＊霍曉志

（大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司烯烴中心 內(nèi)蒙古 027300）

加熱爐是將物料進(jìn)行加熱的設(shè)備工具，步進(jìn)加熱爐是一種依靠爐底或是水冷金屬梁的上升、下降、前進(jìn)、后退等動作，從而把配料逐漸進(jìn)行加工的連續(xù)加熱爐，在這個過程中，步進(jìn)機(jī)構(gòu)發(fā)揮著重要的作用，需要其按照一規(guī)定的軌道運動，從而將爐內(nèi)材料推進(jìn)加工。而加熱爐指的是在爐中具有固定梁和步進(jìn)梁，其可以對物料進(jìn)行上下雙面加熱，從而在提高作業(yè)效率的同時，還能提高質(zhì)量。隨著工業(yè)冶金等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，軋機(jī)逐漸大型化，加熱爐也在上世紀(jì)70年代起逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，其不僅具有雙面加熱的優(yōu)勢，同時還能靈活的運料，在運行過程中還能將爐料全部排出，降低生產(chǎn)成本；均勻加熱，也在一定程度上提高了作業(yè)質(zhì)量水平；加熱快速，滿足當(dāng)代工業(yè)發(fā)展態(tài)勢；無粘鋼故障等。

1.加熱爐燃燒控制系統(tǒng)分析

為了進(jìn)一步對加熱爐的自動化控制進(jìn)行分析，筆者對以下兩座加熱爐進(jìn)行了分析，其主要數(shù)據(jù)如下：有效長度59m，爐內(nèi)寬度11.8m，產(chǎn)量大致為395t/h，其最大的坯重為40t，主要燃料是高焦轉(zhuǎn)混合煤氣，平均熱量值9500至10000kj/m3，各段爐頂采用空氣單蓄熱式燒嘴，均熱段爐頂采用的燒嘴為HP3，在運行中以液壓驅(qū)動為主，其升降數(shù)據(jù)210mm，前后平移數(shù)據(jù)560mm，步進(jìn)周期為52s。其主要的作用如下：加熱碳素結(jié)構(gòu)鋼料、加工汽車大梁所需鋼料、制作鍋爐用料鋼等。在加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中，通常采用的方式便是利用空氣、煤氣流量雙閉環(huán)比值來控制系統(tǒng)，從而構(gòu)成變比值控制系統(tǒng)，促使其工作運行比值能隨著工況的變化而產(chǎn)生變化，在多向的操控下，保證加熱爐爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定。

在一般的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)中，對能源的節(jié)約、效率的提升、污染的減少等方面，并不能達(dá)到理想的效果當(dāng)爐內(nèi)溫度發(fā)生改變時，首先發(fā)生變化的是所需的煤氣量，而在這個變化的過程中，就需要燃燒更多燃料，才能保持一定的溫度，在這個過程中，不僅產(chǎn)生了極大的資源浪費，還會導(dǎo)致環(huán)境的污染。

2.加熱爐優(yōu)化控制模型分析

為了進(jìn)一步提高加熱爐作業(yè)質(zhì)量與效率，對其控制模型進(jìn)行分析是非常有必要的，在下文中，筆者主要從板坯溫度追蹤、爐內(nèi)的溫度追蹤、爐溫的設(shè)定計算三個方面，對優(yōu)化控制模型進(jìn)行了分析討論。

(1)板坯的溫度跟蹤

對板坯的溫度進(jìn)行跟蹤計算，其重要目的為：一是加熱之前，板坯的表面存在被氧化的鐵皮，從而干擾了對板坯溫度的測量，而如果不對其溫度進(jìn)行精確測量的話，就需要賦有較多經(jīng)驗的工作人員對板坯表面顏色進(jìn)行觀察，從而估計出其溫度數(shù)值；二是在加熱的過程中，溫度與位置都會隨著時間而發(fā)生變化，板坯各個部位的溫度差也會改變，而在大部分工藝以及扎線作業(yè)中，對板坯的溫度具有較高的要求，不僅要了解其主要的平均溫度，還需要知道各個部位之間的溫度差，同時，還對板坯溫度變化過程中的升溫曲線也具有一定要求。這就需要運用自動控制系統(tǒng)對板坯溫度進(jìn)行跟蹤計算。因此，可以針對板坯在加熱過程中溫度的變化情況，分別對板坯的水印部位、及非水印和均熱段水印，在板坯的厚度方向上分5層進(jìn)行計算，從而提高其數(shù)值精確度。

(2)爐內(nèi)的實時跟蹤

根據(jù)上述內(nèi)容，對板坯的溫度采用沿厚度方向分層計算法，而對爐內(nèi)情況進(jìn)行實時跟蹤時，對各單元層的溫度計算，需要采用傅立葉導(dǎo)熱定律作為依據(jù)。

(3)爐溫的設(shè)定計算

在對爐溫的設(shè)定計算中，其主要思想如下：一在不同的工藝下，對每塊板坯的升溫過程都具有一定的要求，而在特定的加熱爐中，板坯的升溫曲線變化和板坯的步進(jìn)速度方向都與爐溫具有較大的關(guān)系；二在進(jìn)行爐溫的設(shè)定計算，實際上是通過升溫曲線，計算板坯在加熱爐中的步進(jìn)速度與溫度設(shè)定數(shù)值；三在實際作業(yè)過程中，為了更好的利用軋機(jī)，加熱爐的生產(chǎn)能力都具有一定的余量。

因而首先需要對加熱爐中的每塊板坯都進(jìn)行爐溫的計算，對各段在爐內(nèi)剩余時間進(jìn)行確認(rèn)，取出數(shù)據(jù)表中初始必要爐溫，同時也要計算板坯的各段段末溫度，在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對其加工情況進(jìn)行判斷，是否滿足收斂條件。最后計算出每塊板坯的加權(quán)系數(shù)，從而提高爐溫設(shè)定值的精確度。

(4)降低加熱爐的氧化耗損

要實現(xiàn)降低加熱爐的氧化耗損，首先，要控制加熱爐的空燃比，一般空燃比控制在0.95--1.05，盡量消除氧化氛圍，還要注意爐溫，不是越高越好也不是越低越好，高了氧化速度快，低了加熱時間就要增加，各種物料各種條件都有具體的指標(biāo)，同時，爐溫分布也是一個重要問題，均勻合理的爐溫分布也在一定程度可以減少氧化量。還有一點其實是所有加熱爐都已經(jīng)考慮到的，就是加熱爐燒嘴一般是成對的，一個噴助燃劑一個噴燃料，一般是靠近物料的噴嘴是噴燃料的，這樣也可以減少氧化；最后，要實現(xiàn)富氧燃燒，有研究發(fā)現(xiàn)，富氧量在百分之28--30時不僅沒有增加氧化反而有所降低。

一般來說，加熱溫度越高，燒損速度越快，鋼坯的加熱溫度受工藝影響，可改變范圍不大，不過可以在滿足工藝要求的條件下，看火工可適當(dāng)控制調(diào)整爐膛各段溫度。另外，計劃檢修和換輥時間，看火工要心中有數(shù)，按工藝調(diào)整爐溫進(jìn)行保溫降低燒損。加熱時間長，加熱溫度高，氧化燒損嚴(yán)重，因此在加熱鋼坯時可以讓鋼坯在低溫段加熱時間更長一點，一般爐子預(yù)熱段會更長一點，這樣在加熱段時就能停留更短時間，對于沒有加熱時間限制的普通鋼種，完全可以把加熱段溫度提高，使之能迅速達(dá)到開軋溫度，從而減少加熱時間。出鋼操作員注意觀察鋼的軋制時間，合理調(diào)整出鋼節(jié)奏，同時注意控制鋼在爐外待軋時間，從而減少鋼在高熱段的停留時間(普通鋼種)。爐內(nèi)氣氛的控制盡量保持均熱段還原性，空燃比低一點，也就是燃?xì)獠煌耆紵?，而加熱段空燃比相?yīng)高點，使均熱段未完全燃燒的燃?xì)庠诖颂幚^續(xù)燃燒，也就不會浪費煤氣了。另外對于爐壓，要控制為微正壓，使?fàn)t子不吸冷風(fēng)增加氧化，火焰也不外溢浪費燃料，燒毀附屬設(shè)施。

3.結(jié)束語

隨著時代的進(jìn)步，我國工業(yè)發(fā)展迅速，逐漸成為經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，對促進(jìn)國家社會的穩(wěn)定發(fā)展發(fā)揮著巨大的作用，同時也影響著人民的生產(chǎn)與生活。加熱爐作為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)部分，對整項工程質(zhì)量具有決定性意義，因而促進(jìn)提高加熱爐的作業(yè)質(zhì)量，是社會發(fā)展的首要任務(wù)。近年來，隨著科技的發(fā)展，其自動化控制系統(tǒng)也初見增強(qiáng)，不僅減少了生產(chǎn)成本的投入，還有效減少了環(huán)境污染現(xiàn)象。

?【參考文獻(xiàn)】

[1]謝國威,蔡九菊,孫文強(qiáng)等.蓄熱式連續(xù)加熱爐應(yīng)用中若干問題研究[J].中國冶金,2015,18(06):36-39.

[2]馮旭東.新型高效間接加熱爐的開發(fā)與應(yīng)用[J].硅谷,2013,16(08):20-20,30.

[3]趙愛華,賈振,張?zhí)熨x等.三元控制模型在連續(xù)式加熱爐的應(yīng)用[J].冶金能源,2017,36(z2):62-63.