２０１２年第４期 梅山科技 ・３３・ 连续退火炉烧嘴ＯＮ—ＯＦＦ点火控制的应用 李 丹 （梅山钢铁公司冷轧厂生产技术室 南京２１００３９） 摘要：主要分析了连续退火炉烧嘴ＯＮ．ＯＦＦ控制的特点和在点火控制方面的应用情况。 介绍了连续退火炉ＯＮ—ＯＦＦ烧嘴在现场的布置、辐射管的设备组成。阐明了ＯＮ—ＯＦＦ控制方 式的特点、烧嘴工作时间的理论基础以及点火的实现方法。通过现场的实践应用，表明ＯＮ— ＯＦＦ控制具有控制灵活、精度准确、安全节能等优点。 关键词：烧嘴；点火；火焰检测 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｕｒｎｅｒ ＯＮ－ＯＦＦ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｄａｎ （Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｄ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｍｅｉｓｈａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｎａｍｉｎｇ ２１００３９） Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｕｒｎｅｒ；ｉｇｎｉｔｉｏｎ；ｆｌａｍｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ 梅钢冷轧厂新建连续退火机组是由法国 动进行热量分配控制。 表１ 加热段各列辐射管功率分布／ｋＷ ＤＭＳ总包，退火炉是由ＳＴＥＩＮ公司设计，产品规 格厚度为０．１８～０．５５ ｍｍ，宽度为７００—１ ０８０ ｍｍ。退火炉为立式炉，分为预热段、加热段、均热 段、缓冷段、快冷段、时效段、最终冷却段和水淬共 ８个部分。 １加热段辐射管分布 退火炉加热区域主要由加热段和均热段组 成。加热段带钢行程有１５个道次，全程约３００ ｍ。加热段布置了１７列共１８０个辐射管，每一个 辐射管都有一套控制单元，包含点火系统、独立的 助燃空气／煤气气开关阀、火焰检测器等设备，炉 内通以ＮＨ混合保护气体（５％Ｈ：），并采用焦炉 煤气作为辐射管热源。辐射管分布见表１。 ２ ＯＮ—ＯＦＦ加热控制的特点 ２．１ 适应性强 这种控制方式采用除了控制一列一列辐射管 外，还可以单独控制每个辐射管。流量控制范围 由传统的２０％～１００％提高到１０％～１００％。通 过ＦＡＳ的“ＯＮ—ＯＦＦ”控制模型，可以自动控制顶 部靠近炉辊的辐射管的开度来调节炉辊的辊凸 度，根据带钢的尺寸、材质和瓢曲的风险程度来自 ２．２温度控制直接准确 ＯＮ—ＯＦＦ控制方式，不需要控制煤气的流量 和空气的流量，而且空煤比固定不变，只要点火成 功，煤气和空气是以固定值进行混合燃烧，对于温 ・３４・ 梅山科技 ２０１２年第４期 度控制只起到调节作用。在生产过程中，无论加 热段辐射管功率如何变化，可以确保废气中的Ｏ， 和ＣＯ含量保持不变。 当煤气的热值发生变化时，燃烧状况将会发 生很大的变化，温度将会急剧增加，而采用这种控 制方式后，不需要对燃烧系统进行调整，只需要调 节每个烧嘴在“ＯＮ”状态下的时间。且关闭一个 烧嘴其热量调整波动只有１／１８０，相对于传统的 流量调节方式要精确和快捷。 ２．３设备安全性高 无论加热需求如何变化，辐射管的热点位置 总是恒定不变。由于每个烧嘴的空煤比恒定不 变，一旦一个烧嘴关闭，这个烧嘴的空气和煤气的 供应都同时关闭，所以对工作中的辐射管不会存 在有燃气过剩的危险。 ３烧嘴点火控制单元 辐射管烧嘴点火控制单元（见图１）主要包括 ＢＣＵ烧嘴控制单元、ｕＶ火焰监测、ＩＥ点火电极和 助燃空气、煤气控制阀门等组成。ＢＣＵ烧嘴控制 单元安装在机组烧嘴旁，其控制面板上的按键能 够完成烧嘴手动点火过程。ｕＶ火焰监测器安装 在烧嘴上，它能够将监测到的火焰信号转换成为 电流信号。ＩＥ点火电极是一种高压点火装置，点 火高压由集成在ＢＣＵ内的点火变压器输出。当 ＢＣＵ发出点火信号时，点火电极实现高压点火功 能。空气和煤气阀门开关是自动控制，空气阀是 电动阀，煤气选用的是气动阀。在助燃空气和煤 气的管路上安装有流量孑Ｌ板，用来调节初始空煤 比，一旦空煤比确定，烧嘴则在ＯＮ和ＯＦＦ两种状 态下工作，即全功率和零功率。 图１ 辐射管燃烧控制单元 ４ ＯＮ—ＯＦＦ控制在烧嘴点火上的应用 连续退火炉加热段和均热段烧嘴点火方式为 “ＯＮ—ＯＦＦ”脉冲点火，这种方式控制的灵活性提 高，减少助燃空气过剩量并使其部首加热功率调 整的影响。 ４．１理论基础 ４．１．１ 烧嘴工作间隔时间 退火炉加热段和均热段共２２８个烧嘴，从１ 号烧嘴到第２２８号烧嘴一次点火周期设置为１２０ ｓ， 称为循环周期时间，一个循环周期内需点火共 ２２８次。而一个烧嘴到下一个烧嘴连续两次发出 点火命令的时间间隔为工作问隔时间，在每一个 循环周期时间里，烧嘴是按照特定的顺序点火。 烧嘴工作间隔时问计算公式： Ｃ Ｓ ｔ Ｎ——ｔ 式（１）中：Ｓ 为两次点火的间隔时间；Ｃ 为循环周 期时间；ⅣＩ为点火次数。 对于加热和均热２２８个烧嘴，一个循环周期 内的工作间隔时间约为０．５ ｓ，即一个烧嘴到下一 个烧嘴发出点火命令的间隔为０．５ ｓ。 ４．１．２烧嘴工作时间 生产不同的产品时，带钢的退火温度不尽相 同，即所需的能量不同。以立式退火炉配置１Ｏ个 加热辐射管为例，５个安装在传动侧，另外５个安 装在操作侧。选取燃烧周期为６０ Ｓ，即以６０ ｓ为 单位进行辐射管运行状态的统计。传动侧与操作 侧的烧嘴依次顺序点火。因能量要求不同，因此 每个烧嘴的开关状态不一样。 在每一个新循环周期开始前，要计算辐射管 的热量需求，从而确定每个辐射管的工作时间。 根据热量的分配，不同列的辐射管其工作时间是 不同的，但是对于任何一个辐射管而言，在一个周 期后要再次点火，即不能永久开或关。 烧嘴工作时间计算： 当Ｈｄ＜５％时，ＩＶ，＝０； 当５％≤Ｈｄ≤９５％时，Ｉｒｅ＇＝Ｈｄ×Ｃ．； 当日ｄ＞９５％时，ＩＶ，＝Ｃ。。 上式中：ＩＶ，为循环周期内工作时间；Ｈｄ为热量需 求；Ｃ 为循环周期时间。 如图２所示，如有１０个烧嘴，其循环周期时 间为６０ ｓ，热量需求为９０％，则其工作时间ＩＶ，＝ ５４ ｓ，其余６ ｓ时间为“ＯＦＦ”状态。在完成第一个 循环周期关闭６ Ｓ后，烧嘴自动进人下一个循环 李 丹连续退火炉烧嘴ＯＮ—ＯＦＦ点火控制的应用 ・３５・ 周期。其工作问隔时间为６ Ｓ，即第ｎ个烧嘴和第 热量需求－－－－９０％ 工作时问 ｎ＋１个烧嘴之间发出点火命令的时问差为６ Ｓ。 ０ ６ １２ １８ ２４ ３０ ３６ ４２ ４８ ５４ ６０ ０ １２ １８ ２４ ３０ ３６ ４２ ４８ ５４ ６０ ６ １２ １８ ２４ ３０ ３６ ４２ ４８ ５４ ６０ 广——————］ ＼． ● ‘－－ ＼ －＿ ＼ － ＿ ＼ －－ ＿ ＼ －＿ ● ● ＼． ＿－ ＼ ’： ＝、、 。： ● － ‘－＿ ＿ －＿ ＿●＿ ＼ ： ＿＿＿ ＿ － ＼． －－● ＼． ｔ＝＝ 图２ ＯＮ—ＯＦＦ点火控制图 此能量需求取决于加热段带钢温度过程值， 而不是炉膛温度过程值。因此，这种能量控制方 过点火安全时间５ Ｓ后，自动关闭火焰控制和检 测系统，关闭烧嘴的动作执行情况，同时关闭助燃 空气阀门和煤气阀门。若点火命令为有效，则进 行重复性点火过程，直到达到最大允许点火次数 ３次，当３次点火均失败后，烧嘴不发送正常运行 式更为直接，大大提高了带钢退火控制精度。能 量分布与辐射管的安装位置直接相关。所有辐射 管均分布于退火炉加热段与均热段两侧，辐射管 分布密度和全功率大小则根据退火曲线的要求有 一的信号，进入安全锁定状态。 点火命令 ● 定的差别，在加热段出入口及均热段辐射管分 点火 空气阀 煤气阀 布密度较低且功率较小。 ４．２ ＯＮ—ＯＦＦ点火控制 ４．２．１ 正常状况下的点火流程 圈 豳麟 ｔ． 如图３所示，烧嘴通过点火电极进行点火，其 点火时间为３ Ｓ，在点火前要将助燃空气阀门打 开，经过一段时间后，煤气阀门打开，与此同时点 火开始。通过ｕＶ探头进行火焰监测，经过点火 延时时间后，如果检测到火焰，助燃空气和煤气阀 火焰控制 点火安全时间 豳 ３” ５” 图４ 非正常状况下点火流程 ５ 结语 门保持在打开的位置，并在烧嘴工作时间内对火 焰情况持续监测。 点火命令 点火 点火命令 本文是以辐射管烧嘴ＯＮ—ＯＦＦ控制的现场 应用为研究对象，得出： １）ＯＮ—ＯＦＦ形式燃烧控制能够实现带钢温 度和能量控制的精确性，有利于提高带钢性能和 质量。 空气阀 煤气阀 火焰控制 点火安全时间 ２）通过烧嘴的远程式自动点火，大大减轻操作 人员的劳动强度，有利于提高生产节奏和工作效率。 ３）每个烧嘴为独立控制，通过调整烧嘴的开 关频率，能够实现能量的有效控制，达到节能、安 全，实现设计和应用上的灵活性。 （编辑：夏敏） 图３ 正常情况下的点火流程 ４．２．２ 非正常状况下的点火流程 如图４所示，当ｕＶ探头没有监测到火焰，经
