煤氣加熱

簡介

按熱源的不同，金屬熱處理加熱方法大致可分為燃料燃燒加熱法、電加熱法和高能量密度能源加熱法3大類。燃料燃燒加熱法所用燃料可以是固體（煤）、液體（油）和氣體（煤氣、天然氣、液化石油氣）。用於加熱的氣體燃料有煤氣、天然氣和液化石油氣等。調節空氣與氣體的比值可以獲得氧化或還原的燃燒氣氛，從而減少工件加熱時的氧化脫碳程度。這種加熱方法適用於大件整體加熱和燃氣供應充足的地區。

高爐煤氣加熱方案

相對於焦爐煤氣加熱而言，高爐煤氣的加熱控制更為複雜，其發熱量低、耗熱量高、廢氣量大。由於火焰長，焦餅上下方向加熱的均勻性好，但煤氣流量受環境溫度及壓力的影響較大，熱值沒有焦爐煤氣穩定。因此，系統採用了精確的焦爐加熱數學模型，利用DCS較強的控制功能和一些傳統的控制方法及40多條生產操作經驗，對焦爐生產過程進行了有效的控制，結合生產工藝研製了3個主要控制模型。

焦爐目標溫度控制模型

由於焦爐結構複雜，直接連續測量立火道溫度比較困難，且成本高，因此，我們採用蓄熱室頂部為間接測量點，考慮到用高爐煤氣加熱時，蓄熱室上升氣流和下降氣流溫度變化較大，我們將其溫度分為兩段建立數學模型，通過人工多次測量立火道溫度與蓄頂溫度的比較，用回歸分析法可得到立火道溫度與蓄熱室頂部溫度關係的數學模型。

由此模型實施對燃燒溫度的控制。此外，電腦程式還可自動禁止偶然發生故障的熱電偶的信號，確保了計算的平均溫度準確、可靠。根據溫控數模的判別計算及與標準溫度的比較，進行PID調節，輸出爐溫控制信號給執行器控制煤氣調節閥，達到既穩定爐溫控制又不頻繁變換煤氣操作的目的。

煙道吸力控制模型

焦爐的壓力制度及空氣過剩係數的控制直接影響到煉焦的耗熱量和焦爐的熱效率。在系統中，煙道吸力控制是根據目標爐頂壓力和實測爐頂壓力的偏差來實現對煙道吸力的反饋控制。

前饋供熱控制模型

前饋供熱控制的關鍵是煉焦耗熱量的確定。通過實踐中收集的大量數據進行統計處理，並根據焦爐的生產周期和高爐煤氣受溫度和壓力影響較大等加熱特點，選擇前饋控制方式，同時對溫度、壓力進行補償校正。

系統組成及軟體功能

系統組成

系統以FREEELANC2000為編程平台，通過組態程式及VB高級語言對系統進行了全面的編程設計。考慮到系統的穩定性，採用了結構化的程式設計，整套程式結構簡捷、層次分明。

系統軟體及功能評價

套用軟體為Digitool組態軟體，監控軟體為Digivis其他運行軟體有DDE數據交換軟體、數模控制軟體、數據採集軟體、列印軟體等。通過上述軟體下列多項管理、技術、統計等功能得以實現：

各檢測點和控制點相應參數（溫度、流量、壓力、閥位、報警等）的實時顯示；生產報表、歷史趨勢曲線、參數設定、定時採集、自動記錄、自動生成日報表；線上閱讀報表、調度聯網；手動/自動切換方式；全自動燃燒控制，實現無人操作模式；溫度超差、煤氣壓力超限、CO超差及外圍設備故障報警等。