[发明专利]一种轧钢加热炉燃烧控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及加热炉燃烧控制领域，更具体地说，涉及一种轧钢加热炉燃烧控制系统及控制方法。

背景技术

加热炉是轧钢工序的主要耗能设备。在满足轧制工艺要求的同时，做到炉膛气氛、加热时间、加热温度的最优控制，降低氧化烧损和能耗是轧钢加热炉生产工艺追求的目标。

轧钢作为钢铁生产的末端工序(国内炼钢综合能耗约600kg标煤/吨钢)，氧化烧损偏高，不仅带来大量的能源浪费，而且将影响轧钢成材率，直接影响企业的经济效益；另外，氧化铁皮堆积炉底需要定期清理，不仅降低生产率，而且增加现场工人劳动强度；在某些情况下，不合理加热产生的氧化铁皮难以去除，导致一次氧化铁皮引起轧钢产品表面出现压氧缺陷问题，影响产品质量。目前，钢铁行业已进入微利时代，为降本增效，节能降耗，国内外钢铁企业一直致力于降低轧钢加热炉燃料消耗、降低氧化烧损应用技术研究。

加热炉炉内气氛、加热温度、加热时间等是影响钢坯氧化烧损及能耗的主要因素。目前加热炉燃烧控制方式主要有两种，一种是通过热值仪检测煤气热值，计算出燃烧所需空气量，调控加热炉各段空燃比，控制炉内燃烧气氛；二是在线检测加热炉烟道中的烟气残氧(氧化锆检测)，指导对加热炉燃烧控制。例如专利公开号：CN 105734264 A，公开日：2016年07月06日，发明创造名称为：一种轧钢加热炉燃烧状况在线测控系统，该申请案公开了一种轧钢加热炉燃烧状况在线测控方法，针对传统加热炉只对烟道内残氧量检测的方式，造成加热炉不同区段燃烧气氛难以独立控制，燃烧效率低，钢坯氧化烧损过多等问题。该申请案通过将氧分析仪安装在加热炉顶部每个区段的燃烧气体出口处，在线测量炉内不同区段燃烧气氛的氧含量，然后基于此氧含量测量值，对相应区段的空气过剩系数进行在线调整，实现加热炉不同区段燃烧气氛中氧含量的精确控制。该申请案能够帮助操作人员自动将加热炉燃烧状况运行在要求范围内，实现不同区段燃烧状况精确测控，对于提升加热炉的燃烧效率、减少钢坯氧化烧损，提高产品的性能及成材率，具有重要的工程应用推广价值。

但是在实际生产中，以上两种控制方式均不能直接反映加热炉各段的炉气情况，存在诸多问题：(1)以热值仪检测的煤气热值为依据调控加热炉燃烧方式是对加热炉燃烧气氛的间接控制，其通过煤气热值检测推算出空燃比，指导加热炉各段烧嘴的空燃比调节，达到最佳燃烧的目的；但是煤气热值仪适用范围比较狭窄，在特定气体的一定波动范围内，煤气热值仪检测比较准确，当煤气成分改变、热值波动超出适用范围后，误差加大。另外，热值推算空燃比仅仅是一个经验数据，精确度不高。目前热值仪主要采用燃烧法工作原理(通过火焰温度反映热值情况)，不能反映煤气成分组成，依据热值不可能精确推算出空燃比；(2)空气流量计或煤气流量计检测往往存在较大的误差等原因，不能反映实际流量情况，因此，操作画面上的配比情况并不能说明炉内氧气是否过剩；(3)受使用温度制约，氧化锆探头一般安装在炉尾，只能反映炉膛总体是否氧气过剩，不能得知不同加热区域配比是否合适，反映的数据参考性不强。

同时，目前加热炉内钢坯温度的确定主要依靠炉内烟气热电偶温度经过数学模型计算得出，其采用间接测量方式，不确定性较大，存在钢坯出炉温度偏高且波动较大、能耗提升、烧损加剧的问题。

基于上述原因分析可以看出，目前在没有精确空燃比及钢坯温度指导的前提下，依靠经验调节空燃比及间接测量钢坯温度的操作模式不可能实现加热炉最佳燃烧控制、降低氧化烧损率和燃耗的目标。综上所述，如何有效减少现有轧钢加热炉内钢坯氧化烧损，是现有技术中亟需解决的技术问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有轧钢工序中氧化烧损量偏高的不足，提供了一种轧钢加热炉燃烧控制系统及控制方法，有效减少了轧钢加热炉内钢坯氧化烧损量。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的轧钢加热炉燃烧控制系统，包括：

轧钢加热炉；

激光检测机构，该激光检测机构用于检测轧钢加热炉内烟气的成分；

以及温度检测仪，该温度检测仪用于直接测量钢坯表面温度。

作为本发明更进一步的改进，所述轧钢加热炉沿长度方向依次分为预热段、加热一段、加热二段、加热三段和均热段，所述预热段、加热一段、加热二段、加热三段和均热段上分别安装有烧嘴。

作为本发明更进一步的改进，所述激光检测机构包括若干组激光检测单元，每组激光检测单元包括一个O₂激光检测单元和一个CO激光检测单元。