一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法技术

一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法，具体方法如下：包括三级控制，二级控制启动时先启动一级控制，三级控制启动时先启动一级控制和二级控制；所述一级控制为氧气阀组自身保护系统检测；所述二级控制为氧气阀组与加热炉富氧燃烧系统之间连锁保护监测；所述三级控制为加热炉自身连锁保护；与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术保证富氧燃烧技术在加热炉实现增加产能，节约煤气的同时，富氧燃烧系统安全稳定运行。

A safety protection and control method for oxygen enriched combustion of heating furnace

【技术实现步骤摘要】
一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法
本专利技术属于冶金工业炉富氧燃烧
，尤其涉及一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法。
技术介绍
富氧燃烧是助燃剂中的氧气含量大于21％，直至纯氧，降低燃烧时空气中79％的氮气造成的大量热损失。富氧燃烧技术在加热炉实际生产中有节约煤气，增加产能，提高钢坯加热均匀性，降低NOx和C02的排放量等优势，目前在国内轧钢加热炉上采用氧枪式富氧燃烧技术已有研究和应用。对于轧钢加热炉富氧燃烧系统而言，其采用较高浓度的氧气或纯氧作为燃料燃烧的助燃剂，向加热炉中供给适量的氧气，它关系到供氧系统能否将氧气安全地供给到炉膛内，并确保与炉内燃气充分燃烧；还关系到加热炉发生事故停机及待料、待轧时的安全保护控制。一旦加热炉停机时高浓度的氧气进入加热炉炉膛内，则即使关闭了燃料开关，未燃烬的燃料有可能会发生爆燃。因此，富氧燃烧系统安全保护系统在加热炉安全生产中极其重要。目前国内外有人对富氧燃烧系统的安全保护方法进行了研究，如CN105042632A一种富氧燃烧系统锅炉安全保护控制装置和方法，该专利文件提出对两类信号进行监测，一类是富氧燃烧系统的锅炉的重要辅机设备的运行状态，另一类是燃烧系统的注氧位置处的氧气浓度、压力和温度等实时信号，其能够确保锅炉富氧燃烧系统的安全运行。专利号为CN105042630A的专利文件：富氧燃烧系统供氧控制装置和方法。该方法能够快速地将高浓度氧气或纯氧与再循环烟气按照锅炉燃烧所需比例均匀混合，此方法仅适用于锅炉中烟气回收后的富氧燃烧系统供氧控制。加热炉富氧燃烧主要有氧枪式富氧燃烧和纯氧富氧燃烧。以上专利文件均未涉及到加热炉氧枪式富氧燃烧系统安全保护控制方法。氧枪式富氧燃烧与锅炉富氧燃烧相比，氧枪式加热炉富氧燃烧系统涉及到的工况更为复杂，控制难度更大。另外加热炉除设备事故状态外，还涉及到待料、待轧等状态。因此，需要开发一种加热炉富氧燃烧系统安全保护控制方法，以保证加热炉富氧燃烧系统安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术提供了一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法，该控制方法通过三级连锁对加热炉富氧燃烧状态控制，确保加热炉富氧燃烧系统的安全稳定运行。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法，具体方法如下：包括三级控制，二级控制启动时先启动一级控制，三级控制启动时先启动一级控制和二级控制；所述一级控制为氧气阀组自身保护系统检测：监测氧气阀组前总管氧气压力、阀门开关状态是否异常，如果判定异常，氧气阀组自动切断；所述二级控制为氧气阀组与加热炉富氧燃烧系统之间连锁保护监测：监测加热炉富氧燃烧系统的氧浓度、氧气流量、减压后氧气压力、炉膛温度及空燃比，将监测模块信号送到控制模块，控制模块将氧浓度、氧气流量及减压后氧气压力，炉膛温度及空燃比监测值与切断设定值比较，当监测值大于切断设定值时，在以上任意一个条件出现时，切断模块将氧阀组氧气源切断，且每个氧枪入口切断阀切断，富氧燃烧系统切断，加热炉转为非富氧燃烧状态生产；所述三级控制为加热炉自身连锁保护：监测汽化系统运行状态是否异常，监测加热炉待料、待轧状态，监测能源介质煤气、空气、氮气、冷却水压力；当监测能源介质煤气、空气、氮气及冷却水压力低于设定报警值时，监测汽化系统异常有汽包液位低于设定报警值时，汽化柴油泵启动压差在报警值内未建立起来，或加热炉出现待料、待轧状态时间为5-10分钟时，上述任意一项条件成立时，预警模块启动；当能源介质煤气、空气、氮气及冷却水压力监测值低于设定切断值，或汽包液位低于生产时要求的设定切断值，汽化柴油泵启动压差在切断值内未建立起来，或待料、待轧状态时间大于10分钟以上时，上述任意一项条件成立时，预警模块将信号送到切断模块，切断模块首先将供氧阀组氧气源切断，且每个氧枪入口切断阀关闭，富氧燃烧系统关闭，然后切断加热炉燃烧系统，加热炉停止加热，煤气阀门关闭，系统启动吹扫模块。所述一级控制为：监测氧气阀组前总管氧气压力、阀门开关状态是否异常，将监测到的氧气压力与设定值比较，当出现氧气压力大于0.8MPa或小于2MPa设定值，阀门开关的状态异常时，氧气阀组自动切断。所述二级控制为：监测加热炉富氧燃烧系统的氧浓度控制在21％-65％，氧气流量及减压后氧气压力控制在0-8000m3/h和0.4-0.5MPa，炉膛温度及空燃比控制在上限1400℃和空燃比2.35-2.5，将监测模块信号送到控制模块，控制模块将氧浓度、氧气流量及减压后氧气压力，炉膛温度及空燃比监测值与切断设定值比较，当监测值大于切断设定值时，在以上任意一个条件出现，切断模块将氧阀组氧气源切断，且每个氧枪入口切断阀切断，富氧燃烧系统切断，加热炉转为非富氧燃烧状态生产。所述三级控制中：监测汽化系统汽包液位的设定报警值为-100mm，汽化系统汽包液位的设定切断值为-150mm；汽化柴油泵启动压差报警值为20秒，汽化柴油泵启动压差切断值为30秒。所述吹扫模块是停止加热后，煤气阀门自动关闭，吹扫氮气阀门自动打开，对煤气总管及支管进行氮气吹扫。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术保证富氧燃烧技术在加热炉实现增加产能，节约煤气的同时，富氧燃烧系统安全稳定运行。附图说明图1是加热炉氧枪式富氧燃烧系统工艺图。图2是加热炉富氧燃烧安全保护控制流程图。图中：1-氧气管道，2-氧气阀组，3-氧枪，4-氧枪切断阀，5-烧嘴，6-水梁，7-加热炉炉膛，8-排烟系统，9-汽化系统。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：如图1所示，氧枪式加热炉富氧燃烧系统可根据生产需要随时投入使用。当加热炉富氧燃烧系统投入时，氧气从氧气管道1输送到氧气阀组2，由氧气阀组2送到每个氧枪3，每个氧枪3前均安装有切断阀4。氧枪安装在加热炉侧烧嘴5旁。当加热炉炉膛温度升到预设温度800-1000℃时，控制氧枪的切断阀4打开，氧枪3启动，通过氧气浓度控制系统控制氧气从氧枪3喷射到加热炉炉膛7，实现富氧燃烧。炉内高温烟气将炉内水梁6中的冷却水加热汽化，送到汽化系统9，汽化系统9中的汽包将汽水分离，冷却水给水梁6循环冷却，生成的蒸汽并网，燃烧后的烟气通过排烟系统8排出。从图1可以看出，富氧燃烧下氧浓度及炉膛温度的控制直接影响汽化系统的运行状态，氧浓度及炉膛温度高均会增加危险性，可见加热炉富氧燃烧的安全控制至关重要。见图2，一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法，具体方法如下：包括三级控制，二级控制启动时先启动一级控制，三级控制启动时先启动一级控制和二级控制；所述一级控制为氧气阀组自身保护系统检测：监测氧气阀组前总管氧气压力、阀门开关状态是否异常，如果判定异常，氧气阀组自动切断；所述二级控制为氧气阀组与加热炉富氧燃烧系统之间连锁保护监测：监测加热炉富氧燃烧系统的氧浓度、氧气流量、减压后氧气压力、炉膛温度及空燃比，将监测模块信号送到控制模块，控制模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法，其特征在于：/n包括三级控制，二级控制启动时先启动一级控制，三级控制启动时先启动一级控制和二级控制；/n所述一级控制为氧气阀组自身保护系统检测：监测氧气阀组前总管氧气压力、阀门开关状态是否异常，如果判定异常，氧气阀组自动切断；/n所述二级控制为氧气阀组与加热炉富氧燃烧系统之间连锁保护监测：监测加热炉富氧燃烧系统的氧浓度、氧气流量、减压后氧气压力、炉膛温度及空燃比，将监测模块信号送到控制模块，控制模块将氧浓度、氧气流量及减压后氧气压力，炉膛温度及空燃比监测值与切断设定值比较，当监测值大于切断设定值时，在以上任意一个条件出现时，切断模块将氧阀组氧气源切断，且每个氧枪入口切断阀切断，富氧燃烧系统切断，加热炉转为非富氧燃烧状态生产；/n所述三级控制为加热炉自身连锁保护：监测汽化系统运行状态是否异常，监测加热炉待料、待轧状态，监测能源介质煤气、空气、氮气、冷却水压力；当监测能源介质煤气、空气、氮气及冷却水压力低于设定报警值时，监测汽化系统异常有汽包液位低于设定报警值时，汽化柴油泵启动压差在报警值内未建立起来，或加热炉出现待料、待轧状态时间为5-10分钟时，上述任意一项条件成立时，预警模块启动；/n当能源介质煤气、空气、氮气及冷却水压力监测值低于设定切断值，或汽包液位低于生产时要求的设定切断值，汽化柴油泵启动压差在切断值内未建立起来，或待料、待轧状态时间大于10分钟以上时，上述任意一项条件成立时，预警模块将信号送到切断模块，切断模块首先将供氧阀组氧气源切断，且每个氧枪入口切断阀关闭，富氧燃烧系统关闭，然后切断加热炉燃烧系统，加热炉停止加热，煤气阀门关闭，系统启动吹扫模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种加热炉富氧燃烧安全保护控制方法，其特征在于：
包括三级控制，二级控制启动时先启动一级控制，三级控制启动时先启动一级控制和二级控制；
所述一级控制为氧气阀组自身保护系统检测：监测氧气阀组前总管氧气压力、阀门开关状态是否异常，如果判定异常，氧气阀组自动切断；
所述二级控制为氧气阀组与加热炉富氧燃烧系统之间连锁保护监测：监测加热炉富氧燃烧系统的氧浓度、氧气流量、减压后氧气压力、炉膛温度及空燃比，将监测模块信号送到控制模块，控制模块将氧浓度、氧气流量及减压后氧气压力，炉膛温度及空燃比监测值与切断设定值比较，当监测值大于切断设定值时，在以上任意一个条件出现时，切断模块将氧阀组氧气源切断，且每个氧枪入口切断阀切断，富氧燃烧系统切断，加热炉转为非富氧燃烧状态生产；
所述三级控制为加热炉自身连锁保护：监测汽化系统运行状态是否异常，监测加热炉待料、待轧状态，监测能源介质煤气、空气、氮气、冷却水压力；当监测能源介质煤气、空气、氮气及冷却水压力低于设定报警值时，监测汽化系统异常有汽包液位低于设定报警值时，汽化柴油泵启动压差在报警值内未建立起来，或加热炉出现待料、待轧状态时间为5-10分钟时，上述任意一项条件成立时，预警模块启动；
当能源介质煤气、空气、氮气及冷却水压力监测值低于设定切断值，或汽包液位低于生产时要求的设定切断值，汽化柴油泵启动压差在切断值内未建立起来，或待料、待轧状态时间大于10分钟以上时，上述任意一项条件成立时，预警模块将信号送到切断模块，切断模块首先将供氧阀组氧气源切断，且每个氧枪入口切断阀关闭，富氧燃烧系统关闭，然后切断...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军，刘常鹏，张哲，马光宇，王向锋，郝博，徐伟，赵俣，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21