一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制系统及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112710161A(43)申请公布日2021.04.27(21)申请号202011593387.8(22)申请日2020.12.29(71)申请人马鞍山钢铁股份有限公司地址243000安徽省马鞍山市九华西路8号(72)发明人丁毅周劲军翟炜刘自民曹曲泉(74)专利代理机构安徽知问律师事务所34134代理人平静(51)Int.Cl.F27D19/00(2006.01)F27D17/00(2006.01)F23N5/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制系统及控制方法(57)摘要本发明公开了一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制系统及控制方法，属于检测控制技术领域。本发明的系统包括在线煤气、氧气及烟气监测设备和数据采集处理设备；将高速氧枪布置在烧嘴旁，先将空气送入加热炉，再将纯氧在火焰下游送入，使得第一级空气和燃料进行过浓燃烧，能够有效降低火焰温度，抑制热力型NOx产生；第二级助燃风通过高速氧枪在火焰下游补入，形成弥漫的无焰燃烧，提高炉膛的温度均匀性。本发明的方法采用煤气成分指导+燃烧产烟气分段监测修正的方式，依据煤气特性所决定的助燃空气配比指导燃烧操作，依据燃烧烟气中的氧气及可燃成分残留情况，对各燃烧段助燃空气配比进行反馈修正，从而达到安全、最佳燃烧控制效果。CN112710161ACN112710161A权利要求书1/2页1.一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制系统，包括加热炉(1)，所述的加热炉(1)从入口至出口分为四个加热段，分别为预热段(11)、加热一段(12)、加热二段(13)和均热段(14)；其特征在于：还包括空气总管(21)、氧气总管(31)、煤气总管(41)、煤气分析仪(5)和烟气分析仪(7)；所述的空气总管(21)经空气支管(22)分别接入加热炉(1)的四个加热段中；氧气总管(31)经氧气支管(32)分别接入加热炉(1)的四个加热段中；煤气总管(41)经煤气支管(42)分别接入加热炉(1)的四个加热段中；所述的煤气分析仪(5)通过煤气取样管(51)与煤气总管(41)连通；所述的烟气分析仪(7)通过烟气取样管(71)接入加热炉(1)。2.根据权利要求1所述的一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制系统，其特征在于：所述的氧气支管(32)接入加热炉(1)的一端安装有高速氧枪(33)；所述的煤气支管(42)接入加热炉(1)的一端安装有烧嘴(43)；所述烧嘴(43)的位置与高速氧枪(33)贴近。3.根据权利要求2所述的一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制系统，其特征在于：所述的加热炉(1)入口及预热段(11)、加热一段(12)、加热二段(13)处开设有取样孔(72)，所述的烟气取样管(71)经取样孔(72)分别接入加热炉(1)入口及预热段(11)、加热一段(12)、加热二段(13)。4.根据权利要求2或3所述的一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制系统，其特征在于：所述的空气支管(22)、氧气支管(32)和煤气支管(42)上均设置有电磁阀和流量计；所述的电磁阀和流量计通过信号线(61)与处理器(6)电连接；处理器(6)还通过信号线(61)与煤气分析仪(5)和烟气分析仪(7)电连接。5.利用权利要求4所述的系统进行轧钢加热炉的纯氧燃烧的控制方法，其特征在于，其步骤为：步骤一、计算投入纯氧后，所需的助燃空气量及助燃氧气量；步骤二、预先设定各加热段烟气成分中O2、CO含量控制范围；步骤三、检测对比炉膛内O2和CO含量，判断是否燃烧偏离状态；当O2超过设定范围时判定为空气过量，当CO超过设定范围时判定为煤气过量；步骤四、控制温度在设定范围之内，并根据温度变化调节空气、氧气和煤气的流量。6.根据权利要求5所述的一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制方法，其特征在于：所述的步骤二中，设定预热段(11)中CO：0～100ppm、O2<3.0％；加热一段(12)中CO<1000ppm、O2：0.5％～1.0％；加热二段(13)中CO<1000ppm、O2：1.0％～2.0％；均热段(14)中CO：1000～3000ppm、O2<0.5％。7.根据权利要求6所述的一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制方法，其特征在于：所述的步骤四中，1)当控制温度在设定范围内时，若O2过量，则减小空气流量，即减小空气过剩系数；若CO过量，则降低煤气流量，即增加空气过剩系数；2)当控制温度高于设定最大值时，逐级降低煤气流量和空气流量，并通过调节空气过剩系数优化燃烧状态；3)当控制温度低于设定最小值时，逐级增加空气流量和煤气流量，并通过调节空气过剩系数优化燃烧状态。8.根据权利要求7所述的一种轧钢加热炉的纯氧燃烧控制方法，其特征在于：所述的步骤一中，根据式(1)计算所需理论干空气量，2C