉只有加热段和均热段两个供热控制段，其中加热段控制着18个烧嘴，共136.5°的弧长，几乎占整个加热炉总长的40%，这样的分段方式燃烧控制不灵活，炉膛无法进行温度梯度控制，要求产量时坯料无法避开高温脱碳峰值区，强调坯料加热质量时，只能整段的降低供热负荷进行加热，导致钢坯的产量达不到要求。
加热炉优化运行研究 王磊
加热炉优化运行研究王磊摘要：加热炉是当今炼油厂的重要设备类型和运行状态，也将直接影响精炼的效率。
但在实践中，它还存在许多问题，我们需要对其运行特性进行优化和控制，努力实现经济安全的运营目标。
关键词：加热炉；选型；优化运行前言随着原油的不断开采，原油的密度、粘度和凝点都在不断提高，为保证原油的流动性，就需要原油在管输过程中给其进行加压、升温，以保证原油能够到达指定的输油站场或油库。
加热炉普遍应用于石油化工行业，是常用的原油加热设备，当然若输油站内有蒸汽可以利用，也可直接采用换热器给原油换热，这种方案更加方便、快捷并节省投资。
但换热器需要借助已有的热源，使用起来较为局限。
加热炉常用的有管式加热炉、导热油炉（热媒炉）、相变加热炉和水套加热炉。
1加热炉选型1.1管式加热炉早期管式加热炉广泛用于国内各油田的油气集输、原油长输管道工程项目上，目前这类国产设备从设计到制造已形成系列化、规格化，设备效率、安全可靠性均较高，现场使用情况良好，但炉管易结焦，效率降低，压降大，正逐步被替换。
1.2热媒炉热媒加热炉由有机热载体加热炉、有机热载体、循环泵、热媒管网、用热设备、膨胀罐、储油罐、氮封系统、仪表和自控系统以及其它辅助设备组成。
热媒加热炉主要是通过对载热体导热油进行加热，加热到一定温度的导热油，送到换热设备与被加热介质进行热交换后回到加热炉的间接加热设备。
循环泵应采用风冷式导热油卧式专用离心泵，循环泵使热载体在系统内维持一定的流量。
导热油膨胀罐应设置氮封，避免导热油在膨胀罐中被氧化。
氮封起到将导热油与空气隔绝的作用。
该加热设备是近年来推广使用的新型加热装置，具有热效率高，安全可靠，自动化程度高，设备使用寿命长，便于维护的特点。
但系统较复杂，需要电动泵、循环热媒等，管理点多。
此外，导热油需要定期更换，运行成本较高。
常用于热负荷要求较大的情况下。
1.3分体式相变炉分体式相变加热炉是结合油田实际开发的新型加热炉，其工作原理与水套加热炉相近，其下部锅壳内的中间介质水受热蒸发产生一定压力的饱和水蒸汽，水蒸汽由蒸汽接管进入上部的管壳式换热器，与管壁发生相变换热。
加热炉炉况优化装置的节能效果研究
2019年06月加热炉炉况优化装置的节能效果研究吴婧（大庆油田第二采油厂规划设计研究所，黑龙江大庆163000）摘要：加热炉提效始终是困扰油田生产的难题，加热炉的清淤除垢（涉及清罐、酸洗、应用各种防垢设备等）、加热炉本体的损坏状况、加热炉自身的结构、运行管理以及加热炉运行工况的优化等均对加热炉的热效率有较大的影响，同等条件下，加热炉燃烧器采取先进技术措施能够大幅度提高加热炉运行热效率，节约耗气量。
文章着重研究采油厂应用加热炉安装炉况优化装置的情况以及其应用的节能效果，并对其效果进行了评价。
关键词：节能；加热炉；炉况优化1概况随着聚驱规模不断扩大，油田采出液中已普遍见到聚合物，被加热的液体特性发生改变，生产对温度的管控更加精细，加热炉的自控程度低，同现代化数字油田的发展不相适应，节能监测多项运行参数超出合理运行范围，运行热效率低，能源浪费严重，污染排放。
部分加热炉生产运行中工况不良，在用燃烧器自动化程度低，由于缺少有效的炉况监测装置而导致生产运行参数的调整不及时，加热炉空燃比不能动态调整，甚至不能达到设定值，控制不精确，使得过剩空气系数高（1.6以上）、排烟损失大，影响加热炉高效平稳运行，各项运行参数监测屡次不合格，严重的直接导致燃烧器烧损，制约着全厂加热炉炉效的提高。
2017年监测的加热炉平均热效率84.1%，其中热效率低于80%的加热炉占监测加热炉总数的20%。
因此，如何实现加热炉生产运行参数优化，使之高效运行，减少能源浪费和污染，是萨南油田加热炉目前面临的重要问题之一。
2炉况优化装置原理2.1炉况优化装置原理炉况优化装置是一种可自动优化炉效的智能化节能装置，其系统软件内部嵌入了加热炉炉况优化技术，可针对加热炉实现监测、显示、分析、优化调节，全方位的实时检测加热炉排烟温度、氧含量、环境温度、炉膛压力、燃气流量、进出口温度、水流量等生产运行参数，以实时监控加热炉热效率和燃烧负荷。
炉况优化装置应用的动态微量调节技术根据加热炉运行工况，实时动态调节微调系统，与燃烧器原有供风系统形成串级控制，调整后的过剩空气系数在1.05~1.3之间，保证加热炉节能高效运行。
加热炉二级优化控制系统研究与开发
【摘 要】 针对宝钢特钢韶关有限公司大棒 1#加热炉二级优化控制系统开展研究工作，开发了钢坯加热
过程数学模型，实现了大棒 1#加热炉物料及温度跟踪、工艺查询及修改、历史数据查询和钢坯详细温度记录等
功能模块，所开发的二级优化控制系统可对钢坯加热过程进行有效控制，为提高钢坯加热质量及节能降耗做
出贡献。
【关键词】 大棒加热炉；二级优化控制系统；钢坯加热过程
的详细数据和加热炉实际炉温分布、加热炉 L2 级温
度设定以及加热过程监控报警等；
(2) 工艺查询及修改模块 ：查询和修改炉内每
种钢坯的加热工艺参数；
(3) 历史数据查询模块 ：查询已出炉钢坯的出
钢参数和在炉钢坯的加热过程状态；
(4) 钢坯详细温度记录模块 ：查询已出炉某一 历史钢坯的运行过程参数。
(1) 只考虑钢坯在厚度、宽度方向的传热；
(2) 钢坯在加热炉内匀速运动；
(3) 忽略钢坯与轨梁之间的接触热阻；
(4) 忽略表面氧化铁皮对传热过程的影响。
依据热传导的基本方程和具体的控制对象 ，钢
坯升温过程控制方程如下：
ρCp
∂t ∂τ
=
∂ ∂x
(
λ
∂t ∂x
)+
∂ ∂y
(
λ
∂t ∂y
)
(1)
边界条件：
2018 年第 12 期 总 第 226 期
冶金动力
METALLURGICAL POWER
65
加热炉二级优化控制系统研究与开发
蒋国强 1 , 张宝华 1 , 陈建洲 1 , 苏福永 2
(1. 宝钢特钢韶关有限公司特轧厂，广东韶关 512123；2. 北京科技大学能源与环境工程学院热科学与能源工程系，北京 100083)
双燃料管坯环形加热炉计算机优化控制系统
２ ３ 炉底 导热 数学模 型 ．
函数构 造 出具体 的 、 以控 制管 坯 温 度 为 目的 的优化 控 制算 法 ， 其基本 思 想和控 制策 略是 ：
（ ）以轧 制节 奏 和工 艺 为 前 提 ， １ 通过 管坯 加 热 数 学模 型 ， 确定 管坯 加热速 度 。
ｒａｉ ｄ ｅｌｅ ． ｚ
Ｋｅ ｒ ｓ ｄ ａ ｕ ｌ ｒ ｔｒ ｕ ｎ ｃ ｓ ｃ ｍｐ ｔｒｏ ｔ ｌ ｏ ｔ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｕ ｌ ｅ ；ｏ ａｙ ｆ ｒ ａ ｅ ； ｏ ｕ ｅ ｐ ｉ ｆ ｍａ ｃ ｎ ｒ ｏ
环 形 加热 炉是无 缝 钢管 热轧生 产线 上 的重 要热 工设 备 ， 加热 质量 直接 影 响钢管 的性 能和质 量 ， 其 其 能耗 和 氧化烧 损直 接 影 响 钢 管 的成 本 ， 设 备 状况 其
１ 概 述
１ １ 双燃 料环 形加热 炉 ．
收稿 日期 ：０ １—１ ２ ２１ ０— ７
作者简介 ： 李谦 （９ ０～） 男 ， １７ ， 内蒙古包头市人 ， 高级工程师 ， 现从事工业 炉窑设计工作 。
５ ０
包钢科技
第３ ８卷
随着 蓄 热 式燃 烧 技术 的发展 ， 环 形 炉上 采 用 在
于 管坯 几何形 状尺 寸及 布置 的原 因致使 炉瞠 对管 坯
（ ）以管 坯加 热 数学 模 型 为 基础 ， 过 炉 内传 ２ 通
热数 学模 型 ， 定 管坯加 热最佳 温度 曲线 。 确
（ ）以炉 内传 热 模 型 为基 础 ， 过 燃 烧过 程 数 ３ 通 学模 型确 定最 佳燃烧 过 程和温 度 。 （ ）以燃 烧过 程 数 学模 型 为 基础 ， 行燃 烧 优 ４ 进
环形加热炉的设计优化
Vol. 30 Nபைடு நூலகம். 2
冶金能源
Mar. 2011
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY
37
段、加热段和均热段。一般各段温度控制为预热 段 800 ～ 950℃ ，加 热 段 1100 ～ 1260℃ ，均 热 段 1280℃ ，排烟温度为 800 ～ 850℃ 。 1. 3 机械设备
（ 2） 烧嘴的布置 一般环形加热炉的烧嘴均安装在炉子的内外 墙和炉顶上，且都垂直于炉墙表面布置，其目的 是保证炉膛各段温度均匀。顶燃烧嘴对炉顶整体 性产生一定的影响。尤其当燃气压力波动时，在 烧嘴附近产生局部高温，严重影响炉顶寿命。 通过多年从事环形加热炉调试的实践，提出 燃烧器布置及供热负荷分配的原则。即烧嘴的单 个供热能力不要过大，应采用小烧嘴多点布置， 这样可使炉内各段的温度场均匀，钢坯断面温差 小，有利于提高钢坯的加热质量； 切忌烧嘴能力 过大、安装集中，造成预热段过长、温度较低而 起不到很好的预热作用； 而且钢坯到了加热带集 中加热，不但容易造成钢坯内外温度不均匀，还 容易使钢坯表面产生过热或过烧，产生较多的烧 损。在设置烧嘴的数量上，既要考虑到炉内温度 场均匀性，又要考虑清理和检修方便。对于炉膛 宽度小于 4m 的炉子，顶燃烧嘴的作用就比较小
2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创15环形加热炉的设计优化36金能源energyformetallurgicalindustryvol30no2mar2011环形加热炉的设计优化辽宁科技大学2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创15多年从事环形炉的设计监造施工调试对原有环形加热炉存在的设计缺陷及使用中的不足之处有了深入了解并对其进行了探讨和研究
加热炉炉温均匀性优化控制研究
Study on Optimal Control of Furnace Temperature Uniformity
LIU Zeng-huan, WANG Li-zhen, HE Guang-xiang （College of Information and Electronic Engineering, Hebei University
鄣（Γ·s 鄣ωs/鄣xj）/鄣xj+R觶 s
(4)
式中：ρ—流体密度
t—时间
ui、uj—直角坐标系 i 和 j 方向的速度 xi、xj—直角坐标系 i 和 j 方向的坐标 μ—黏性系数
p—压力
h—热焓
Γh—热交换系数 S觶 h—热焓源项 ωs—组分的质量分数 Γs—组分扩散系数 R觶 s—反应源项 湍流动能方程 k：
究，得出了合理有效组织燃烧的烧嘴布置和偏移角度，为保证炉膛温度的均匀性、提高加热质量和优化炉型结构提供了
参考依据。 系统仿真和实际运行效果表明：炉膛内温度场的均匀性得到了很大提高，满足了钢坯高质量加热的需要。
关键词：加热炉；炉温均匀性；烧嘴；热流场；数值模拟
中图分类号：TF062 文献标识码：A
文章编号：1001- 6988（2011）01- 0009- 03
5.3 m
1.3 m
1.3 m
1.35 m
3m 1.3 m 1.1 m
1.3 m
1.3 m
1.3 m 0.7 m
图 1 优化后烧嘴的分布情况图
如 图 1，该 台 车 式 加 热 炉 炉 长 为 5.3 m，宽 为 3 m，高为 3 m，所采用的烧嘴为脉冲式烧嘴，所有烧嘴 等间距分布。 下排烧嘴安装高度为距炉膛底部 0.6 m 处 ，距 炉 门 和 炉 尾 各 0.7 m，烧 嘴 间 的 距 离 为 1.3 m。 上排烧嘴与下排烧嘴垂直间距为 1.3 m，与下排 烧 嘴 交 错 布 置 ，距 炉 门 和 炉 尾 各 1.35 m，各 烧 嘴 间
加热炉操作、控制与优化技术
加热炉操作、控制与优化技术加热炉是工业生产中常见的设备，用于加热各种材料或产品。
正确的操作、控制和优化技术可以帮助提高加热炉的效率，降低能耗，提高生产质量。
下面将介绍一些常见的加热炉操作、控制与优化技术。
首先，正确的操作是保证加热炉正常运行的关键。
在启动加热炉之前，操作人员应该检查所有的设备，确保各部件的正常运转。
在加载物料之前，要根据物料的性质和工艺要求，确定合适的加热温度和时间。
操作人员应该熟悉加热炉的控制面板，正确设置加热温度和时间，并严格按照工艺要求进行操作。
其次，合理的控制技术是确保加热炉稳定运行的重要手段。
现代加热炉通常使用自动控制系统，可以根据实际情况调节加热功率和加热时间。
控制系统可以根据加热炉内的温度传感器实时监测温度，并通过控制器调节加热功率，保持温度在设定范围内。
此外，还可以根据传感器监测的温度变化来预测物料的加热曲线，从而提前调整加热参数，减少能耗和时间。
最后，优化技术可以进一步提高加热炉的效率和产品质量。
通过合理的工艺设计和装置改造，可以提高加热炉的热效率，减少热能的损失。
例如，在加热炉的进口设计预热装置，可以利用废热对进入加热炉的新鲜空气进行预热，减少燃料消耗。
另外，可以通过改变加热炉的结构和材料选择，减少辐射热损失，提高加热效果。
此外，通过优化加热工艺和控制参数，可以降低材料的加热温度和时间，减少能耗，提高产品质量。
总之，加热炉操作、控制和优化技术对于提高生产效率、降低能耗和提高产品质量至关重要。
通过正确操作和合理控制，可以确保加热炉的稳定运行；通过优化技术，可以提高热效率和产品质量。
随着科学技术的不断进步，加热炉的操作、控制和优化技术也将不断发展，为工业生产带来更多的效益和优势。
加热炉操作、控制和优化技术在工业生产中起到了重要作用，下面将进一步介绍相关的内容。
首先，加热炉的操作应该遵循一定的规范和安全措施。
操作人员在接受培训后，应熟悉加热炉的结构、工作原理和操作步骤。
环形加热炉炉温控制系统的研究与设计
环形加热炉炉温控制系统的研究与设计摘要：钢铁工业的发展，无缝钢管的应用越来越广泛。
环形炉加热炉的应用也得到了很好的发展。
无缝钢管的热轧生产线上重要的热工设备就是环形加热炉，其加热质量直接关系到钢管的质量，其氧化结烧和能耗直接关系到钢管的成本，其设备状况与操作水平直接关系到钢管的产量，所以无缝钢管生产的关键就是保证环形炉处在最佳生产状况。
然而，环形加热炉中的重中之重则是加热炉炉温的自动控制。
关键词：环形加热炉；PLC；模糊PID控制；环形加热炉作为轧钢生产线的关键能耗设备，炉温控制水平直接影响能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。
其燃烧控制系统是通过控制煤气和空气的流动来调节燃烧过程，以确保炉内温度稳定在设定值，并且波动不超过允许偏差，以确保管被均匀加热到满足要求的温度。
本设计是对环形加热炉炉温的控制，通过制采用串级双交叉限幅控制方式实现。
串级双交叉限幅控制系统中，燃料、空气流量值相互设定，从而保证了空燃比最优，达到了炉温恒定的目的。
在串级双交叉限幅控制系统基础上，加入PLC及PID控制算法，可基本实现对加热炉炉温的平稳控制，同时依靠组态界面实现对加热炉实时监控。
一、环形炉工艺流程环形炉总体为圆环形，环形炉由可以转动的炉底部分．固定的炉顶和内、外炉墙部分构成的环形隧道所组成。
环形炉借助炉底的旋转，使放置在炉底上的坯料由装料口沿环形隧道移出到出料口，并在移动过程中分段连续加热管坯。
环形炉装炉和出炉使用各自专门的夹钳，每装、出一次坯料(一根)炉底转动1个角度，然后又装、出下一次坯料，装炉和出炉同时进行，通过与炉底转动装置的联锁，可实现自动装、出料。
环形炉结构上没有明显的分段，主要靠烧嘴的配置和供热强度调整来控制温度，各段的供热长度也并不固定，为了使形型炉温度的控制与调整有较大的灵活性，环形炉可以分为几个供热段，具体段数依环形炉大小和加热要求而定。
环形炉每一段有单独的燃气管和空气管，可以单独调节燃料和空气供应量，总体供热能力按120％配置。
探析加热炉加热过程的智能优化控制
探析加热炉加热过程的智能优化控制摘要：本文主要对加热炉加热过程的智能优化控制进一步的分析和了解。
建立先进且实用的加热炉控制系统，对于钢铁企业来说，有着十分重要的现实意义。
关键词：背景；加热炉；自动控制；问题，措施一、背景概述随着煤炭、石油、天然气等不可再生资源的日益减少及其铁矿石价格的不断攀升，钢铁企业越来越重视能源和原料的利用率，以最少的能源和原材料消耗生产出高质量、高附加值的产品是钢铁行业不断追求的目标，同时也是各个企业之间竞争的焦点之一。
因此，以节约成本、降低能耗为目标的加热炉控制策略与控制方法的研究与开发已经成为钢铁行业自动控制领域的一个主要研究课题。
随着钢铁轧制技术的不断进步，轧机向着大型化，高速化方向发展，轧制精度越来越高，技术也逐渐成熟，轧钢生产水平已经达到了一个新的平台，现在的带钢热连轧可以生产的最薄规格达0.8mm，规格越薄、精度越高，必然要求板坯的加热质量也随之提高，与此同时，愈来愈多的轧钢新技术、新方法的产生和应用，对轧钢加热炉的加热过程提出了更高的要求，钢坯加热迎来了前所未有的挑战。
以往那些传统的燃烧和炉温控制技术很难满足新形势下的要求，所以对轧钢加热炉采用智能优化控制方法以实现最佳的钢坯出炉温度和更为均匀的钢坯温度分布已经迫在眉睫。
计算机技术的不断发展推动了智能控制技术的发展，它们是解决现代复杂的工业过程控制的一条途径，已经成为自动控制领域研究的热点和发展方向。
二、加热炉炉温控制中存在的问题加热炉内的钢坯加热过程是一个非线性、强耦合、多变量的复杂工业生产过程，边界条件变化莫测，炉内钢坯的氧化烧损情况和表面温度等不能直接测量，因此难于用一个集中的控制模型来精确描述。
针对这种复杂的系统，目前的加热炉虽然安装了计算机控制系统，但加热过程中的炉温控制主要还是依靠操作工人的经验。
当机时产量、加热钢种、尺寸变化时，人工手动操作存在严重滞后性，不能及时准确地调整加热策略，同时受人为因素的影响，以及四班、个人操作不统一，最终会不同程度的造成炉温、钢坯温度波动，即便是经验丰富的操作工人也会因疲劳而使控制精度下降甚至会产生误操作。
大型环形转底炉热处理加热均匀性控制技术的实施
大型环形转底炉热处理加热均匀性控制技术的实施■程德利，徐康摘要：采用大型环形转底炉加热工件时，具有对物料形状要求不高的特点，但是也有炉膛炉温均匀性不易控制的缺点。
在采用大型环形煤气炉加热车轮时，为提升炉膛温度场均匀性，通过对热处理工艺、加热设备特点以及生产模式进行分析，找出影响车轮加热均匀性的主要因素，有针对性地实施加热均匀性改进技术，取得了较好的效果。
关键词：环形转底炉；加热均匀性；热处理；控制技术环形转底炉具有炉底可以转动的特点，对待加热物料形状和尺寸要求不高，工业企业一般用于异性坯物料加热。
我公司作为中国最大的火车车轮生产厂家，考虑到火车车轮形状较特殊，为一种圆盘形钢结构件，也一直采用大型环形转底煤气炉完成车轮的淬火加热。
大型环形转底炉采用煤气加热时，因炉膛容积较大，炉膛密封性不好，所以炉膛炉温均匀性波动较大，工件加热质量控制难度较大。
而火车车轮是列车的重要走行部件，其热处理质量的优劣，特别是车轮淬火加热的均匀性直接与列车运行品质甚至行驶安全相关。
1. 工艺、设备参数及控制方式介绍根据车轮产品标准要求，车轮材料一般选用w C为0.5%～0.7%的优质碳素结构钢，车轮热处理后组织为珠光体+少量铁素体，通过加热+冷却+回火的热处理方式细化珠光体晶粒，可获得较高的强度和硬度，同时保持有较高的韧性。
我公司生产车轮的热处理工艺为：车轮在环形热处理加热炉中加热2～3h，得到均匀奥氏体化组织，然后上车轮专用淬火台进行旋转，对轮辋喷水冷却300～600s，最后入低温热风回火炉回火4～6h。
我公司使用的热处理环形加热炉直径28m，炉膛宽度3m，炉膛结构、烧嘴布置如图1所示。
为提高装炉量，降低能耗，热处理生产时车轮坯料在炉底沿径向和周向布置，布满整个炉底，并且采用连续装出炉方式，根据炉底转动节奏，同时装炉和出炉，如图2所示。
供热系统采用天热气加热，烧嘴为预混合式有焰烧嘴。
加热制度分为六段式加热，沿着炉膛周向方向从装炉开始，采用单独的空气、煤气管路和调节系统，图1 炉膛结构布置1.烧嘴2.炉墙3.炉底4.内环固定水封刀5.水封槽6.内环活动水封刀图2 车轮在炉底布置依次为预热段、一加热段、二加热段、三加热段、均一热段和均二热段。
环形加热炉的温度控制
摘要 (III)Abstract (IV)第一章引言 (1)1.1 冶金行业中常见的加热炉 (1)1.2 环形加热炉的现状 (1)1.3 加热炉的结构及工作方式 (2)第二章环形加热炉的工艺 (4)2.1 工艺特点及流程 (4)2.1.1 工艺特点 (4)2.1.2 工艺流程 (4)2.1.2.1炉子辅助设备 (4)2.1.2.2仪控系统组成 (5)2.2 加热炉总体设计要求 (5)2.2.1 工业控制系统设计的原则 (5)2.2.2 环形加热炉控制系统设计的总体要求 (6)第三章加热炉温度控制系统的控制策略 (8)3.1 炉温的控制系统 (8)3.1.1 炉温控制基本原理 (8)3.1.2 炉温控制系统 (9)3.1.3 引起炉温波动的因素 (9)3.1.4 炉温控制系统的改进措施 (10)3.2 燃烧控制系统 (11)3.2.1 双交叉限幅控制 (11)3.2.2 空燃比控制 (16)3.2.3 燃料流量的控制 (16)3.3 检测元件的选择 (17)3.3.1 温度检测元件 (17)3.3.2 流量检测元件 (18)3.4 执行器的选择 (19)3.4.1 执行机构的选择 (19)3.4.2 调节机构的选择 (20)3.5 PLC的选择 (23)3.6 通信协议的选择 (24)第四章环形加热炉温度控制系统的软件设计 (26)4.1 编程软件step7简介 (26)4.1.1 梯形图编程语言简介 (26)4.1.2 梯形图控制语言编程的步骤及实现的功能 (27)4.2 系统流程 (27)4.2.1 主程序流程 (27)4.2.2 温度控制子程序程序流程 (28)4.2.3 燃烧控制子程序程序流程 (29)4.3 软件设计 (30)4.3.1 I/O端口分配 (30)4.3.2 程序结构 (31)4.4 系统调试 (31)第五章系统监控组态软件的设计 (32)5.1 组态王简介 (32)5.1.1 组态王简介 (32)5.1.2 组态王的使用 (32)5.2 组态画面的介绍 (33)5.2.1 运行窗口 (33)5.2.2 实时曲线窗口 (33)5.2.3 历史曲线窗口 (35)5.2.4 报警窗口 (37)5.2.5 PID参数设置窗口 (38)第六章总结 (40)参考文献 (41)基于PLC的环形加热炉温度控制系统设计摘要环形加热炉是无缝钢管生产的第一环节，其加热质量直接影响到钢管的质量，其能耗和氧化烧结直接影响钢管的成本。
优化操作提高加热炉热效率
优化操作提高加热炉热效率发布时间：2021-12-10T05:23:33.847Z 来源：《科学与技术》2021年第26期作者：周景山[导读] 宁夏石化公司炼油一部常压装置是宁夏石化公司原油加工的主要生产装置，周景山宁夏石化公司炼油一部宁夏银川市 750001摘要：宁夏石化公司炼油一部常压装置是宁夏石化公司原油加工的主要生产装置，常压加热炉是常压装置的关键设备，加热炉的运行状况直接决定着常压装置的能耗水平，提高加热炉热效率对常压装置具重要意义。
关键词：加热炉;热效率;过剩空气系数1.前言工艺加热炉是炼油生产装置的主要设备之一，是炼油生产装置的耗能大户，而提高工艺加热炉的热效率，可减少炼油生产装置加热炉燃料耗量。
加热炉热效率是反映加热炉运行状况的最主要参数，加热炉热效率（η）是指加热炉炉管内物料所吸收的热量占燃料燃烧所发出的热量及其它供热之和的百分数即为加热炉的热效率。
加热炉热效率的高低直接影响整个生产装置能耗大小和生产成本，它是表明燃料有效利用率的一个指标，是加热炉操作的一个主要工艺参数。
因此分析提高加热炉热效率显得尤为重要。
2.现状宁夏石化公司常压蒸馏装置设计处理量为500万吨/年。
有1台常压炉（120-F101），常压炉（F101）是方型炉，由两个辐射室，一个对流室组成，设计热负荷为 55MW，燃烧器为 16 个，炉膛烟气氧含量为 2.0%，燃料消耗量为 3000kg/h。
该常压炉目前采用强制通风方式，配有一台工频鼓风机和一台工频引风机，烟气在空气预热器前温度为 287℃，空气预热器之后温度为 120-135℃之间。
常压炉 F101 经过2018年低氮燃烧器和2020年CO控制两次改造，提高运行效率，加热炉热效率达到92%以上，但在实际生产中，由于受仪表好、操作习惯等的影响，使热效率波动，所以通过优化操作提高热效率3.常压炉提高热效率的措施提高加热炉热效率的措施有：降低排烟温度，降低过剩空气系数，减少不完全燃烧损失，减少散热损失等。
基于正交试验的环形炉炉温制度优化研究
基于正交试验的环形炉炉温制度优化研究越来越多的研究表明，环形炉是有效控制热能利用率并保持产品质量的关键装备。
然而，由于环形炉本身的设计特点，它可能会受到外部环境因素的影响，从而影响其传热性能。
因此，如何优化环形炉的温度制度，以更好地利用环形炉，提高热能利用率，控制产品质量，成为许多研究者关注的热点课题。
为了解决上述问题，本文采用正交试验方法，对环形炉的热性能和温度制度进行优化，并分析优化效果。
首先，本文采用四因素四水平正交试验，选取温度、风量、风压、发电量等功率参数为优化条件，构建了实验模型。
其次，根据实验结果，利用常规统计学方法分析出各因素对传热性能的影响规律，对环形炉传热性能进行深入研究和分析，把握了优化参数。
最后，将四因素四水平正交试验结果和传热实验结果进行比较，得出优化后的温度制度参数，验证了正交方法的有效性和可靠性，提高了环形炉的热效率。
在优化温度制度的过程中，本文还结合了实际生产经验，改善了温度制度，提高了炉温控制的精度。
同时，减少了环形炉的能量浪费，改善了环形炉的性能，从而达到了降低凝汽器的工作量的效果。
通过本文的研究，结合正交设计法，已经提出了一种实用的优化环形炉温度制度的方法，对于环形炉的温度控制具有重要的意义。
此外，本文的研究结果可以作为正交试验法优化环形炉温度制度的参考，为环形炉的温度控制提供依据和指导。
总之，本文以《基于正交试验的环形炉炉温制度优化研究》为标题，采用四因素四水平正交实验法，通过对热性能和温度制度的优化，提高环形炉的热效率，减少能量浪费，改善环形炉的性能，控制产品质量，最终达到了降低凝汽器的工作量的效果。
加热炉优化控制技术
加热炉优化控制技术一、开发背景加热炉是石化企业重要的生产工艺设备，也是企业消耗燃料的主要设备。
炼油企业的总能耗约占原油处理量的8%，其中，加热炉的燃料能耗约占炼油厂总能耗的30%~50%。
加热炉的节能降耗是炼油厂节能工作的重要课题，提高加热炉的热效率，对于降低炼油厂的能耗、降低炼油生产成本、提高经济效益是密切相关的。
加热炉又是一个较为复杂的系统，其运行热效率受到诸多因素的影响。
比如加热炉设计、设备状况、燃烧调整、工艺操作、运行负荷等。
加强管理提高现场操作技能，是提高热效率重要途径，但最后仍需要立足于新装备、新技术、新工艺的应用，才能进一步长周期、比较稳定的提高效率、实现节能降耗的目标。
加热炉的操作，很大程度上依赖于现场管理和现场操作，比如燃烧器的调风门、雾化蒸汽调节、吹灰器的控制、自动点火的控制等。
能够远程控制的，应当包括介质出口温度的控制、氧含量的控制、负压的控制。
而目前真正能实现自动控制的，只有出口温度与燃料阀位的闭环控制。
这种依赖于个人操作技能的操作方式，决定了加热炉的运行水平必然是参差不齐的，这样的技术现状与当前提倡的节能降耗、建设节约型社会的要求是有差距的。
2002年，在济南召开的中国石化炼化企业加热炉工作会议上，与会专家认为：加热炉热效率有待于进一步提高，加强新技术应用和自动控制是提高加热炉热效率的重要途径。
近年来，人们加强对现代控制理论的研究与应用，国内外出现了自校正系统、自适应控制、模糊控制、智能控制等新型控制系统，国内高校、研究院和企业逐步开展加热炉的数学模型与仿真研究，开展模糊控制算法及智能控制系统的研究，取得了一些成果并获得很好的应用，在冶金行业，加热炉的优化控制技术已研究多年并正在逐步完善。
石化生产装置多采用集散控制系统，但真正实现加热炉自动控制的并不多，只用作数据采集、出口温度的单回路调节，模仿代替仪表PID 调节，无法达到最优的节能操作状态。
加热炉节能技术，除了在工艺装备上进行改进外，通过对加热炉燃烧过程的自动优化控制，实现节能的技术就应运而生了。
基于正交试验的环形炉炉温制度优化研究
基于正交试验的环形炉炉温制度优化研究炉温控制是环形炉运行的关键问题之一，炉温的稳定性和精度对于炉内反应的进行以及产品质量的保证起着至关重要的作用。
为了提高环形炉炉温的控制精度和稳定性，许多研究者开始采用正交试验设计方法进行炉温控制系统的优化研究。
正交试验设计方法是一种较为常用的试验设计方法，通过选择合适的因素和水平，可以在较少的试验次数下获得可靠的试验结果。
正交试验具有平衡因素之间的关系、满足随机性和重复性的要求等优点，因此在炉温控制系统优化研究中得到了广泛的应用。
在基于正交试验的环形炉炉温制度优化研究中，首先需要确定炉温控制系统的因素和水平。
常见的炉温控制因素包括加热功率、加热时间、冷却风速等，而控制系统的水平可以通过实际的操作经验来确定。
接下来，利用正交表将试验设计为一系列的试验组合。
正交表具有均衡的因素与水平分布，可以有效地避免实验结果的偏差。
通过一定数量的试验组合可以获得各个因素对炉温的影响程度，进一步确定最优的炉温控制方案。
在实验进行过程中，需要根据正交试验设计的要求依次对各组试验进行，记录每组试验的炉温结果以及相关的因素水平。
通过对实验数据的分析和统计，可以得出各个因素在炉温控制中的重要性和影响程度。
最后，基于正交试验的结果，可以得到最优的炉温控制方案。
该方案考虑了各个因素之间的相互影响，从而能够提高炉温的控制精度和稳定性。
研究者可以根据得出的最优方案来优化环形炉的炉温控制系统，提高炉内反应的效果以及产品的质量。
通过基于正交试验的环形炉炉温制度优化研究，可以有效地提高炉温控制系统的性能，并进一步提高环形炉的炉内反应效果和产品质量。
这项研究对于炉温控制的优化以及环形炉的工艺改进具有重要意义。
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下便 可以获得加热炉 的热 工特性 关系 。从 而制定适合轧
度失效 ，经常性地 出现加 热不透 、加热不均 、脱碳 、氧
化甚 至出现过热 、过烧和化钢 现象，严重地影 响了加热
质量 和生 产过程的顺利进行 。为适应新 的生产 要求，尤
其是大规 格品种钢在加热 过程 中，避免 出现上述 产品质 量 以及 等料待轧的 问题 ，拟对该 环型炉 的加热 制度进行
炉 内隔 墙最 低高 度， ｍｍ
６． ８４ ２ ０— ３０（ ７ ０ ３排）
７０ ０
１ 热段 加
２ 热段 加
均 热段
７ ０～ １ １ ０ Ｉ１ ０～ １２ ０ １２ ０ ～ ｌ２ ０ １２ ０～ ｌ ９ ０ ０ ６ ７ ７ ９ ７ ０ ２
允许工件尺寸（ ｘ ／ Ｍａ ） ｍｍ 设计 能力 ／・ ｔｈ
摘要：针对环型加热炉存在的料坯加热不均、轧制产品质量不稳定的问题，基于火焰炉热工理论，对环型加热炉炉膛结构、热工操
作 以及料坯 的形状和规格 、 轧制工艺等进行了一系列分析 。依据料坯 的加热过程跟踪测试数据，结合环型加热炉的构造特点和 圆坯 加热特点 、以及现行加 热制度下 的热工过程分析，制定 了针对圆坯加热的新的热工制度 ，从而获得 了缩短加 热时间、提高温度均匀 性的良 好效果，很好地满足了 圆坯料轧制的产量和质量要求 。
Ｌ ｈ ｏｘａｇ，Ｚ Ａ ｏ ｇｈ ｉ Ｉ ａ —ｉ Ｈ ＮＧ Ｔ ｎ －ｕ Ｃ ｎ ，ＷＡＮ Ｓ ｉｕ， Ｉ Ｎ Ｚ ｎ －ａ Ｅ Ｇ ｈ— ＪＡ Ｇ ｏ ｇｈ ｏ，Ｄ ＮＧ ｏ ｇ ｉ ｆ Ｒ ｎ －ｅ ｊ
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作者简介 ：李朝祥（９３ ，男，安徽全椒人，教授，主要研究方 １６一） 向为炉 窑热工 理论 和设 备 ．
①数字式调 节系统具有 非常短的过渡过程 时间，它 能够在几个 周波 内消除扰动 ；② 数字式调节系统 具有宽
（）采 用了非常好 的泡沫渣控制 系统 ，使泡沫 渣的 ２ 化学成分和物理参数均为最佳， 并且使炉墙寿命显著延长。
关键 词：环型加热炉；圆形料坯；温度均匀性，热工 制度 中图分类号 ：Ｔ ５ ． Ｑ１５１ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ －６ ９２ １）６０ ０ —３ ０ ２１ ３（０ １０ －０ ４０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅＯｐ ｉ ｚ ｎ ｆ ｈ ｅ ｍａ ｇ ｌ ｔｏ ｏ ｈ ｎｕ ａ ａ ｎ ｒ ａ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｔｍｉ ｉ ｇ ｏ ｅ Ｔｈ ｒ ｌ ｈ ｔ Ｒｅ ｕ ａ ｎ ｆ ｒｔ ｅＡｎ ｌ ｒＨｅ ｔ ｇ Ｆｕ ｎ ｃ ｉ ｉ
优化改进 。
收稿 日期 ：２ １－７Ｏ ；修 回 日期 ：２ １－８１ ０ １ －１ ０ ０ １ —１ ０
制要求 的加热炉热工制度 。由于环型加热炉 的环型构造 、 被加热料坯为圆形料坯 以及料坯在 炉底上摆放 的特点， 决
定环 型加热炉在加热 圆形料 坯时不 同于其他 加热炉的特 殊个性 Ｉ 给圆形料 坯环 型加 热炉 的热工 制度 的制定带来 ２ ］ ， 了新 的困难 。环型加热炉 构造特点 、以及料坯 的形状和 摆放方式的不 同，造成 了圆形料坯环型炉 内、压力分布 、
２ ０ （） ２６ ． ０ １ ２ ：６ ．９
加 燕 设 备
气体流 向以及 向物料 的传热 方式上区别与其他 连续式加
《 工业加热》 ０ ０ １ 第４ 卷２１ 年第 ６ 期
热炉，造成了对环型加热炉热工制度的制定上与普通连 续式加 热炉的 区别 。为 了获得 料坯在环型炉 内更加准确 的热工行为，最有效 的办法是在火焰炉热工理论指导下， 进行料坯加热过程 跟踪实验 。通过在特定的加热方式下， 跟踪料坯 的加热过程 ，获得料 坯在 环型加热炉 内不 同区 段上 的升温特 点 、升温趋势 以及断面温差等特 点，获取 环型加 热炉膛 传热方面 的重要信息，基于这 些信 息，对 环型加 热炉就 圆形料坯加热 过程 的热工行为 、传热特点
ห้องสมุดไป่ตู้加 热温 度／ ℃
３ ０～４ ０高 ６０ （ Ｄ－ ８ ８ ８ ＫＫ Ａ钢坯） 最 大 ３ ３
７０～ １ １ ０ ０ ３
９ ０～ １２ ０ ｌ ０ ５ ０ ０～ ｌ３ ０ １２ ０～ ｌ３ ０ １ ５ ２ ０ ７ ２ ０～ ｌ ９ ２ ０ ２
中性
加 热 设 备
ＤＯ ：１．９ ９ ．ｓｎ ０ ２１３ ． １．６ ０ Ｉ ０ ６ ／ ｉ ．１ ０—６ ９ ０ １ ． ２ ３ ｊ ｓ ２ ００
工业加热 第 ４ Ｏ卷２１ 年第 ６期 ０１
环型加热炉热工制度的优 化研究
李朝祥 ，张同辉 ，王世付２ ，蒋宗好２ ，邓 荣杰２
（． １ 安徽工业大学，安徽 马鞍山 ２ ３０ ；２ 马鞍山钢铁股份有 限公司 ，安徽 ４０２ ． 马鞍 山 ２３０） ４００
参考文献：
［】Ｌ ＡＯ， Ｒ ＮＣ Ｓ Ｏ Ｍ， Ｌ ．Ｔ ｅ ａｉＰｉｃｐｅ ｆ １ ＵＣ Ｆ Ａ Ｅ Ｃ ＫＹ ＥＳ ｈ ｓ ｒ ｉｌｓ Ｂ ｃ ｎ ｏ ａ ｌ ｔ ｄ ｅｕａ ｏ ｙｔ ［ ． ｎ ｕｔａ Ｈｅｔ ｇ ０ ０ ｌＥｅ ｒ ｅＲ ｇ ｌｔ ｎＳ ｓ ｍ Ｊ Ｉｄ ｓｉｌ ａｉ ，２ １ ｌ ｃｏ ｉ ｅ ］ ｒ ｎ
４
（） ３６ ． ８ ：６ －７
【】ＭＡＵ ，Ｒ Ａ Ｉ ． ｐｉ ｚｄＭｅ ｉｇ ｔ ｌ ｎ ｔ ２ ＲＯＢ ＯＳ Ｒ ＯＬ Ｏ ｔ ｅ ｌｎ ｍｉｅ ｈ ｍｉ ｔ ａＤａ ｗｉ ａ ｇｔｌ ｌｃ ｏ ｅ ｅ ｕａｏ ｙｔｍ ［ ． ＰＴＩｔ ｎ ｔ ｎ ｌ ｉ ｅｔ ｄ ｇ ｌ ｉｎ ｓ Ｄｉ ａＥ ｒ Ｒ ｔ Ｓ ｅ Ｊ Ｍ ｅ ａｉ ａ， 】 ｎｒ ｏ
预热段 原有加 热 制度 ／ ℃ 新拟定加 热 制度 ／ ＇ ｃ 气 氛要 求 加热 炉实控 平 均 温度／ ℃ 中性
ｌｌ６ ６
炉壁 内径 ／ ｍ 炉膛 高度 ／ ｍ 炉膛 宽 度／ ｍ
ｌ．８ ９ ３ １Ｏ ． ４ ３ ． ４
炉底可布料长度／ ｍ 装炉能力／ 块
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阔的设定方法，可按照不同冶炼期设定：如装料后开始 点弧和穿井期 、主熔化期 、升温期等 。这样一 来，就能 够 在 响应 时间长短 、三相不平衡 控制 、电抗器 投入 或切 除方面 均达到最佳 ；③ 内控制环 （ 阻抗环 ）始 终在快速 工作 ，在几 个周波后 即能 消除扰动，恢复 到最 佳运行状 态 ，外控 制环 （ 功率环 ）修正阻抗环，它使 冶炼功率始 终保持最佳 。