連續退火爐輻射管的燃燒調整

范超

摘 要：針對燃氣輻射管電磁閥堵塞、燃燒廢氣中殘余CO值偏高、燃燒效率低的問題，通過改進燃燒調整過程，增加火焰監測器等手段降低了廢氣中的殘余CO值，提高燃燒效率。旨在為相關工作提供借鑒。

關鍵詞：輻射管；燃燒；調整；效率

1 概況

新鋼連續退火爐加熱區采用燃氣輻射管將酸軋機組冷硬卷由常溫加熱至再結晶退火溫度，降低帶鋼強度并提高其塑形，以獲得更好的力學加工性能。加熱區分為加熱段和均熱段，分別布置了334個和18個W型燃氣輻射管。

2 輻射管工作原理

混合煤氣和預熱后的助燃空氣經燒嘴點火電極放電點火后在輻射管體內燃燒，產生650℃的高溫廢氣通過換熱器與助燃空氣入口處的常溫助燃空氣換熱后由廢氣風機抽至相應的集氣室。常溫助燃空氣經過換熱后溫度升至450℃，與混合煤氣一起點燃后可以獲得更好的燃燒效果。

混合煤氣由轉爐煤氣（熱值約KJ/m3）和焦爐煤氣（熱值約KJ/m3）按 的 配比混合，以達到爐子設計公司Fives Stein煤氣熱值7500KJ/m3的要求。W型輻射管燃燒方式為ON-OFF控制，板溫控制程序在不同的加熱模式下向加熱區352個輻射管燒嘴控制單元（BCU）發送點火或關閉信號，以達到實時所需加熱量的動態控制效果。通常以檢測輻射管燃燒后廢氣中殘氧量的方式來判斷整個燃燒狀態，一般情況下將殘氧量控制在3.8%～4.2%之間，燒嘴可以獲得最佳的燃燒效果，此時燃燒溫度最高且廢氣中殘留的CO值少，安全節能。

燃氣輻射管由燒嘴控制單元BCU（Burner control unit）控制其點火動作，一次完整的自動燃燒過程，共有4次電磁閥動作。工作程序為：a.空氣電磁閥開啟，吹掃輻射管。b.煤氣電磁閥開啟，同時點火電極放電，產生火焰。c.煤氣電磁閥關閉，火焰熄滅。d.空氣電磁閥關閉，輻射管為準備狀態。在加熱區輻射管的操作畫面上可以看見輻射管依次顯示為初始狀態白色→藍色a→綠色b→藍色c→白色d。

正常生產時，點火成功，窺視孔可見藍色火焰；火焰熄滅時可見暗紅色的輻射管本體。

3 輻射管燃燒調整及故障分析

3.1 燃燒調整現狀

新鋼連續退火機組于2011年8月熱負荷試車，整個爐區RTF、SF輻射管本體及相關管道系統安裝集中在2011年1月至3月，之后進行了一系列的輻射管燃燒調整。在長期生產過程中，由于混合煤氣配比發生變化，熱值波動，輻射管煤氣及助燃空氣電磁閥堵塞，流量調節螺母松動等一系列問題均會給輻射管的燃燒效果帶來巨大影響，過量的CO不但會造成能源浪費，還會在高溫環境下的廢氣管道中燃燒，過度消耗和損壞設備。2013年12月起，對連續退火機組的輻射管重新進行了系統的燃燒調整。

3.2 燃燒調整過程中發現的主要問題

（1）空氣壓差普遍偏低，大多只有標準值（30/40/50mbar）的一半，個別壓差極低，造成燒嘴殘余CO含量極高。

分析：空氣壓差是燃燒調整的基礎，其正確才能順利進行后續廢氣殘氧量、CO值的調節。壓差是氣體介質通過流量孔板前后的壓力差，與流量是對應的換算關系，調節壓差即調節流量大小。

考慮到現實生產中空氣流量波動至低位，煤氣流量波動至高位或成分發生變化的可能性（ON-OFF控制、煤氣及空氣電磁閥不斷開關，燃燒熱量需求的不斷改變），空氣壓差不能偏小，以保證安全及減少CO的過剩量。

殘氧量過低，燃燒不充分，火焰溫度低，燃燒效率低下；過剩的CO，可能與廢氣管道內氧氣在高溫狀態下發生二次燃燒。比如廢氣管道密封性差，管道負壓帶入氧氣；輻射管熱交換器內漏，助燃空氣通過熱交換器直接進入廢氣管道，而沒有全部進入燒嘴與混合煤氣燃燒。

（2）廢氣溫度偏高

分析：2013年12月16日晚班生產厚料時，由于E1換熱器前廢氣溫度高報690℃以上，E1前廢氣管道空氣稀釋閥開度100%，導致煤氣安全閥跳3次，自動化現場發現管道燒紅。廢氣管道溫度報高仍需關注，當多個熱電偶溫度報高或某一層輻射管出現鎖死后應該通知檢修維護方到現場檢查。

如發現集氣室壓力報高（管道負壓不夠大）或廢氣風機轉速過高，爐子應適當降低速度、減緩加熱需求，使得產生的高溫廢氣能夠迅速、及時被抽出而不會影響輻射管的正常燃燒，同時也保護設備、延長管道壽命；另確認預熱段循環風機運行狀態和轉速是否正常。

（3）數據不夠準確，電流值波動較大

分析：正常情況下廢氣溫度一般保持在600℃～700℃，此時的檢測數據較為準確，能較全面的反映輻射管常態燃燒的基本狀況。在調試時，Fives Stein公司建議采用點火控制的新技術，即通過每一個輻射管點火電極與接地線形成的回路，以此產生的電流值來作為該輻射管的燃燒狀態依據。但新技術采用后，電流值普遍波動大，輻射管容易故障報紅。在試行一段時間后，決定重新采用之前的技術，安裝額外的火焰監測器，便于捕捉火焰光波，且反饋電流值十分穩定。該火焰檢測器能確保輻射管燃燒過程穩定，電流值基本穩定在25μA，但一定程度上掩蓋了輻射管燃燒效率的好壞。所以必須通過燃燒調整進一步確認殘氧量。

（4）常見報錯故障診斷

報錯數字1→停止燃燒后仍有火焰信號，說明閥體有漏或是元器件故障；報錯數字2→點火失敗，說明點火電極積碳或是煤氣空氣閥故障；報錯數字4→未檢測到火焰信號，說明電流值μA過低，輻射管燃燒狀態十分不穩定。

4 燃燒調整流程

（1）確認廢氣分析儀和壓差計完好，檢查燒嘴各個元件完好、如缺失進行記錄。

（2）檢測設備均校零，壓差計測試前應檢查軟管是否松動并校零。

（3）連接壓差計→手動吹掃→打開兩個空氣閥門→調整壓差（30/40mbar）并記錄→用扳手稍緊固螺母→關閉閥門。

（4）打開廢氣管螺母→手動點火→廢氣分析儀START→待電流值顯示后進行廢氣分析→時長推薦不超過1分半。

（5）根據殘氧量調節煤氣流量閥（3.8%～4.2%）

殘氧量高：5% 或者更大→增大煤氣

殘氧量低或CO值不為0→減小煤氣。

注意調節的目標方向是否與殘氧量的變化趨勢一致，否則應稍停留觀察或重新進行此次燃燒調整。廢氣分析開始30秒至1分半，數值相對穩定；時間過長，溫度過高，廢氣分析儀管會被燒紅，影響數據準確。

5 結束語

連續退火爐加熱區燃氣輻射管的燃燒調整對于降低煤氣消耗，提高生產安全性有著重要作用，經過固定空氣壓差、增加火焰監測器、改進調整調整過程等手段使得輻射管燃燒效果更佳。通過燃燒調整后，連續退火爐加熱區集氣室的殘余CO值水平從2013年的3000ppm左右降至目前的700ppm左右，煤氣消耗得到大幅度的降低，且燃燒效率提高。

參考文獻

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