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蓄热式燃烧技术在加热炉中的应用一、引言蓄热式燃烧技术自20世纪90年代从国外引进到国内，被广泛应用于钢铁行业，特别是在轧钢加热炉的应用上，通过不断消化吸收和创新改进，在节能减排方面取得了突出的成效。
高炉煤气作为高炉炼铁的副产品，由于热值低，常规情况下不能形成稳定燃烧，大量多余的高炉煤气不得不直接放散，造成了大气污染和能源浪费。
通过蓄热式燃烧技术的应用，将高炉煤气、助燃空气双蓄热后，能使高炉煤气及空气达到1000℃的高温，从而形成良好的燃烧效果。
该技术在轧钢加热炉上的应用取得了显著效果，将原先放散的高炉煤气变废为宝，降低了钢铁企业的整体能耗，减少了大气污染。
本文结合加热炉的设计工作实际，从烧嘴结构形式、火焰组织、换向阀优化布置等方面，探讨蓄热式燃烧技术在加热炉上的应用。
二、概况大冶某钢铁公司有一台高炉煤气双蓄热式加热炉，由我公司设计建造，于2019年元月建成投产，采用高炉煤气作为燃料，低热值为850×4.18kJ/Nm3，设计产能为120t/h（冷坯），主要钢种有10#，20#，45#，40Cr，Q345B，27SiMn，37Mn5等，钢坯规格主要有：150×150×7000—9000mm、180×220×7000—9000mm。
钢坯出炉温度为1200℃，单位热耗：≤1.3 GJ/t，氧化烧损：≤1％。
在设计中，我们采用的炉型为高炉煤气、空气双蓄热步进式加热炉，进出料方式为侧进侧出，单排布料，炉底水管冷却方式为汽化冷却，炉底步进机构由液压驱动，燃烧控制方式采用了先进的全分散脉冲燃烧控制技术。
三、蓄热式烧嘴的结构形式蓄热式烧嘴是蓄热式燃烧技术核心设备，主要由喷嘴、蓄热室、气室组成。
喷嘴是燃气和助燃空气喷入炉内的通道，也是烟气被吸入蓄热室的入口。
蓄热室内安装有挡砖和蜂窝体，挡砖为多孔的刚玉质砖，安装在靠近喷嘴的前端，对蜂窝体起到稳定和保护的作用。
蜂窝体一般采用刚玉莫来石质材料制成，其比表面积大，是蓄热小球的3-4倍，换热效率高，结构紧凑，受到越来越多用户的青睐和选择。
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。
蓄热式加热炉的工作原理
蓄热式加热炉是一种利用热储存材料的热容和热传导特性来进行加热的设备。
其工作原理如下：
1. 热储存材料：蓄热式加热炉内部放置着一种称为热储存材料的物质。
这种材料具有较高的比热容和热传导率，能够吸收和存储大量的热量。
2. 加热源：蓄热式加热炉内部有一个或多个加热源，常见的有电加热元件、燃气或液体燃料的燃烧器等。
加热源将热量传递给热储存材料。
3. 热能储存：当加热源工作时，热能被传递给热储存材料，材料内部的温度升高，吸收大量热量。
这些热量会在材料中被储存起来，并逐渐释放出来。
4. 热能释放：当需要加热时，蓄热式加热炉关闭加热源，热储存材料开始释放储存的热能。
热能通过热传导或辐射的方式传递给需要加热的物体或空气，使其温度升高。
5. 加热循环：蓄热式加热炉通过循环工作，实现了热能的储存和释放。
加热源在需要加热时提供热量，而在热储存材料释放热能时，加热源则处于关闭状态。
蓄热式加热炉的工作原理可以有效地利用电能或燃料，提供持续稳定的加热效果。
在一定程度上，它也可以实现能源的节约和环境保护。
１６７１－７８４８ （２０１１ ）０５－０７０３－０４蓄热式加热炉的空燃比控制陈友文柴天佑东北大学自动化研究中心，辽宁沈阳１１０００４摘 要：针对蓄热式加热炉具有多变量、时变、非线性、耦合、大惯性和纯滞后等特点，当前时于蓄热式加热炉的空燃比控制主要还是人工操作完成的问题，通过对蓄热式加热炉空燃比变化这一复杂的工业过程的分析，提出了一种蓄热式加热炉空燃比控制方法，设计了一个基于智能的空燃比控制系统。
用无辨识自适应方法预测热值，用模糊神经网络预测烟气残氧量，解决信号滞后或超前的问题；用燃烧和模糊模型控制空燃比，解决多变量、时变、非线性和耦合问题；并将该控制系统成功应用于某钢铁公司中板工序，运行结果表明，预测和控制方法简单可行，系统稳定可靠，取得了良好的应用效果。
蓄热式加热炉；空燃比控制；混合智能；残氧量ＴＰ２７３ＡＡｉｒ－ｆｕｅｌ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅｓ ＣＨＥＮ Ｙｏｕ－ｗｅｎＣＨＡＩ Ｔｉａｎ－ｙｏｕ２０１０－０２－２３２０１０－０４－２７国家８６３高技术研究计划项目（２００７ＡＡ０４１４０５）；国家自然科学基金资助项目（６０８２１０６３，６０８２８００７）陈友文（１９６４－），男，甘肃民勤人，博士，主要研究方向为复杂工业过程的建模与智能控制等；柴天佑（１９４７－），男，中国工程院院士，教授，博士生导师。
万方数据・７０４．万方数据・ ７０５．万方数据＠＠［１］柴天佑．生产制造全流程优化控制对控制与优化理论方法的 挑战［Ｊ］．自动化学报，２００９，３５（６）：６４１－６４９．（ Ｃｈａｉ Ｔｉａｎｙ－ｏｕ． Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｏｔ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｐｌａｎｔ－ｗｉｄｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ［ Ｊ ］． Ａｃｔａ Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ ２００９，３５（６） ：６４１－６４９）．＠＠［２］刘淇．提高我国钢铁竞争力是是跨世纪的战略任务［Ｊ］．钢 铁，１９９７，３２ （２） １－１１．（ Ｌｉｕ Ｑｉ， Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｃｈｉｎｅｓｅ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ［Ｊ］． Ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｓｅｌ，１９９７，３２（２） ：１－１１． ）．＠＠［３］张家驹．我国钢铁工业现状及远景，钢铁，１９９８， ３３（１）：６９－７１． （Ｚｈａｎｇ Ｊｉａｉｌ Ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｉｒｏｎ＆ｓｔｅｅｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ ｃｈｉｎａ［ Ｊ ］， Ｓｔｅｅｌ， １９９８， ３３（１ ）． ６９－７１． ）．＠＠［４］蔡乔方．加热炉［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９６．（ Ｃａｉ Ｑｉａｏｆａｎｇ． Ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ［ Ｍ］． Ｂｅｉｊｉｎｇ． Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｆｏｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ， １９９６ ）．＠＠［５］陈海耿，王子弟，吴彬．等，连续加热炉在线控制系统的仿真研 究［Ｊ］，钢铁．２００６， ４１ （１２）：７５－７８． （Ｃｈｅｎ Ｈａｉｇｅｎｇ， Ｗａｎｇ Ｚｉｄｉ， Ｗｕ Ｂｉｎ，ｅｔ ａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｎｌｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒ ｎａｃｅ［ Ｊ ］． Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ． ２００６， ４１ （ １２ ） ：７５－７８． ）＠＠［ ６ ］ Ｗｉｃｋ Ｈ Ｊ． Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｇｏｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｉｎ ａ ｓｏａｋｉｎｇ ｐｉｔ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｋａｌｍａｎ ｆｉｌｔｅｒ ［ Ｃ ］． Ｔｙｏｔｏ： Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ ｐａｐｅｒｓ ｆｏｒ ＩＡＦＣ ８ｔｈ ｔｒｉｅｎｎｉａｌ ｗｏｒｌｄ ｃｏｎｇｒｅｓｓ， １９８１．＠＠［７ ］ Ｗａｎｇ Ｚ Ｊ， Ｗｕ Ｑ Ｄ， Ｃｈａｉ Ｔ Ｙ． Ｏｐｔｉｍａｌ－ｓｅｔｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｃｏｍｐｌｉ ｃａｔｅｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ［ Ｊ］． Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎ ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ， ２００４， １２ ： （１） ：６５－７４．＠＠［８］ Ｄｉｔｚｈｕｉｊｚｅｎ Ｖ， Ｓｌａａｌｍａｎ Ｇ， Ｋｏｏｒｎ Ｄ． Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ ｐｒｅ ｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｓｌａｂ ｒｅｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ［ Ｃ ］． Ｇｌａｓｇｏｗ：Ｓｃｏｔｌａｎｄ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００２ ＩＥＥＥ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｏｎ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｃｏｎ ｔｒｏｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２００２ １． ３６１－３６６．＠＠［ ９ ］ Ｓｈｅｎ Ｊ． Ｃ． Ｆｕｚｚｙ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｆｏｒ ｔｕｎｉｎｇ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ ｐｌａｎｔｓ ｗｉｔｈ ｕｎｄｅｒ－ｄａｍｐｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ［ Ｊ ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｆｕｚｚｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２００１，９（２） ：３３３－３４２．＠＠［ １０］ Ｌｉｕ Ｅ Ｔｕｎｇ Ｓ Ｃ． Ｃｈｉａｎ Ｓ Ｃ． Ａｄａｐｔｉｖｅ ＴＳ－ＦＮＮ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ｕｎｃｅｒｔａｉｎ ｍｕｌｔｉ－ｔｉｍｅ－ｄｅｌａｙ ｓｙｓｔｅｍｓ： ｔｈｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ ｓｔａｂｌｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ－ｂａｓｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ［ Ｊ ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ２００９， ２３（４） ： ３７８－３９９．＠＠［ １１ ］ Ｐｉｃｈｅ Ｓ． Ｒ． Ｓａｙｙａｒ Ｂ Ｄ． Ｊｏｈｎｓｏｎ． Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｍｏｄｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｓｉｎｇ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋｓ［ Ｊ ］． ＩＥＥＥ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｍａｇａｚｉｎｅ， ２０００， ２０（３） ：５３－６２．＠＠［ １２］ Ｋ． Ｙ． Ｋｕｏ， Ｊ． Ｌｉｎ． Ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｉｎｋ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ ｂｙ ｓｉｎｇｕｌａｒ ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ［ Ｊ ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｏｆｔ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ，２００２， ２（１） ： ２４－３８．＠＠［ １３ ］ Ｃａｓｔｉｌｌｏ Ｏｓｃａｒ， Ｍｅｌｉｎ Ｐａｔｒｉｃｉａ． Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｏｄｅｌ－ｂａｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｏｂｏｔｉｃ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ａ ｈｙｂｒｉｄ ｆｕｚｚｙ－ｎｅｕｒａｌ ａｐ ｐｒｏａｃｈ ［ Ｊ ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｏｆｔ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ， ２００３， ３ （ ４ ） ： ３６３－ ３７８．＠＠［ １４ ］ Ｇ． Ｎｏｕｒｅｄｄｉｎｅ， Ｇ． Ａｍａｒ， Ｂ． Ｋａｍｅｌ， ｅｔ ａｌ． Ｏｂｓｅｒｖｅｒ－ｂａｓｅｄ ａ ｄａｐｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｏｂｏｔ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ ： Ｆｕｚｚｙ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｐｐｒｏａｃｈ ［ Ｊ ］． Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｏｆｔ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ， ２００８， ８（ １ ） ： ７７８－７８７．＠＠［１５］ Ｓ． Ｐｕｒｗａｒ， Ｉ．Ｎ． Ｋａｒ， Ａ．Ｎ． Ｊｈａ． Ａｄａｐｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｏｂｏｔ ｍａｎｉｐ ｕｌａｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ ｕｎｄｅｒ ａｃｔｕａｔｏｒ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ［ Ｊ ］． Ｆｕｚｚｙ Ｓｅｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２００５， １５２（３） ： ６５１ －６６４．＠＠［１６］ Ｌａｂｉｏｄ Ｓ，Ｂｏｕｃｈｅｒｉｔ Ｍ Ｓ， Ｇｕｅｒｒａ Ｔ Ｍ． Ａｄａｐｔｉｖｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ＭＩＭＯ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ［ Ｊ］． Ｆｕｚｚｙ Ｓｅｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２００５， １５１ （ １ ） ： ５９－７７．＠＠［１７］刘金琨，孙富春．滑模变结构控制理论及其算法研究与进展 ［Ｊ］．控制理论与应用，２００７，２４（３）：４０７ －４１８．（Ｌｉｕ Ｊｉｎｋｕｎ， Ｓｕｎ Ｆｕｃｈｕｎ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ａｔｇｏｎｔｈｍｓ ｏｆ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ［Ｊ］． Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ２００７， ２４（３） ：４０７ －４１８． ）＠＠［１８］ Ｍａｎ Ｚｈｉｈｏｎｇ， Ｍ． Ｐａｌａｎｉｓｗａｍｉ． Ｒｏｂｕｓｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｒｉｇｉｄ ｒｏｂｏｔｉｃ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ［ Ｊ ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ， １９９４， ３９（ １ ） ： １５４ － １５９．万方数据。
PLC在蓄热式加热炉中的应用设计摘要:PLC是随着数字技术和计算机快速发展的智能控制系统,采用合理的PID算法能实现系统的快速设计和自动化控制。
在蓄热式加热炉中,通过采用PLC控制系统完善空气和燃料的配比,实现系统的稳定控制,可以形成较好的燃烧效果,有助于降低能力损耗,保护炉腔内壁,提高产品质量,提高运营效率。
关键词:PID算法智能控制蓄热式加热随着能源问题和环境问题的日益严重,在现代化控制系统中,需要采用基于计算机、电子技术的先进控制手段,通过采用合理的算法和智能控制系统,实现控制的即时性、稳定性、准确性等要求。
并能通过相应的控制系统,实现能源使用效率的提高,增加系统的应用效率和实际效果。
在轧钢厂、金属冶炼企业等广泛使用蓄热式加热炉。
在蓄热式加热系统中,采用人工的控制方式不利于温度控制,并且对燃料等浪费严重,容易对加热炉造成严重的损坏。
通过采用智能控制系统,可以极大的提高加热效率,准确的控制温度等各个系统参数,实现系统的准确控制和智能控制,避免了人为操作的不准确、不及时和不稳定的问题,极大提高系统的使用效果和产品的质量。
1 蓄热式加热炉工作原理蓄热炉在制热和控制过程中,主要由三个过程构成,预热阶段、加热阶段和均热阶段。
整个过程中,可以采用温度控制的手段实现对均热的方式实现智能控制,进而可以实现提高燃料利用效率和加热效果。
内部具有两个蓄热腔,采用烧嘴交替工作的形式,其中一个烧嘴工作时,另外一个进入蓄热体加热。
同时,空气在蓄热室预热准备进行燃烧加热工作,整个过程这样循环反复,直到系统进入均热阶段。
通过改进腔体的形式,采用蜂窝体或陶瓷小球等方式可以加大传热系统的工作效率,同时极大减小蓄热体的体积,通过这样的工艺改进和智能控制系统结合的方式,可以提高整个系统的运行效率和节约能源。
2 控制系统要求自动控制系统需要实现的部分为点火控制系统、炉温控制系统。
参与到控制系统中的现场设备有温度测量热电偶;煤气、空气流量测量器;煤气、空气控制流量阀;安全保护设备等。
蓄热式加热炉运行中的问题及处理方法摘要：近几年来，我国在经济迅速发展的同时，对各种事物的需求也越来越高，其中钢材作为现代社会生产和生活中必不可少的材料，占有十分重要的位置，当前钢材厂仍然采用热轧的方式进行钢材的生产，因此加热炉也就成为轧钢厂热轧工作的主要设备，随着相关技术不断发展，我国的加热炉发生了很大的变革，现在工厂多沿用蓄热式加热炉，但是蓄热式加热炉在运行的过程中会出现很多问题，文章就围绕出现的问题来提出一些解决方法，希望能够促进轧钢厂的正常生产。
关键词：蓄热式加热炉；问题；处理一、前言随着工业化和城市化水平的不断推进，人们的物质生活条件和水平在不断改善和提高，对生活环境的要求也越来越高，但是钢材厂一直在消耗过多的能源，十分不利于生态环境的改善，因此相关人员希望能够通过技术的改进，来进一步减少对能源的消耗，与此同时新技术被不断应用于加热炉中，很多人员在炉型结构、性能等方面都做出了很大的改进，于是就出现了现在的蓄热式加热炉，但是它也存在着很多问题，影响着热轧工作的正常进行，希望能够得到缓解或解决。
二、蓄热式加热炉2.1蓄热式加热炉的基本介绍蓄热式加热炉主要是拥有独立设置的蓄热室或者蓄热式烧嘴，这样就可以在进行加热之前先将空气或者煤气进行预热，它实际上是由常规的加热炉和高效蓄热式换热器结合而成的，基本构成有蓄热室、燃料、排烟系统、加热炉炉体、换向系统以及供风[1]。
蓄热室主要为蓄热式加热炉进行烟气余热回收的工作，它是空气和烟气流动通道的一部分，在其内部充满蓄热体，通常情况下在加热炉中是成对使用的，具有改善加热质量、均匀炉内温度、提升产品合格率等多种优点[2]。
2.2蓄热式加热炉的分类蓄热式加热炉按照不同的标准可以分成不同的类型，其中按照预热介质的种类可以分为空气单预热方式和同时预热空气和煤气式；根据结构形式对其进行分类，则可以有通道式和烧嘴式两种，其中的烧嘴式还可以分为群组换向和全分散换向两种；如果将运料方式作为划分的依据，则蓄热式加热炉又能够分为推钢式和步进式[3]。
蓄热式加热炉的工作原理节约能源是我国能源战略的重要目标。
在轧钢生产中，加热炉是主要的耗能设备之一。
合理选用加热炉，提高燃料利用率，对于降低能源消耗，减少钢坯氧化烧损，提高加热质量，从而充分创造整个轧线生产过程的经济效益，具有非常重要的意义。
宣钢基于2000年建成投产的第一条线材生产线加热炉的状况，并且对国内外大中型线材生产线加热炉在节能降耗、环境保护等方面进行调研对比，在新建的第二条高速线材生产线中采用了双蓄热式步进梁加热炉。
宣钢二高线厂步进梁加热炉的作用是将大于500℃的热装或常温下冷装的连铸坯加热到轧制所需要的温度，以提高金属的塑性，减少轧制变形抗力和机械电气负荷，节约能源和能耗。
蓄热式加热炉的工作原理1 蓄热式加热炉的理论基础蓄热式燃烧技术，19世纪中期就开始用于高炉热风炉、平炉、焦炉、玻璃熔炉等规模大且温度高的炉子。
其原理是采用蓄热室余热回收装置，交替切换烟气和空气，使之流经蓄热体，达到在最大程度上回收高温烟气的显热，提高助燃空气温度的效果。
但传统的蓄热室采用格子砖作蓄热体，传热效率低，蓄热室体积庞大，换向周期长，限制了它在其他工业炉上的应用。
新型蓄热室，采用陶瓷小球或蜂窝体作蓄热体，其比表面积高达200～1000m2/m3，比老式的格子砖大几十倍至几百倍，因此极大地提高了传热系数，使蓄热室的体积可以大为缩小。
另外，由于换向装置和控制技术的提高，使换向时间大为缩短，传统蓄热室的换向时间一般为20～30min，而新型蓄热室的换向时间仅为0.5～3min。
新型蓄热室传热效率高和换向时间短，带来的效果是排烟温度低（200℃以下），被预热介质的预热温度高（只比炉温低100～150℃）。
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到85%以上，热回收率达80%以上。
2 蓄热式加热炉的工作原理宣钢二高线步进梁蓄热式加热炉是将助燃空气和高炉煤气经换向系统后经各自的管道送至炉子左侧各自的蓄热式燃烧器，自下而上流经其中的蓄热体，分别被预热到950℃以上，然后通过各自的喷口喷入炉膛，燃烧后产生高温火焰加热炉内钢坯，火焰温度较同种煤气做燃料的常规加热炉高400～500℃,90%以上的热量被蓄热体回收，最后以150℃以下的温度排放到大气中，比常规加热炉节能30%～50%。
Ｖ０１．２９Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ．２０１０冶金能源
ＥＮＥＲＧＹＦＯＲＭＥＴＡＩ工ＵＲＧＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ３１
蓄热式加热炉炉压控制方式的研究陈新１刘常鹏２徐大勇２张宇２邓伟２赵爱华３王亮３（１．鞍钢集团公司科技质量部，２．鞍钢股份有限公司技术中心，３．鞍钢股份有限公司一炼钢厂）
摘要针对加热炉在进行蓄热式改造过程中，炉膛压力较大，炉门冒火现象严重的问题，分析原有压力控制系统及流量控制系统对炉膛压力产生的影响。找出在自动控制系统中存在的问题。并进一步提出改进措施。关键词蓄热式炉压控制
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｕｒｎａｃｅｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅｏｆｔｈｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｈｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ
ＣｈｅｎＸｉｎｌＬｉｕＣｈａｎｇｐｅｎ９２Ｘｕ
Ｄａｙｏｎ９２
Ｚｈａｎｇｙｕ２ＤｅｎｇＷｅｉ２ＺｈａｏＡｉｈｕａ３Ｗａｎｇ
Ｉ．ｉａｎ９３
（１．ＡｎｓｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，
２．ＡｎｇａｎｇＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＣｅｎｔｒｅ，３．ＡｎｇａｎｇＳｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｎｏ．１
ＳｔｅｅｌｍａｋｉｎｇＰｌａｎｔｏｆＡｎｇａｎｇ
ＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｌｔｄ．）
ＡｂｓｔｒａｃｔＤｕｒｉｎｇｔｈｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ，ｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎａｏｆｔｈｅｈｉｓｈ
ｈｅａｒｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｆｕｒｎａｃｅｄｏｏｒｆｉｒｅｗｅｒｅｆｏｕｎｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍａｎｄｆｌｕｘｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｔｈｅｈｅａｒｔｈｐｒｅｓｓｕｒｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｅｍｓｔｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈｅａｕｔｏ－
ｍａｔｉｃｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｆｏｕｎｄａｎｄｔｈｅｉｍｐｍｖｅｄｍｅ聃ｕｒｅｓｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｈｏｎｅｙｃｏｍｂｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｆｌｌｍａｃｅｐｒｅｓｓｕｒｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ
空、煤气双蓄热式加热技术由于具有明显的节能优势，被广泛地应用于各钢铁企业的轧钢加热炉，但在使用中仍存在诸多问题。其中蓄热式加热炉炉压大、炉体冒火的现象一直成为蓄热式加热技术中难以解决的问题之一。炉体冒火严重恶化加热炉区的自然环境，并对加热设备、炉体材料以及操作人员的安全都造成恶劣的影响。据资料分析，蓄热式加热炉炉压难以控制的主要原因在于：蓄热量与产量不匹配；蓄热体质量过少；炉底强度选的过大…；炉型不尽合理；排收稿日期：２０１０—０２—０２陈新（１９６８一），硕士；１１４０２１辽宁省鞍山市。烟系统存在问题，不能有效地将烟气抽出；蓄热体堵塞以及流量控制问题。文章通过对蓄热式加热炉在改造过程出现的问题进行分析，研究对蓄热式加热炉的炉压产生影响的两方面原因。
１加热炉改造情况连轧厂空、煤气双蓄热加热炉改造于２００７年３月完成。其结构形式为端进端出连续推钢加热炉，加热坯料规格为２８０×３８０×（５０００—８０００）。３２０×４１０×（５０００—８０００），钢坯入炉温度为常温或热装７００。Ｃ，加热能力为１５０ｔ／ｈ（７００℃以上热坯）或９０ｔ／ｈ（冷坯），采用高炉
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Ｊｕｌｙ．２０１０
煤气为燃料，空煤气双蓄热式加热方式。加热炉设定煤气单耗１．２０ＧＪ／ｔ（冷装），０．８ＧＪ／ｔ（７０００Ｃ以上热坯）。改造后蓄热式加热炉在使用过程中出现较大问题，炉头炉尾均有不同程度的冒火现象，甚至对炉尾上料设备产生严重的影响。其炉压检测点在炉尾，设定炉压为２０Ｐａ。排烟机总管调节阀针对炉尾压力进行调节。为了保护调节阀，在各段排烟支管设置温度检测点，对支管内烟气温度进行控制，设定烟气温度为常量，即阀门所能承受温度８５。Ｃ。从加热炉改造后的使用过程来看，空、煤气的合理供应对炉膛压力的保证有着重要的影响。由于进料端炉压较大，对进料设备造成了较为严重的影响后，关闭了预热段最后两对烧嘴，但在关闭后出料端仍有冒火现象，究其根源是由于流量控制系统不合理。后期进行系统维护时对压力系统控制程序进行部分调整：在总调节阀与支管调节阀之间增加判定程序，当支管调节阀５０％以上出现超温时，总管调节阀不再按压力调节，而是按支管阀体温度进行调节，适当关小开度。这样可以有效地解决排烟总管的喘震现象。但由于炉尾压力仍然通过调节风机调节阀控制，这种调节不能从根本上解决炉压较大情况下的控制问题，炉压调节这部分工作还需进一步开展。２原因分析２．１炉膛压力控制系统从现场采集的数据可以看出这种控制方式存在的问题。从表ｌ中可以看出：当炉压小于２０Ｐａ（设定炉压）时，总管开度随炉压的降低不断减小，直至关闭（开度为Ｏ％），导致流过蓄热体的烟气量随总管调节阀开度减小而减少，出蓄热室烟气温度降低，当烟气温度低于支管设定温度８５℃时，各支管调节阀开度随温度的降低而增加，直至最大（当实际炉压达到１２Ｐａ时，达到设定最大开度为７０％）。反之如表２所示，当炉压处于较大的状态时（大于设定值
２０Ｐａ），总管调节阀开度随炉压的增加而增大，导致流过蓄热体的烟气量随总管调节阀开度的增大而增加，出蓄热室烟气温度升高，当高于支管设定温度８５℃时，各支管调节阀开度随温度的增高而减小，直至关闭（当实际炉压达到４２Ｐａ时，支管开度为Ｏ％）。由于支管的关闭造成烟气不能由排烟管道排出，进而造成炉门冒火。并且由于支管的关闭使总管内形成负压，对引风机的使用寿命产生影响。
表１炉压小于２０Ｐａ状况下，总管调节阀开度与支管调节阀开度关系（炉压１２Ｐａ）
蓄热式加热炉的炉压控制方式应不同于常规加热炉。常规加热炉在炉尾集中排烟，炉内烟气量通过炉尾烟闸统一控制，采用一个炉头压力检测点完全可以控制整个炉膛一个独立的供热、排烟系统。因此，蓄热式加热炉的炉压控制也应分为多段控制，即加热炉两侧均应设置炉压采集点，并通过预热、均热段支管调节阀进行炉压调节，加热段支管调节阀与供人空、煤气流量相对应。总管调节阀要保证支管烟气能顺利排出。对于调节阀的温度保护点应设定在换向阀后，由于常规调节阀的使用温度为１８０℃，而换向阀的入口烟气温度一般设定为１８０℃自动切
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断，即通过限制排烟温度（蓄热式加热炉均设定排烟温度检测）已经对支管调节阀温度上限进行限制，因此只需将温度作为参考条件，并不需要继续利用温度来进行调节阀开度的控制。２．２流量控制系统对炉压的影响改造后各供热段流量没有和烧嘴的个数相对应，当强制关闭一定的烧嘴后导致单个烧嘴的供热能力增加，造成单个烧嘴的喷口速度增加，影响空、煤气的混合燃烧及火焰形状等热工状态，使炉内局部压力增加，造成炉门冒火。以预热段为例，上、下预热段各有烧嘴６对，上预热烧嘴设计流量为１１００ｍ３／ｈ，下预热烧嘴设计流量为１６００ｍ３／ｈ。设计预热段热负荷为１８０００ｍ３／ｈ。进料合金台驾烧坏之后，为保护上料设备，被迫停止最后面的两对烧嘴。即同时有４对烧嘴（采用１托２换向形式，同时关闭上下预热段各两对烧嘴）不参与燃烧，但自动控制方式下预热段流量仍保持在１８０００ｍ３／ｈ，增加单个烧嘴的负荷能力８％左右，炉尾仍然存在冒火的现象。总管流量应针对烧嘴个数进行调节，在烧嘴由于不同原因关闭的情况下，流量应等比例减少，使单个烧嘴总处于合理的燃烧状态，不超过额定热负荷。同样以预热段为例，预热段关闭两只烧嘴后（实际为４只），应将总管流量设定为１２０００ｍ３／ｈ。根据实际燃烧的烧嘴个数来控制流量，这样可以防止在关闭部分烧嘴后其余烧嘴的热负荷过大，进而控制炉压的稳定性。具体控制方式是加热段、预热段每关闭一个烧嘴减量１６％，当剩下３个烧嘴时减量５０％，如果还要继续关闭烧嘴时，为保证炉子正常生产，不再继续减量，保持减量５０％。均热段每关闭一个烧嘴减量２５％。
３结论（１）蓄热式加热炉由于排烟方式与常规加热炉不同，其炉压控制方式也应采用分段控制的形式。（２）不能采用类似常规加热炉的集中排烟控制方式，应于各支管调节阀控制各段的烟气量。以保证每段的压力在控制范围内。（３）各段流量除对应加热炉产量外，还应针对烧嘴个数调节，使单个烧嘴在其额定工作范围内工作，使烧嘴能具有合理的火焰形状和燃烧范围。
参考文献［１］温良英，雍海泉，张正荣等．蓄热式燃烧器蓄热室阻力特性研究［Ｊ］．工业加热，２００１，３０（４）：８一１０．赵艳编辑
（上接第１７页）组织模式（依据过程温降最小和过程时间最短的原则），优化工艺路线降低铁水脱硫比例及钢水精炼比例，使转炉炼钢工序能耗大幅度下降。但是节能是长期的任务和系统性的工程，应注重基础管理和先进技术的开发应用。根据耗能分析与评价，今后的节能方向和途径是：（１）建立能源管理和考核体系，对能量构成、分布、流向和利用水平进行行之有效的科学分析，掌握能源利用情况，通过不断优化生产工艺提高能源利用率；（２）研究表明转炉顶底复合吹炼可使喷欢过程平稳、成渣快、喷溅少，终渣ＦｅＯ含量低，金属收得率提高１％。氧气消耗减少８％，所以顶底复吹是今后转炉炼钢节能大力推广的技术之一；（３）转炉煤气回收存在的问题制约了转炉余热的回收利用，今后的改造方向是采用于法除尘，转炉煤气含尘量降到１０ｍｇ／ｍａ以下时，可取代部分发热值高的焦炉煤气，实现企业综合节能效果。
参考文献［１］严永红．提高转炉负能炼钢技术水平［Ｊ］．南方金属，２００４，（６）：３１．［２】干勇，姜起华．张如斌等．炼钢一连铸新技术８００问［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００３．赵艳编辑
万方数据
