蓄热式加热炉的自动化控制特点及应用

[摘要]:本文论述了蓄热式加热炉的工作原理、特点及其自动控制系统的应用。

[关键词]蓄热式加热炉  换向  炉温控制  压力控制

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。也就是说换向控制系统的正常运行决定着整个加热炉的正常燃烧和炉温的控制。所以在控制系统上采用计算机控制系统，由传感器采集各种变量PLC，再由PLC根据设定控制方式和目标值，分别驱动相应的换向装置和相应的执行机构，调节过程变量，实现对温度、压力、流量的调节控制。

      操作人员可通过键盘和鼠标经工控机HMI界面来设定炉子的各项热工参数,计算机根据设定的参数送上工控机处理,并在HMI上显示.同时随时可查看各种历史参数和打印各种生产报表。声光报警系统可即时对故障进行报警，并向操作者提示处理方法是目前较先进、实用的计算机控制系统。

2、换向控制

       换向控制系统设有自动、手动控制两部分。在正常的运行过程中采用自动控制，检修和故障状态下才采用手动控制。

      自动控制：换向控制系统设有自动、手动转换开关，当系统处于自动控制时换向就会按照事先编好的自动控制程序和设定睥换向时间实现周期性自动换向，在这个换向过程中无需人员操作。

      手动控制：手动控制主要在检修和系统处于故障状态下使用.在控制程序中对换向阀、煤气快切阀都做有手动控制，都能在手动状态下使换向阀动作，能使快切阀开关。

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