基于PLC与变频器的蓄热式加热炉炉压控制系统改造

　　某钢铁公司二轧厂3#加热炉，是蓄热式加热炉，其炉压波动频繁，尤其在换向时，还会出现负压吸冷风；有时压力又过高，造成烧嘴回火。这严重影响了钢坯的加热速度及加热品质，应该厂的要求，我们对炉压控制系统进行了改造。

1 蓄热式加热炉工艺流程

　　蓄热式加热炉，是利用纯高炉煤气作为燃料，通过空气、煤气双预热方法，使被加热钢坯温度达到轧制要求，使得热值较低的高炉煤气，得到充分利用。其工作工艺流程如图1所示。

　　在A状态下，高炉煤气和来自鼓风机的助然空气经换向系统，分别进入左侧通道，而后由下向上通过蓄热室，预热到1000℃以上。预热后的高炉煤气与空气，从左侧烧嘴喷入炉内，二者在炉内混合燃烧，达到l300℃左右，并对钢坯加热。烟气进入右侧烧嘴、右蓄热室，在右蓄热室内进行热交换，将大部分热传给蓄热体，烟气温度降低，以低于180℃的温度，进入换向系统，经引风机排人大气。间隔一定时间后，控制系统发出指令，换向机构动作，空气、煤气同时换向，将系统变为B状态。此时高炉煤气和空气从右侧烧嘴喷出并混合燃烧，这时烟气经左侧烧嘴、左蓄热室，在引风机作用下，高温烟气通过蓄热体后低温排出，一个换向周期完成，此后反复循环。

2 原炉压控制系统

　　炉压的常规控制方法，主要有定值控制系统与前馈反馈控制系统等圆。这些控制方案通常是经典的PID控制。某钢铁公司二轧厂3#加热炉目前的炉压控制方法如图2所示。

　　煤气侧、空气侧引风机为工频恒速，通过调节煤气侧、空气侧烟道阀门的开度来调节炉内压力。其控制原理如图3所示。控制方案为手动、自动。

　　但在自动模式下，换向时经常出现负压，炉压波动很厉害，如图4所示。

　　所以，在一般情况下，都打到手动状态下，在操作室内工作人员根据经验设定阀门开度，这给生产带来不便，操作人员需时时盯住监控画面，并经常手动调整阀门开度。

　　通过生产现场调研还发现，通过阀门开度来调节炉压，由于加热炉惯性大，会经常出现滞后现象，即炉压偏低时，控制输出要求调小烟道阀门开度，但由于延迟作用的存在，炉压不会很快提高，控制器就会继续要求调小阀门开度，甚至调到最低开度；相反，炉压偏高时，阀门开度有可能调至最大开度，这样就会使炉压在一个较大范围内波动。

　　引起炉压波动的原因很多，如：加热炉自身结构决定了其是间隙式排烟、脉冲式燃烧，容易产生炉压波动；高炉煤气压力波动及引风机的抽力，导致供热量与排烟量不协调，空燃比不稳定，炉压波动频繁等同，因炉压的干扰量很多，单纯控制烟道阀门开度，难以达到控制要求。

　　当炉膛内压力为负压时，会从炉门及各种孔洞吸人大量冷风，降低了钢温和炉温，增加了燃料消耗；当为正压时，大量高温烟气逸出，冒火严重，甚至烧坏炉门钢结构。

　　为了保证钢坯的加热品质，减少烧损和节约燃料，必须保证炉膛压力为微正压(10—30Pa)，这就需要设计合理的炉压控制系统。