莱钢轧钢厂蓄热式加热炉换向控制系统调节阀
2022-07-28 01:21:44 骏友五金网
莱钢轧钢厂蓄热式加热炉换向控制系统
莱钢轧钢厂蓄热式加热炉换向控制系统 2011： 莱芜钢铁股份有限公司轧钢厂（简称莱钢轧钢厂）原带钢加热炉为步进式，其缺点是利用换热器进行空气预热，预热温度低，排烟温度高，抑制了加热炉加热能力的提高。随着带钢生产节奏的不断加快，加热炉越来越不能适应带钢生产，为此，2002年11月将原步进加热炉改为蓄热式步进加热炉。蓄热式步进加热炉的最大特点是利用蓄热体对空气进行预热，在加热过程中两个蓄热体处于蓄热与放热不断交替的状态中，从而提高空气预热温度，使排烟温度控制在100～150℃。蓄热式加热炉工作的关键在于控制两个蓄热体在蓄热与放热状态之间交换，如果两个蓄热体不能及时进行交换，就会使处于蓄热状态的蓄热体温度过高而失去从烟气中吸收热量的作用，同时，处于放热状态的蓄热体温度过低而失去对空气进行预热的作用。因此，蓄热式加热炉烧钢控制的关键技术在于自动换向系统。
1 控制原理
莱钢轧钢厂蓄热式步进加热炉换向控制系统的换向控制是基于时间的控制。如图1所示，在燃烧状态下，来自鼓风机的常温助燃空气首先由换向阀进入左侧通道，通过蓄热体时被加热，在极短时间内达到接近炉膛温度（一般为炉膛温度的80%～90％），煤气由通断阀向稀薄高温空气附近注入燃料，燃料在贫氧状态下实现燃烧；与此同时，炉膛内燃烧后的热烟气通过另一侧蓄热体时将热量储存在蓄热体内，然后以低于150℃的低温烟气经过换向阀由引风机引出。通过规定的时间后换向阀自动换向，常温助燃空气变为由右侧通道经蓄热体进入，热烟气从左侧通道排出，两个蓄热体自动进行蓄热与放热状态的切换，从而达到节能和环保的目的。
图1 蓄热式步进加热炉工作原理
2 换向控制系统
2.1 系统配置 莱钢轧钢厂蓄热式步进加热炉换向控制系统采用可编程控制器S7-300；上位机选用工控机Pentium IV 1.7G，内存128M，软件平台Microsoft Windows；采用功能强大的STEP-7软件包进行软件开发，以实现计算机控制换向系统的各种功能；采用WinCC(Windows Control Center)组态软件建立人机界面。2.2 控制功能 蓄热式步进加热炉换向系统的控制功能有：（1）空气、烟气换向阀顺序控制，换向周期、顺序间隔周期设定。（2）煤气通断阀顺序换向，换向周期、顺序间隔周期设定时间与空气/烟气换向阀相对应。（3）排烟温度实时检测、显示，参与烧嘴换向控制。（4）排烟温度超温报警、强制换向，报警温度人工设定。（5）空气/烟气换向阀和煤气通断阀的阀位显示、阀位故障报警。2.2.1 开机初始化 在开机初始状态，系统自动对各个换向阀和通断阀进行状态检测，只有确认24套空气/烟气换向阀均处于通空气位置，24套煤气通断阀均处于断煤气位置时，才允许进行下一步操作。2.2.2 手动状态（炉温低于800℃烘炉阶段） 系统具有手动、自动、远程控制三种控制方式，在炉温低于800℃的烘炉阶段采用手动控制。手动控制是在控制柜面板上先通过通道选择器设定需要操作的阀，再顺序操作“进空气（通煤气）”、“排烟气（断煤气）”按钮来实现对每个换向阀或通断阀的控制，为确保加热炉的安全运行，在事故状态下手动优先。2.2.3 自动状态（炉温高于800℃） 当炉温高于800℃时，启动自动控制程序。自动换向燃烧控制采用定时原则，根据工艺要求将换向周期、换向间隔分别设为90s、4s。蓄热式步进加热炉的整个加热过程分为均热段、加热Ⅰ段和加热Ⅱ段三部分，每一段均有8个空气/烟气换向阀，它们的换向控制原理相同。为了便于操作，将炉膛两侧相对的两个换向阀设为一组，每一段的8个空气/烟气换向阀与煤气通断阀设为一段。 一般情况下，每一段有4个煤气通断阀和4个空气/烟气换向阀开通或关断，经过规定的周期后，换向阀自动切换，完成蓄热体在蓄热状态与放热状态之间的切换。在异常情况下，例如排烟温度超过设定值时，可强制换向。 系统可实现本地及远程控制，本地操作即在换向系统上位机进行换向操作，远程控制即在燃烧系统上位机进行换向操作。无论哪种操作均可实现组开、组关、段开、段关等控制。2.2.4 安全保护功能 本系统设有换向连锁、数值检测、报警、故障显示、急停等安全保护功能。 换向连锁条件是：开始时先通空气，后开煤气；换向时先关煤气，后排烟气。系统运行过程中，如果出现煤气通断阀开不到位或空气换向阀开不到位时，系统自动关断煤气通断阀，同时，蜂鸣器报警，上位机画面上各加热段状态图中显示相应阀位“开不到位”或“关不到位”，操作人员通过故障指示及时找到故障阀，并采取相应的处理措施，可避免在换向过程中因阀位不到位引起的各类安全问题。 在自动换向过程中，如果一组烧嘴中一侧出现故障时，自动切除该侧烧嘴，另一侧烧嘴作为常规烧嘴燃烧。当发生异常情况时，可点击上位机“紧急停炉”按钮，使加热炉所有空气/烟气换向阀和煤气通断