蓄热式连续加热炉燃烧控制技术的应用

　　宝山钢铁股份有限公司热轧厂三热轧分厂设有3座蓄热式加热炉，于2007年4月投入使用。炉子本体、控制模型以及控制程序均由国内设计院设计编写完成，控制系统硬件设备采用进口PLC。每座炉子设置有9个燃烧控制段，即预热段上、下，一加段上、下，二加段上、下，均热段上(分左右两侧)、下。除上均热段外其余各段烧嘴均采用蓄热式烧嘴。蓄热燃烧技术最主要的优点就是通过采用蓄热式烟气余热回收装置预热助燃空，以此降低能耗。但之前的模型在关键控制技术方面考虑不足，控制效果不理想，导致设备运行不稳定，蓄热投入率低，能耗居高不下。本文对此提出了新的控制思路和模型，应用后效果明显，有效地降低了能耗。

　　1 蓄热式燃烧基本工作原理

　　蓄热式燃烧技术的工作原理如图1所示，它与普通燃烧系统不同，烧嘴不仅是空气的喷口，也是排烟口。蓄热烧嘴成对布置，常温空气通过换向阀进人蓄热箱时被加热到接近炉膛温度。高温热空气进入炉膛后，卷吸周围烟气形成一股含氧量较低的贫氧高温气流，此时向稀薄高温空气附近注入煤气，煤气在贫氧状态下燃烧;与此同时，燃烧后的热烟气经过另一个蓄热箱后排出。高温烟气在经过蓄热烧嘴时将显热储存在蓄热箱中，然后以150～200℃的低温经过换向阀排出。换向阀以一定频率进行切换，使得两个蓄热烧嘴处于蓄热与放热交替工作状态，从而达到节能和降低氮氧化物排放量等目的[1]。

　　2 控制功能

　　蓄热燃烧控制主要包括：蓄热换向控制、蓄热箱超温冷却模式控制、小流量及烧嘴自动循环燃烧控制、燃烧模式自动切换控制、段烟气及排烟控制以及换向阀控制等[2]。本文针对最为重要同时对其进行了大量优化的前3个方面进行描述。蓄热燃烧投入须满足如下4个条件：计划投入蓄热燃烧段烟气温度低于设定值(如200℃);炉温超过蓄热燃烧允许值(如980 ℃);该燃烧段为“蓄热”燃烧模式;排烟风机正常运行。

　　2.1 蓄热换向控制

　　蓄热换向控制是蓄热燃烧控制中最重要的控制功能之一，它主要包括有主时钟的建立、时序的分配、初始化以及流量锁定控制等。主时钟在蓄热换向控制中至关重要，没有主时钟，蓄热换向便无法正常运行。主时钟的建立需要一定的技巧：一是主时钟不受任何“外界”的干扰(包括各阀门的状态、流量、炉内气氛、蓄热箱及段烟气温度的变化等);二是主时钟必须严格按照一定的周期(如40 s)运行;三是主时钟必须严格执行“非A即B”的规则，即两侧的烧嘴必须是互逆的关系，两者只能取其一【3】。