一、引言 

　　蓄熱式加熱爐是用于軋鋼廠的一種新型的加熱爐，具有高效燃燒、回收利用煙氣及低二氧化碳排放等優(yōu)點。在工業(yè)企業(yè)中廣泛應用，對節(jié)能減排工作起著重要的促進作用。 

　　二、蓄熱式加熱爐的工作原理及其特點 

　　蓄熱式加熱爐的高效蓄熱式燃燒系統(tǒng)主要由蓄熱式燒嘴和換向系統(tǒng)組成。它分為預熱段、加熱段和均熱段三個主體。其原理是采用蓄熱室預蓄熱全，達到在最大程度上回收調溫煙氣的濕熱，提高助燃空氣溫度的效果。 

　　新型蓄熱式加熱爐的蓄熱室現(xiàn)在普遍采用陶瓷小球或蜂窩體作為蓄熱體，其表面積大，極大的提高了傳熱系統(tǒng)，使蓄熱室內的體積大大縮小。再加上新型可靠的自動控制技術及預熱介質預熱溫度高，廢氣預熱得到接近極限的回收。是一種新型的高效、節(jié)能的加熱爐。 

　　參與控制的主要現(xiàn)場設備有：各段爐溫測量熱電偶；煤氣預熱器前后煙氣溫度測量熱電偶；各段煙氣及排煙機前煙氣溫度測量熱電偶；各段煤氣、空氣及煙氣流量測量孔板及差壓變送器；各段煤氣、空氣及煙氣流量調節(jié)閥；各段兩側燒嘴前煤氣切斷閥及空氣/煙氣三通換向閥；爐壓測量微差壓變送器及用于爐壓調節(jié)的煙道閘板；用于風壓調節(jié)的風機入口進風閥；煤氣總管切斷閥及壓力調節(jié)閥；其它安全保護連鎖設備等。 

　　三、換向原理 

　　換向裝置是加熱爐的重要部件，整個燃燒過程都是靠抽象向裝置完成的?？梢哉f它是整個加熱爐的心臟。它的換向原理是：初始狀態(tài)下，換向裝置處于某一固定狀態(tài)時，向爐子一側的燃燒器輸送煤氣、空氣，在爐內實現(xiàn)混合燃燒，同時從爐子另一側的燃燒器排出煙氣，經(jīng)過一個周期（120s-180s)改變方向，實現(xiàn)周期換向。換向裝置一般采用雙氣缸、二位四通換向閥，它內有四個通道，每次動作開啟兩具通道，同時關閉兩個通道以實現(xiàn)供氣和排水氣的周期性換向。 

　　四、自動控制系統(tǒng) 

　　蓄熱式加熱爐控制系統(tǒng)一般有： 

　　⑴換向控制系統(tǒng)；⑵爐溫控制系統(tǒng)；⑶爐內壓力控制系統(tǒng)；⑷安全保護控制系統(tǒng)；⑸煙空比控制；⑹HMI人機對話界面的功能。 

　　1、換向控制系統(tǒng)設備的選型 

　　換向控制是整個加熱爐燃燒、控制系統(tǒng)的重中之重，是燃燒控制的關鍵控制系統(tǒng)。也就是說換向控制系統(tǒng)的正常運行決定著整個加熱爐的正常燃燒和爐溫的控制。所以在控制系統(tǒng)上采用計算機控制系統(tǒng)，由傳感器采集各種變量PLC，再由PLC根據(jù)設定控制方式和目標值，分別驅動相應的換向裝置和相應的執(zhí)行機構，調節(jié)過程變量，實現(xiàn)對溫度、壓力、流量的調節(jié)控制。 

　　操作人員可通過鍵盤和鼠標經(jīng)工控機HMI界面來設定爐子的各項熱工參數(shù),計算機根據(jù)設定的參數(shù)送上工控機處理,并在HMI上顯示.同時隨時可查看各種歷史參數(shù)和打印各種生產(chǎn)報表。聲光報警系統(tǒng)可即時對故障進行報警，并向操作者提示處理方法是目前較先進、實用的計算機控制系統(tǒng)。 

　　2、換向控制 

　　換向控制系統(tǒng)設有自動、手動控制兩部分。在正常的運行過程中采用自動控制，檢修和故障狀態(tài)下才采用手動控制。 

　　自動控制：換向控制系統(tǒng)設有自動、手動轉換開關，當系統(tǒng)處于自動控制時換向就會按照事先編好的自動控制程序和設定睥換向時間實現(xiàn)周期性自動換向，在這個換向過程中無需人員操作。 

　　手動控制：手動控制主要在檢修和系統(tǒng)處于故障狀態(tài)下使用.在控制程序中對換向閥、煤氣快切閥都做有手動控制，都能在手動狀態(tài)下使換向閥動作，能使快切閥開關。 

　　排煙溫度控制：系統(tǒng)對排煙溫度有一定的要求，一般不能高于180度，當高于180度時要強制換向。所以在換向控制系統(tǒng)對排煙溫度控制有兩種方法：一是少通過蓄熱室內的煙氣量，二是改變換向的周期時間來控制溫度。 

　　3、爐溫控制 

　　在加熱爐操作過程中，保證燃燒的空燃比極為重要空燃比過高，使鋼坯表面氧化，熱量損失增加。空燃比過低，使燃料不能完全燃燒，使煤氣外流，浪費了燃料并污染環(huán)境。為保證空燃比的合理性及供熱區(qū)段溫度的可控性。現(xiàn)采用雙叉式限幅控制方式，即以爐內溫度為主環(huán)，空煤氣為副環(huán)的爐溫控制回路。這樣可以在爐溫低時，先增加空氣量后增加煤氣量。爐溫過高時，先減煤氣量后再減空氣量，實現(xiàn)空氣、煤氣交叉控制。具體控制過程是：根據(jù)工藝要求把設定加熱曲線輸入計算機，過程檢測就根據(jù)預置的曲線控制，若有偏差，則通過改變煤氣的流量，同時按比例自動改變空氣流量，從而控制三段的爐溫，使三段爐溫控制在要求范圍之內。 

　　4、爐內壓力控制 

　　為減少換向對爐內壓力調節(jié)的干擾，采用遠程控制煤氣廢氣總管、空氣廢氣總管調節(jié)閥門，保證了爐膛壓力的穩(wěn)定。具體控制過程是：在計算機上設定爐壓控制值，計算機通過控制煤氣廢氣、空氣廢氣調節(jié)閥的開度來自動跳躍設定值，保證爐壓處于設定值范圍內。 

　　5、煙空比控制 

　　空燃比控制的目的是將各段空氣/煤氣流量比控制在設定空燃比范圍內使燒嘴充分完全燃燒，煙空比控制的目的則是將各段煙氣/空氣流量比控制在設定煙空比范圍內，使蓄熱體工作在最佳狀態(tài)、熱利用率和節(jié)能效果達到最佳、保持爐溫穩(wěn)定。煙空比控制對于蓄熱式燃燒控制效果非常關鍵，經(jīng)反復調試和實際生產(chǎn)，我們認為煙空比在1.0～1.3 之間較為合適，具體根據(jù)供熱段、加熱時間及鋼種不同有所區(qū)別。 

　　6、安全保護系統(tǒng) 

　　當煤氣總管低于2.5kPa、空氣總管壓力低于3kPa及鼓風機、引風機斷電時，控制系統(tǒng)會自動切斷煤氣總管快速切斷閥。換向閥上裝有上、下接近開關。接近開關發(fā)出的信號接批示燈和報警系統(tǒng)。當控制換向閥的電磁閥在一次通電10秒而接近開關不發(fā)出信號時，報警系統(tǒng)就會發(fā)出報警信號并延時關閉煤氣總管快速切斷閥。供電系統(tǒng)采用山特的UPS供電，以保證在動力電源失電的情況下，使系統(tǒng)的安全保護系統(tǒng)動作，達到安全運行的目的。 

　　7、HMI界面的功能 

　?、帕餍械腤INCC界面，方便的人機對話方式。操作人員可通過鍵盤和鼠標進行各種操作，設定各種工藝參數(shù)。若操作和控制出現(xiàn)問題，HMI將直接提示錯誤。 

　?、艸MI的主要畫面 

　?、倭鞒瘫O(jiān)控圖：可以方便、直觀的系統(tǒng)監(jiān)視加熱爐各段的爐溫、爐壓、風量、煤氣及空氣壓力等熱工參數(shù)，以及動態(tài)顯示換向動作狀態(tài)及調節(jié)閥的開關度。 

　　②歷史溫度曲線圖：可以繪制出生產(chǎn)過程中各點溫度歷史曲線，可使操作從人員直觀的了解溫度趨勢，以便做出及時的調整。 

　　③報警圖：對爐溫、廢氣超溫、爐壓過高、煤氣及空氣總管壓力過低等進行聲光報警，同時提示故障點和建議處理方法。 

　?、軘?shù)據(jù)庫 ：此控制系統(tǒng)的工控機可以把各種需要保存的工藝參數(shù)定時存入數(shù)據(jù)庫。各種歷史數(shù)據(jù)、曲線可以通過查詢菜單方便快捷的檢索、查詢。還可以打印用戶不同要求的報表。 

　　五、結束語 

　　濟鋼3#步進梁式加熱爐自2004年初投產(chǎn)以來，自動控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，排煙溫度控制在180℃以下，爐內鋼坯受熱均勻，加熱能力達到120t/h 的設計產(chǎn)量。其采用的蓄熱式燃燒控制對提高鋼坯產(chǎn)量和質量、延長加熱爐壽命、降低氧化燒損、節(jié)能降耗起到了十分重要的積極作用。