步进式热处理炉燃烧控制系统设计

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1、步进式热处理炉燃烧控制系统设计丛林永赵磊烟台宝钢钢管有限责任公司山东烟台265500摘要：本文通过对几种燃烧控制方式的分析比较,设计一种较为理想的步进式热处理炉燃烧控制系统,并对燃烧过程中的炉膛氧含量、炉压的控制进行进行分析、设计。使炉膛的燃烧控制能够满足不同规格钢管的热处理要求。.jyqk和低限LLM；两个选择器：高选HSE和低选LSE。①热处理炉在炉温稳定运行状况下炉膛温度已经达到了我们之前的设定值。天然气流量控制器设定值SP1再经天然气系统的两个选择器后所得。空气流量控制器设定值SP2是温度控制器IC的输出先经过两个限幅器后，经空气系统的两个

2、选择器乘以比值系数K所得，因此炉温稳定运行时有：SP2=K×SP1在系统中，两个流量控制器是积分函数，当炉温稳定运行时，设定值等于测量值，即F1=SP1，F2=SP2，故有K×F1=F2。在这种条件下，空燃比一直保持为K。通过上述分析我们看到，在炉膛温度恒定的情况下，限幅器和选择器都没有起作用，输出都是炉膛温度信号值OT。②管料规格增大，产量增加，热负荷增加时由于炉膛内热量被大量消耗，炉膛温度下降，为了使炉膛温度回升，控制器IC的输出应增加，经限幅器后OT增加，从而使得天然气流量和空气流量设定值同时增加，但都受到限幅作用，SP1最大增量为K1，SP

3、2最大增量为KK4，我们设定KK4>K1，使SP2的增加量大于SP1，即可实现空气量先增加，天然气量后增加。（图2-3）通过分析，该控制系统经过交叉限幅后，温度回升并不是快速一步到位，而是通过天然气和空气量的交替增加，缓慢实现，两个量的变化都会影响到对方，这样做的优点是使空燃比尽量保持在最佳状态，确保天然气的完全燃烧，实现最佳燃烧效率，同时避免了温度的过大波动。③管料规格减小，产量减少，负荷减少时与上述情况相反，我们设定K2>KK3，使SP1的减少量大于SP2，即可实现天然气量先减少，空气量后减少。3燃烧热效率及炉膛氧含量控制在步进式热

4、处理炉中，炉膛内氧含量必须要控制在一个良好范围内。氧含量过高，钢管容易产生氧化铁，会影响钢管的质量。氧含量过低，则可能造成天然气的不充分燃烧，降低热处理炉的热效率，同时在烧嘴内部点火电极附近生成大量积碳，造成再次点火困难的情况。3.1热处理炉的热效率热处理炉燃烧时天然气是否充分燃烧及烟气的温度决定了热效率的高低。本热处理炉在烟道处添加一套换热系统，将烟气余热加以回收利用，可大大提高炉体的热效率。另外可通过检测烟气的含氧量AO来看是否燃烧充分。我们将实际空气量QP与理论空气量QT的比值称为过剩系数，用α表示：α=QP/QTα越大，助燃空气量多，被烟气

5、带走的热量也越大，炉温降低越多。过剩空气系数很难直接测量，它与炉膛含氧量AO有关。α=21/（21-AO）3.2炉膛含氧量控制炉膛氧含量控制系统是在逻辑提量和减量控制系统的基础上，将定比值IK（图2-2）改为变比值。我们选用氧化锆氧量检测仪进行氧含量检测，将检测出的氧含量用于控制空燃比，使其及时作出调整，使天然气的燃烧更加充分，提高热处理炉的燃烧效率。4炉膛压力控制炉膛压力的稳定关系到钢管产成品的质量，影响它稳定的因素有很多，助燃风量的变化，炉底水封槽液位高低、炉门及观察口的密封性，烟道闸板的响应时间等。在系统控制中主要还是热负荷变化后助燃风量变化

6、的影响。为此，将助燃风量作为前馈信号，可组成图4-1所示的前馈-反馈控制系统。图4-1中，前馈控制器FY提前将助燃风量添加到炉压控制中。更有效地避免了炉压的过大波动。通过分析设计，本热处理炉采用双交叉限幅的燃烧控制系统，并通过氧含量的控制和炉压控制，能够实现最优的燃烧效率，满足钢管的热处理要求。.jyqk].化学工业出版社.[2]石景作.玻璃工业仪表和自动化M].轻工业出版社.