CN106801139A

CN106801139A - 退火炉空燃比优化方法

Info

Publication number: CN106801139A
Application number: CN201710037825.4A
Authority: CN
Inventors: 辛文瑶
Original assignee: Bengang Steel Plates Co Ltd
Current assignee: Bengang Steel Plates Co Ltd
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2017-06-06

Abstract

本发明涉及退火炉空燃比优化方法，依次包括如下步骤：步骤1：在退火炉停炉时，调节退火炉每个烧嘴的空气流量压差；步骤2：在退火炉运行状态下，调节退火炉每个烧嘴的煤气流量压差；步骤3：在退火炉运行状态下进行废气分析；解决了退火炉所有烧嘴燃烧时空气、煤气配比平衡，提高退火炉加热均匀性及热效率，保证镀锌产品的机械性能。

Description

退火炉空燃比优化方法

技术领域

本发明涉及燃烧控制系统，具体地，涉及一种退火炉空燃比优化方法。

背景技术

本钢冷轧厂2#镀锌机组投产与2005年，该机组已经运行10余年，受设备及管路老化影响，造成各个烧嘴空气、煤气不平衡燃烧，加速部分烧嘴损坏速度，影响退火炉加热均匀性及热效率。本发明可以解决退火炉所有烧嘴燃烧时空气、煤气配比平衡，提高退火炉加热均匀性及热效率，延长辐射管的使用周期。2#镀锌机组采用美钢联法退火炉,由于带钢表面没有氧化铁,在退火炉中则不需要很强的还原气氛,因此可以降低炉内氢气的含量,减少了爆炸的可能性。另外使用全辐射管加热,其控制调节也比直接用燃气烧嘴加热的控制容易得多。

热镀锌原板经过退火炉要达到两个目的。第一，带钢在退火炉内要加热到一定温度，完成控制加热或完成再结晶退火，以控制带钢的机械性能；首先在预热炉中把带钢预热到再结晶温度，然后在还原炉中把带钢加热到再结晶温度以上并保温，均热，最后带钢在冷却段被冷却到入锌锅温度。第二，要使带钢具有一个清洁的无氧化物存在的海绵状纯铁活性表面，并且使带钢密封地进入锌锅中进行热镀锌，密闭地进人锌锅达到镀锌的目的，因此我们要在生产中控制带钢在各段的加热及冷却温度。同时要采用保护气体吹扫还原的方法去除带钢表面的氧化物，并保证带钢不会再次氧化，因此就要控制燃烧气体的流量成份及炉压。在美钢联法热镀锌退火工艺中，大体分为预热段，辐射管加热段，均热区，快速喷冷却段，出口段(包括一个均衡通道和一个张紧辊装置)。

被加热后的带钢进入辐射管加热炉，还原炉的作用主要是把带钢表面的氧化铁皮还原为适合于镀锌的活性海绵状纯铁层。另外经过辐射加热使带钢在合适的温度下完成再结晶退火。还原炉一般为直通式辊式炉，炉体外壳由厚钢板加固组成，整个炉体的焊接工艺要求很严，任何焊点部位，不但要保证足够的强度还要保证密封性，炉壁采用保温材料和耐火砖砌成，炉体两侧开有安装炉底辊和辐射管用的圆孔，每个孔都焊有法兰盘，还原炉辐射管交错布置在了炉体的两侧，可燃气体经管道通过烧咀在辐射管内燃烧，并通过管壁进行热辐射，达到间接加热的目的，辐射管为W型管。辐射到环境的温度可以达到980℃，因此，辐射管要求材质一定要好，一般都采用Ni、Cr合金制成.井且辐射管内要保证氧化气氛.以保证辐射管的使用寿命，辐射管在非氧化性气氛下，由于管内氧气不足，煤气量过剩，多余的CO会在高温下与管壁产生下列化学反应：

6Fe+2CO＝2Fe₃C+O₂

在管壁上形成渗碳体，使管子变脆，产生裂纹，另外辐射管在高温的条件下，由于保护气体中存在大量的N₂，会产生渗氮现象，实践证明，温度愈高，氮含量愈高，渗氮现象就愈严重，但渗氮并不会直接造成管子的破坏，只有在高氧化气氛中，才会使渗氮的管子沿着氮化物强烈地被氧化，造成辐射破裂。因为弯曲的炉底辊在转动过程中会使带钢表面产生划伤，也会引起带钢在炉内跑偏，更换炉底辊最重要的注意事项是回装后的密封，辊子两端密封的锥体部分装有隔板，其中充填有毛状绝热材料，内部注有密封润滑油脂，这种油脂具有耐高温、耐老化。润滑性能良好等特点，并能起到一定密封作用，炉底辊一般还带有保护气体密封，用氮气通过管路对每个炉底辊轴封处进行不间断吹扫，以保证氧气不会渗入炉内。

燃烧器是推拉类型的，通过燃烧器风扇把燃烧空气送入燃烧器。在每个输入气区域，通过煤气控制阀，燃烧器被分成5个独立控制区，在废气吸尘中形成负压。燃烧控制区域的监控是与安装在燃烧室的两个热电偶的温度设定点有关。在自动控制状态或人工控制状态下，温度设定点是通过数学模型确定的。在正常操作时，使用两个热电偶的平均值。一旦出现故障，仅仅使用一个热电偶的值。在第一区域中，为了提供最好的燃烧比，需要煤气流量可以通过控制阀与助燃输送风机共同调整。在瞬态阶段，为了保证氧化混合物，如果要求的能源降低，输送的煤气首先减少；如果需求的能源增加，输的空气首先提高。当O₂含量比设定点低时，燃烧比(O₂含量)和燃烧质量(CO含量)是通过O₂分析仪和CO分析仪在每个燃烧级别恒定监控，O₂分析仪和CO分析仪安装在分析仪柜中，柜中装有样本阀以便空气/煤气比的极限调整能应用。一旦燃烧火焰有故障，煤气通过单独控制盒来的信号切断有影响的燃烧器。通过报警系统和燃烧系统通知操作者，操作者通过考虑其他燃烧器的亏空修正空气流量。

发明内容

退火炉空燃比优化方法，用于解决退火炉所有烧嘴燃烧时空气、煤气配比平衡，提高退火炉加热均匀性及热效率，保证镀锌产品的机械性能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：总是先进行空气的平衡，并且尽量在炉子冷的时候进行，以避免在平衡时影响空燃比的因素。

A-空气平衡：在炉子停炉时

1-打开所有的空气调节阀(100％打开)；

2-把所要调节的区域里助燃空气流量控制回路设定到内部的设定点；

3-把助燃空气流量控制器的设定点至少设置到做大流量的80％；。

4-记录测量出来的每个烧嘴空气流量ΔP(压差)；

5-计算压差ΔP的平均值；

6-定位找到烧嘴ΔP高于平均值的那些烧嘴，调节这些烧嘴(通过关闭空气调节阀)ΔP使其等于平均值减去ε(ε是一个估算值，为了减少调节量，对于要调节的第一个烧嘴，这个值应该大一些，并且逐步的减小；)

7-记录每个烧嘴ΔP的测量值(不调节任何东西)；

8-返回到第五步，直到所有空气流量ΔP调节到可以接受范围(它取决于空气流量ΔP的波动和第五、六步完成的状态好坏)；

B-煤气平衡(在炉子运行状态下)

1-炉子在运行状态下，我们不去碰煤气调节阀，使其保持原样。

2-所有要进行调节的烧嘴必须能工作，一定要努力使工作的烧嘴尽可能最多。

3-把燃烧煤气流量控制器设定点至少设置到最大流量的60％。

(助燃空气的流量将自动的被空燃比控制设置)

记录每个烧嘴煤气流量ΔP的测量值。

5-计算ΔP(压差)的平均值

6-定为找到烧嘴压差ΔP低于平均值的，调节这些烧嘴(靠打开煤气调节阀)调节到ΔP＝平均值+ε

7-记录每个烧嘴煤气流量的ΔP(压差)测量值(不做任何调整)

8-返回第五步，直到所有煤气压差量在可接受范围内。

C-废气分析(在炉子运行状态下)

1-设定区域载荷至少要60％

2-记录每个烧嘴在废气里的O2和CO含量

O2应该在4％～8％之间(取决于承载)

CO应该小于30ppm(在炉子温度高于700℃时)，如果炉温较低时，CO含量应该高达500ppm。

本专利的关键点在于调整时必须保证所有烧嘴能够正常燃烧。

本发明的有益效果是：

本发明的退火炉空燃比优化方法具有以下优点：保证退火炉所有烧嘴燃烧时空气、煤气配比平衡，提高退火炉加热均匀性及热效率，保证镀锌产品的机械性能；降低炉内氢气的含量,减少了爆炸的可能性。另外使用全辐射管加热,其控制调节也比直接用燃气烧嘴加热的控制容易得多，大大节约了能源，增加了设备的使用寿命。

具体实施方式

实施例1：

步骤1：在退火炉停炉时，调节退火炉每个烧嘴的空气流量压差；所述步骤1具体操作依次为：退火炉停炉时，退火炉内空气平衡，(1)100％打开所有的空气调节阀；(2)把退火炉所有区域里的助燃空气流量控制回路设定到内部的设定点；(3)所述内部的设定点设置到最大助燃空气流量的80％～90％；(4)记录测量出来的每个烧嘴空气流量压差，计算压差的平均值；(5)定位找到压力差高于平均值的烧嘴，通过关闭空气调节阀调节所述压力差高于平均值的烧嘴，使其压力差等于所述平均值减去估算值；(6)记录每个烧嘴压力差的测量值，计算压力差的平均值，调节空气调节阀，直到把所有烧嘴压力差调节到压力差的平均值减去估算值。

步骤2：在退火炉运行状态下，调节退火炉每个烧嘴的煤气流量压差；在退火炉运行状态下，退火炉内煤气平衡，(1)炉子在运行状态下，煤气调节阀保持不动；(2)保持所有烧嘴正常工作；(3)将燃烧煤气流量控制器设定点设定为最大流量的60％，助燃空气流量将自动的被空燃比控制设置，记录每个烧嘴煤气流量压力差的测量值，然后计算压力差的平均值；(4)定位找到压力差低于平均值的烧嘴，打开煤气调节阀调节所述压力差低于平均值的烧嘴，使其等于压力差平均值加上估算值；(5)记录每个烧嘴煤气流量的压力差测量值，计算压力差的平均值，直到所有煤气压差量等于压力差平均值加上估算值。

步骤3：在退火炉运行状态下进行废气分析，步骤3具体操作依次为：在退火炉运行状态下进行废气分析，(1)设定区域载荷至少要60％；(2)记录每个烧嘴在废气里的O₂和CO含量，O₂应该在4％～8％之间，在退火炉温度高于700℃时，CO小于30ppm，如果炉温低于700℃时，CO含量高达500ppm。

Claims

1.退火炉空燃比优化方法，其特征在于，依次包括如下步骤：步骤1：在退火炉停炉时，调节退火炉每个烧嘴的空气流量压差；步骤2：在退火炉运行状态下，调节退火炉每个烧嘴的煤气流量压差；步骤3：在退火炉运行状态下进行废气分析。

2.根据权利要求1所述的退火炉空燃比优化方法，其特征在于，所述步骤1具体操作依次为：退火炉停炉时，退火炉内空气平衡，(1)100％打开所有的空气调节阀；(2)把退火炉所有区域里的助燃空气流量控制回路设定到内部的设定点；(3)所述内部的设定点设置到最大助燃空气流量的80％～90％；(4)记录测量出来的每个烧嘴空气流量压差，计算压差的平均值；(5)定位找到压力差高于平均值的烧嘴，通过关闭空气调节阀调节所述压力差高于平均值的烧嘴，使其压力差等于所述平均值减去估算值；(6)记录每个烧嘴压力差的测量值，计算压力差的平均值，调节空气调节阀，直到把所有烧嘴压力差调节到压力差的平均值减去估算值。

3.根据权利要求1所述的退火炉空燃比优化方法，其特征在于，所述步骤2具体操作依次为：在退火炉运行状态下，退火炉内煤气平衡，(1)炉子在运行状态下，煤气调节阀保持不动；(2)保持所有烧嘴正常工作；(3)将燃烧煤气流量控制器设定点设定为最大流量的60％，助燃空气流量将自动的被空燃比控制设置，记录每个烧嘴煤气流量压力差的测量值，然后计算压力差的平均值；(4)定位找到压力差低于平均值的烧嘴，打开煤气调节阀调节所述压力差低于平均值的烧嘴，使其等于压力差平均值加上估算值；(5)记录每个烧嘴煤气流量的压力差测量值，计算压力差的平均值，直到所有煤气压差量等于压力差平均值加上估算值。

4.根据权利要求1所述的退火炉空燃比优化方法，其特征在于，所述步骤3具体操作依次为：在退火炉运行状态下进行废气分析，(1)设定区域载荷至少要60％；(2)记录每个烧嘴在废气里的O₂和CO含量，O₂应该在4％～8％之间，在退火炉温度高于700℃时，CO小于30ppm，如果炉温低于700℃时，CO含量高达500ppm。