孙成龙

摘 要：济南钢铁4300线台车式加热炉主要用于济南钢铁4300线复合钢坯的轧制前加热，在温度控制和压力控制等过程控制中采用先进的PLC实现高精度自动化并可靠地满足生产要求。燃烧控制完成炉内空气和煤气介质的合理燃烧控制，保证炉膛各区段温度满足复合钢坯加热的要求，最终出炉钢坯温度满足轧钢工序的要求，完成设备安全运行所必须的联锁保护，并尽可能地保证燃烧的经济合理性，即节能、环保、低烧损的目的。

关键词：台车式加热炉 复合制坯 燃烧控制

中图分类号：TG307 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0067-02

1 台车式加热炉管路系统

管路系统主要包括燃气管路、空气管路和氮气管路。

1.1 燃气管路

燃气管路主要由手动蝶阀、自动调压阀、气动切断阀、放散阀、压力变送器、孔板流量计和各处煤气管连接组成。手动蝶阀位于厂房与该炉的接点位置，该炉日常生产过程中保持阀处于打开状态；自动调压阀是气动阀，用于在一定范围内调节燃气压力；气动切断阀用于紧急情况下自动快速切断燃气源，阀动作与煤气压力、助燃风压力及氮气源压力等联锁；放散阀用于燃气自动放散，阀动作与气动切断阀动作及氮气吹扫等联锁；压力变送器用于实时采集燃气压力；孔板流量计用于记录燃气瞬时流量，配有积算仪可积算燃气累计流量。

燃气压力自动调节：压力变送器实时采集燃气压力并输出给PLC系统，PLC系统通过燃气压力实际值与燃气压力设定值比较进行计算，输出值用于控制自动调压阀开度，从而实现了对燃气压力的闭环控制。

1.2 空气管路

空气管路分类：（1）按空气功用分类：助燃空气管路和掺冷空气管路；（2）按空气温度分类：冷风管路和热风管路。

助燃空气管路主要由助燃风机、助燃风压变送器、孔板流量计、空气预热器、热风测温热偶（K型）、热风放散阀和各处空气管连接组成。助燃风机转速变频控制，调节鼓风量；助燃风压变送器用于实时采集助燃风压力；孔板流量计用于记录助燃空气瞬时流量；空气预热器用于冷空气预热以提高助燃效率（空气预热器安装于该炉地下烟道）；热风测温热偶实时测量热风温度；热风放散阀用于自动放散热风，阀动作与热风温度联锁。掺冷空气管路主要由掺冷风机、掺冷阀门和空气管组成。掺冷风机启停和掺冷阀门开关动作与预热器前烟气温度联锁，以保护预热器。掺冷阀为双位蝶阀。

空气管路在预热器前的部分为冷风管路，预热器后的部分为热风管路。助燃风压自动调节：压力变送器实时采集助燃风压力并输出给PLC系统，PLC系统通过助燃风压力实际值与助燃风压力设定值比较进行计算，输出值用于变频，从而实现了对助燃风压力的闭环控制。热风放散阀与热风温度联锁，当热风温度高时，热风自动放散。掺冷风机启停和掺冷阀门动作与预热器前烟气温度联锁，当预热器温度较高时，掺冷风机自动启动，掺冷阀调整半开状态；当预热器超温时，掺冷风机已运行，掺冷阀调整全开状态。该炉日常使用时，助燃风压力设定值设置4.5～5.5 kPa；助燃风机变频范围0～50 HZ；助燃风压低压报警值2.5 kPa；气动切断阀联锁控制值2.5 kPa。

1.3 氮气管路

氮气管路主要分为仪表气源用氮气管路和吹扫用氮气管路。仪表气源用氮气接点：0.5 MPa，该炉主要用于燃气气动切断阀和自动调节阀气源。气源用氮气压力与燃气气动切断阀联锁，联锁压力不低于0.4 MPa。此外，用于各UV火检器等冷却气源。吹扫用氮气接点要求不高于20 kPa，有一个氮气自动吹扫电磁阀，阀动作与燃气气动切断阀动作及燃气自动放散阀阀动作联锁。吹扫用氮气管路与燃气管路有多处活动接头，实现对各段燃气管路进行有效的氮气吹扫。

2 燃烧系统

该炉共14套高速烧嘴，双层两侧不对称分布。各烧嘴均配套有一个烧嘴控制箱、一个点火变压器、一支点火棒、两个煤气电磁切断阀、一个空气电动双位调节阀、一个UV探头和若干管路等。烧嘴控制箱主要用于本地点火操作。各按钮操作在“手动”有效，可以进行点火、开阀、关阀等。该炉日常使用时，各烧嘴控制箱在“系统”状态，点火等动作由计算机实现。自动控温时，PLC对比曲线温度与各区实际炉温，进行PID运算，通过输出值自动控制各烧嘴点火、小火、大火和停火等动作。各指示灯直观地显示相应的各部分工作状态。

3 烧嘴控制箱

各烧嘴控制箱都有一个独立的PLC系统，与主控PLC系统交换数字量信息。

烧嘴控制箱“手动”：多用于测试烧嘴配套各电气件，各按钮输入有效。“点火”输入用于测试点火变压器及点火棒，持续高压点火2 s后停止；“小风”输入，风阀开到25%，再次“小风”输入为复位信号，风阀关至5%；“大风”输入，风阀开到65%，再次“大风”输入为复位信号，风阀关至5%。风阀为三位置蝶阀，分别设置5%、25%和65%。“小燃气”输入，打开小燃气电磁阀，持续10 s自动复位；“大燃气”输入，打开大燃气电磁阀，持续10 s自动复位。各按钮自带灯表示各电气件的工作状态。此外，UV火检可用明火测试。

烧嘴控制箱“本机”：进行点小火操作，依次自动进行开小风、点火和开小燃气。调整合适的小火空燃比（微调风阀小风开度并调节小燃氣管路的手动阀），若火检检到有火则持续小火状态并有“有火”指示，可以进行“本机大火”操作，依次自动进行开大风，开大燃气。调整合适的大火空燃比（微调风阀大风开度并调节大燃气管路的手动阀）。若火检未检到火则立即切断大燃气阀和小燃气阀，风阀复位，并发出“熄火”报警。

该炉正常使用时，各烧嘴控制箱“系统”，对各烧嘴控制通过计算机实现。

4 排烟系统

该炉采用炉后集中排烟方式。烟道内装有高温烟阀执行器，用于自动控制炉压。炉压变送器用于实时采集炉压。炉压自动调节：炉压变送器实时采集炉压并输出给PLC系统，PLC系统对比设定炉压和实际炉压进行运算，输出信号给烟阀执行器并调节烟阀开度，从而对炉压进行闭环控制。该炉正常使用时，建议炉压控制在-10～10 Pa，炉压设定值为0 Pa。炉压超压报警值设置为高于50 Pa，与低于-50 Pa。烟阀执行器调节范围设置10%～100%（与水平线夹角10°～90°）。该炉烟道内（地下）装有空气预热器，另配置两支测温热偶（K型），实时测量预热器前、后的烟气温度。该炉日常使用在高温段时，要注意比较预热器前、后的烟气温度，谨防预热器烧坏。

5 电气控制系统

电气控制系统主要由计算机监控系统、配电柜、PLC控制柜、炉门炉车控制柜、助燃风机控制柜、掺冷风机控制柜、各烧嘴控制箱、各处传感器和各处控制器等。计算机监控系统可以实现除炉门升降、炉车进出炉等以外的所有操作。本炉正常使用时，助燃风机和掺冷风机等处于“远程”，各烧嘴控制处于“系统”，各处控制器处于“远方”，即实现助燃风机的启停，掺冷风机的启停和各烧嘴的点火、小火、大火和停火等计算机操作。

6 结语

概述了济钢台车式加热炉燃烧控制的系统组成、控制思想，并简述了燃烧控制系统的机理及主要控制方式。

参考文献

[1] 赵元国.轧钢生产机械设备操作与自动化控制技术实用手册[M].中国科技文化出版社，2005.

[2] 孙丰昌，乐恺，姜泽毅，等.智能控制算法对加热炉炉温控制研究[J].热能与动力工程，2009，24（3）：337-341.