脉冲式燃烧控制技术在镀锌线连退炉上的应用

袁进超

1 前言

现阶段国内引进的热浸镀锌带钢生产线，主要生产建材用板,高档家电用板和汽车板，对带钢产品的力学性能和表面质量都有很高的要求。在热浸镀锌线上的连续退火炉的工作性能对冷轧带钢产品的质量至关重要。烧嘴脉冲式燃烧控制技术，由于提高了烧嘴的燃烧效率，降低了能耗，改善了加热区域的温度均匀性，减少了NOx的生成，等以上众多优点，正在被越来越多的工业炉和热处理设备所使用。

2 烧嘴脉冲式燃烧工作过程

连退炉每个加热区烧嘴上配备的都是推拉型辐射管。辐射管在炉内交错布置烧嘴为开关脉冲式工作方式，为了将区域温度控制在温度设定值，每个烧嘴在一个点火循环周期内被单独点火。当一个烧嘴点燃后，烧嘴前的空气和煤气阀全部打开，且烧嘴在额定功率下燃烧,有良好的空燃比。每个区的烧嘴的点火时间都要受区域热功率负荷的影响，烧嘴的点火次序由工艺技术人员给出计划表，按照特定的方法固定下来。且烧嘴根据计算的时间一个个依次启动，在燃烧时间结束后被停止。

图1 五个烧嘴循环点火示例图

Top为两个烧嘴启动命令之间的延迟时间。Ton为烧嘴燃烧工作时间。Toff为烧嘴燃烧完以后的关断时间。Tc为全部烧嘴工作一遍的循环时间。

在一个循环期间内所有烧嘴基于能量的平均分配原则将需要的热负荷转换为烧嘴的开关顺序和燃烧时间。在一个循环周期内，一个烧嘴点燃后按设定的工作时间开始燃烧，到达设定的时间烧嘴停止燃烧。这种燃烧现象相对于每个烧嘴，依次序执行，见图1。

3 烧嘴的燃烧与关闭加热计算公式

3.1 原理（见图1）

对于每一个区需要的加热负荷需求，换算成烧嘴燃烧的时间和数量。因此加热负荷是点火时间和全部循环时间的比率。总的来说，循环时间是固定的，称作基本循环时间Base cycle time（Tc bace）,Top时间是在两个烧嘴启动命令之间的延迟时间。在计算程序的反应时间和大范围的精确控制之间，选择一个好的基本循环时间Tc bace来平衡。烧嘴的最小工作时间Tonmin和最小关断时间Toffmin分别作为烧嘴的最小燃烧和关闭时间。在高负荷需求下循环时间自动的增加，在保证最小关断时间前提下，来实现一个精确的热负荷控制。（见图2）

在低负荷需求下循环时间自动的增加，在保证最小运行时间前提下，同样实现一个精确的热负荷控制。（见图2）

图2 负载特性对应循环燃烧时间示意图

3.2 高低负荷限制值计算（见图2）

在高负荷和低负荷限制值之间，循环时间固定到Tc Bace。

Tonmin=最小打开时间。Toffmin=最小关闭时间。

Tc base=基本循环时间。Brn rdy=本区域准备好的烧嘴数量。Brn tot=本区域烧嘴的全部数量。Tcmax=最大循环时间。

3.3 循环时间计算

基本上循环时间Tc固定为Tc base，但是在低负荷以下和高负荷以上，循环时间是烧嘴最小打开和关断时间为限制进行增大。如果负载模式LOAD LTcmax那么Tc=Tcmax（负载模式为烧嘴全关闭）。如果负载模式LOAD final>LOAD H那么负载模式是高载荷：但是如果Tc>Tc max那么Tc=Tcmax（负载模式为烧嘴全打开）。

3.4 点火时间计算

以循环时间计算为依据，所有的烧嘴燃烧时间和需要的负荷对应。标定一下计算，将烧嘴燃烧时间是定在（0～100）时间范围。

3.5 每个烧嘴的开关时间Top计算

总的来说，每个烧嘴在它的打开时间上必须被点着（0～100的时间范围内）一个区内的所有烧嘴根据本区的一个烧嘴参数表接受指令。除去没准备好的烧嘴以外这区内的烧嘴必须重新进行排序，（从1到准备好烧嘴的数量）。每个准备好的烧嘴的开关时间计算，在（1～100）范围内。Top on=（n-1）×Top。n=这个区可接受命令的正常烧嘴数量。这些Top on和Ton的值通过现场控制总线网络传递给烧嘴控制器，来管理烧嘴点火。

4 结束语

现在脉冲式燃烧控制技术在各种工业炉烧嘴燃烧控制系统中也被大量采用。烧嘴脉冲燃烧技术应用前景广阔，是对传统烧嘴连续流量自动化控制方式的一种革新，正广泛应用于陶瓷生产、冶金轧钢、石油化工等多个行业，对提高产品质量、降低燃耗、减少污染发挥了重大作用。

[1]赵建新.脉冲式热处理炉设计及热工特性研究.东北大学，2008，3.

[2]王鲁.数字化脉冲燃烧技术在冷轧带钢退火炉上的应用.冶金自动化，2009，31（S2）：28～32.