蓄热式加热炉仪控系统的自动控制

【摘 要】蓄热式加热炉由于采用蜂窝体作为蓄热体，热传导系数较高，在节能方面效果显著。因此蓄热式加热炉正在逐步推广。本文介绍了我厂蓄热式加热炉工作原理及仪控系统自动控制的实现。

【关键词】蓄热式加热炉；换向；仪控系统；自动控制

前言

轧钢生产过程中，加热炉是重要的耗能设备之一。蓄热式加热炉由于采用蜂窝体作为蓄热体，热传导系数较高，在降低能耗节约能源方面，效果显著目前蓄热式加热炉正在逐步推广。本文介绍了蓄热式加热炉工作原理及仪控系统自动控制的实现。

一、蓄热式加热炉工作原理

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，分别被预热到一定温度，然后通过各自的烧嘴喷入炉膛，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，大部分的热量被蓄热体回收，最后以相对低的温度排放到大气中，因此节能明显。同事高温烟气进入右侧通道，在蓄热式进行热交换，将大部分预热留给蓄热体后，烟温降低后进入换向机构，然后经烟道风机排入大气。然后控制系统发出指令，换向机构动作，空气、高炉煤气、烟气同事换向将系统变为下一个状态，此时空气和高炉煤气从右侧喷口喷出并混合燃烧，左侧烧嘴作为烟道，在排烟机构作用下，高温烟气通过蓄热体后排出，一个换向周期完成。具体原理图如下：

图1蓄热式加热炉燃烧系统工作原理简图

二、蓄热式加热炉仪控系统的自动控制

蓄热式加热炉仪控部分主要：压力、温度、流量、水位、各调节阀开度位置反馈及现场各开关量信号。开炉、停炉的操作，煤气总管调节阀、风机控制、引风机控制、换向控制系统，各流量累计等。我厂仪控系统采用的是西门子S7-400的自动控制系统，硬件配置如图

此外为了便于操作人员实时监控数量，我厂利用Wincc组态软件制作了人机画面。

三、换向控制及实现

蓄热功能的完成主要是通过32个换向阀来完成，其中每侧预加热段4个，加热段6个，均热段6个，两侧共计32个。32个换向阀的整体控制思路是“烟道的温度决定燃烧方式，燃烧方式决定阀的换向（打开与关闭），阀的换向控制调节阀的开度”。

1.烟道的定时燃烧与蓄热。

加热炉换向阀燃烧与蓄热周期由操作人员在WINCC监控画面上设定，程序规定范围在30―180s之间，即每个换向阀打开与关闭的时间均为操作人员设定的时间。如操作人员设定时间为60秒，则加热一段、加热二段、均热段所有阀打开与关闭的时间都为60秒，即燃烧时间、蓄热时间均为60秒。程序如下图：

2.阀的轮流切换

加热炉加热一段、加热二段、均热段的燃烧方式为轮流切换，具体是指程序将生产班操作人员设定的每次燃烧、蓄热周期分成3等分，如以60秒为例，分成0-20秒、20-40秒、40-60秒三等份，在0-20秒时，加热一段首先开始一侧燃烧，一侧蓄热；20秒后加热二段开始一侧燃烧，一侧蓄热；40秒后均热段开始一侧燃烧，一侧蓄热；60秒后循环。

3.烟道温度控制

蓄热式加热炉在每个空气换向阀、烟道换向阀的前面各加装了1个用于测量烟道温度的热电阻。此烟道的温度设定值为180度，排烟温度为150度，当两侧空气烟道、煤气烟道的温度都有其中1个小于150度时，各换向阀按照程序设定定时轮流换向。当空气烟道、煤气烟道其中1个达到180度，则停止轮换，达到180度的此侧烟道强迫蓄热（即排烟），另外一侧燃烧；当某一段两侧烟道温度都超过180度时，程序强制设定其中一侧蓄热，另一侧燃烧。当烟道温度介于150度至180度之间时，燃烧方式仍沿用温度小于150度之前的方式。举例说明如下：如加热一段左侧空气烟道温度超过180度，则左侧空烟换向阀、煤烟换向阀打开进行蓄热，左侧空气换向阀、煤气换向阀关闭；而右侧空烟换向阀、煤烟换向阀关闭，空气换向阀、煤气换向阀打开进行燃烧。

蓄热式加热炉自投产以来，运行比较稳定。由于加热能力较好，极大地保证了生产的顺行。

参考文献：

[1]《S7-300/400PLC应用技术》廖常初 2010年.

[2]《工业与民用配电设计手册 第三版》 刘介才 2007年.