回火爐的制作方法
【專利摘要】一種回火爐，該回火爐包括具有燃燒器的外殼，燃燒器使用由中央回轉(zhuǎn)再生器預(yù)熱到約550℃的熱空氣，并且受開/關(guān)控制，其中，該回火爐沿縱向細(xì)分為：沒有燃燒器的入口氣閘；加熱部分，加熱部分配裝有一排爐端燃燒器；加熱結(jié)束和保溫部分，加熱結(jié)束和保溫部分在其端部處配裝有攪動(dòng)渦輪機(jī)以及爐端燃燒器，加熱結(jié)束和保溫部分在上游被鼻形拱分離，而在下游被懸置的耐火分隔件分離；以及出口或均勻化氣閘，出口或均勻化氣閘配裝有爐端燃燒器、爐膛燃燒器，還配裝有攪動(dòng)渦輪機(jī)。這些特征能使能耗達(dá)到相對較低，同時(shí)使在外殼內(nèi)達(dá)到均勻加熱。
【專利說明】回火爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及適用于處理諸如鋼管的金屬產(chǎn)品的回火爐。

【背景技術(shù)】
[0002] 回火爐必須能夠處理由各種等級(jí)鋼制成的管子，同時(shí)監(jiān)控各種操作參數(shù)，尤其 是：
[0003] ?合適的平均溫度；
[0004] ?溫度均勻性；以及
[0005] ?在由冶金學(xué)家確定的在溫度范圍內(nèi)保持的時(shí)間。
[0006] 將該爐子及其控制/監(jiān)控方法設(shè)計(jì)成：能夠確保每個(gè)產(chǎn)品熱力學(xué)上的成功和由此 冶金學(xué)上的成功。
[0007] 該過程的關(guān)鍵因素是能夠?qū)λ挟a(chǎn)品都符合加熱目標(biāo)，同時(shí)使生產(chǎn)水平最大化， 使運(yùn)行成本最低（能量、維護(hù)、效用等），以及使污染排放為最小。
[0008] 因此，爐子的生產(chǎn)力、爐子的加熱質(zhì)量、爐子的操作靈活性以及對污染排放的控制 是回火方法的最重要的特征。
[0009] 生產(chǎn)力與以下有關(guān)：
[0010] ?加熱設(shè)備使傳遞到產(chǎn)品的熱量為最大同時(shí)在均勻性上符合于容差的能力。爐子 長度和從煙氣中回收的能量確定了爐子的工作效率，并需要按照代表性的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)格書 進(jìn)行優(yōu)化。選擇用于爐子的加熱設(shè)備和其如何安裝在爐子內(nèi)的方式也會(huì)影響到爐子的生產(chǎn) 力；以及
[0011] ?爐子可用性，其主要取決于維護(hù)操作和各種中斷，不管是計(jì)劃的還是其它方式 的。
[0012] 通過改進(jìn)生產(chǎn)力，優(yōu)化設(shè)計(jì)的爐子可實(shí)現(xiàn)非常顯著的年度提高。
[0013] 為了高質(zhì)量的加熱，熱處理需要在產(chǎn)品內(nèi)、在產(chǎn)品的厚度和沿著其長度有一定水 平的溫度均勻性。根據(jù)處理目標(biāo)和所要處理的產(chǎn)品，可以要求特殊的加熱曲線，例如，具有 較長的、可達(dá)45分鐘（min)的保溫時(shí)間的加熱曲線。
[0014] 加熱質(zhì)量主要取決于所用燃燒器的技術(shù)（燃燒區(qū)域的范圍等），取決于燃燒器在 爐子內(nèi)的位置（定位），取決于外殼的形狀，以及取決于燃燒器的控制系統(tǒng)。
[0015] 回火爐所需要的另一質(zhì)量是操作靈活性。
[0016] 爐子的靈活性是其管理處理一連串批量產(chǎn)品的能力，其可在以下幾方面變化：
[0017] ?產(chǎn)品的尺寸（直徑、長度）；
[0018] ?鋼的類型；以及
[0019] ?爐子內(nèi)的位置（對中或交錯(cuò)），同時(shí)符合于熱處理目標(biāo)（從爐子排出物的平均溫 度和均勻性）。
[0020] 提高靈活性對于熱處理質(zhì)量和爐子年產(chǎn)量有積極的影響。此外，更為靈活的爐子 消耗較少的能量，因?yàn)槿紵鲀H提供過程所需的剛好足夠的能量。
[0021] 靈活性主要與過渡時(shí)間有關(guān)，該過渡時(shí)間可在兩批產(chǎn)品之間達(dá)到。這取決于：
[0022] ?所選擇的技術(shù)：在外殼中具有直接火焰的爐子（與保持部分內(nèi)的循環(huán)渦輪機(jī)的 條帶有關(guān)）提供更好的靈活性，因?yàn)闇囟仍O(shè)定點(diǎn)的變化或負(fù)載形式的變化以及產(chǎn)量率對于 加熱要求有直接影響，而沒有任何潛熱的延遲；以及
[0023] ?爐子中燃燒器的構(gòu)造，以及控制系統(tǒng)（1級(jí)和2級(jí)的優(yōu)化）。限制就在于爐子的 潛熱和加熱設(shè)備單獨(dú)處理各批產(chǎn)品的能力。
[0024] 還有環(huán)境的限制，這些限制適用于運(yùn)行的回火爐，尤其是涉及污染排放。標(biāo)準(zhǔn)化爐 子是聯(lián)合工廠中主要的排放源。兩種化學(xué)物類要特別地關(guān)注：
[0025] · C02，主要的溫室氣體；以及
[0026] · N0X，對于生態(tài)系統(tǒng)（酸雨、光化學(xué)污染、富養(yǎng)作用）、同溫層臭氧層以及人類健康 有不利影響。
[0027] 爐子產(chǎn)生的C02量與能耗直接相聯(lián)系，而^，排放在高溫下并針對特定的混合條件 在煙氣中形成。此外，煙氣中高氧氣水平有助于N0 X的排放。在低于900°C溫度下運(yùn)行的回 火爐中，N0X排放對于設(shè)計(jì)來說不是關(guān)鍵的元素，因?yàn)榛鹧鏈囟鹊陀诨剞D(zhuǎn)爐中的溫度，例如 低于1300°C。市場上出售的高速燃燒器可毫無困難地符合歐洲和法國的立法。
[0028] 回火爐是一種能量、機(jī)械和電氣系統(tǒng)，其通常很復(fù)雜和維護(hù)費(fèi)用昂貴。回火爐的特 征在于：
[0029] ?多個(gè)控制和測量構(gòu)件；
[0030] ?多個(gè)經(jīng)受運(yùn)動(dòng)和高水平的熱和熱機(jī)械應(yīng)力的部分；以及
[0031] ?可用性應(yīng)盡可能接近100%。
[0032] 維護(hù)是獲得優(yōu)化的特性、同時(shí)使設(shè)備的可用性達(dá)到最大的關(guān)鍵要素。
[0033] 在設(shè)計(jì)階段必須考慮爐子的維護(hù)，以納入防范性的維護(hù)工具和能使空間維護(hù)活動(dòng) 盡可能隔開的各種功能。
[0034] 顯然，加熱器裝置在爐子特性上占很重的位置。
[0035] 多種加熱技術(shù)可用于該類型的應(yīng)用：
[0036] ?冷空氣燃燒器（端部或爐頂安裝）；
[0037] ?使用由中央蓄熱器（recuperator)或中央再生器（端部或爐頂安裝）預(yù)
[0038] 熱過的空氣的燃燒器；
[0039] ?自回流式（recuperative)燃燒器（僅端部安裝）；
[0040] ?再生式燃燒器（僅端部安裝）；以及
[0041] ?含氧燃燒的燃燒器（端部或爐頂安裝）。
[0042] 冷空氣燃燒器不合適，因?yàn)楂@得的總能效低下。
[0043] 含氧的燃燒器不合適：氧氣的成本導(dǎo)致高的運(yùn)行成本，該運(yùn)行成本并不能因效率 提高而有利可圖。此外，低流量的煙氣不利于加熱的均勻性，特別是在中等和/或低的溫度 時(shí)。
[0044] 再生式燃燒器不合適：能量節(jié)約是實(shí)在的，但該技術(shù)涉及使用雙倍的功率（循環(huán) 運(yùn)行，任何時(shí)候只有一半的燃燒器在運(yùn)行）。相關(guān)的額外成本難以獲益，并導(dǎo)致燃燒器位置 和加熱均勻性的問題。
[0045] 順理成章地，自回流式燃燒器自然是優(yōu)秀之選。
[0046] 這些燃燒器的原理是吸回燃燒器頭周圍產(chǎn)生的大約80%的煙氣。回流的煙氣通過 內(nèi)部換熱器，以預(yù)熱燃燒空氣。
[0047] 然而，該方案不適合于回火爐，基于以下原因：
[0048] ?自回流式燃燒器難以定位在爐子的中部，因?yàn)槿紵鬏^大的尺寸需要安裝較長 的爐頂鼻部，由此浪費(fèi)加熱長度。然而，中心區(qū)域可配裝使用由小型中央蓄熱器預(yù)熱的空氣 的燃燒器；以及
[0049] ?上述混合式方案提供了等價(jià)于使用中央回流式換熱器的熱空氣方案（預(yù)熱到 350°C)的能量效率。從以500°C以上的溫度離開自回流式燃燒器的煙氣中無法進(jìn)一步獲 益，而煙氣在低于400°C的溫度下從蓄熱器排出。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0050] 本實(shí)用新型要解決的是外殼內(nèi)加熱不均勻或者均勻度不夠以及現(xiàn)有技術(shù)中能耗 相對較大的技術(shù)問題。
[0051] 本實(shí)用新型的目的是提出一種回火爐和能改進(jìn)回火方法特性的控制方法。
[0052] 為此目的，本實(shí)用新型提供一種回火爐，該回火爐包括具有燃燒器的外殼，燃燒器 使用由中央回轉(zhuǎn)再生器預(yù)熱到約550°C的熱空氣，燃燒器受開/關(guān)的控制，其中該爐子沿 縱向細(xì)分為：沒有燃燒器的入口氣閘；加熱部分，所述加熱部分配裝有一排爐端燃燒器；力口 熱結(jié)束和保溫部分，所述加熱結(jié)束和保溫部分在其端部處配裝有攪動(dòng)渦輪機(jī)以及爐端燃燒 器，所述加熱結(jié)束和保溫部分在上游被鼻形拱分離，而在下游被懸置的耐火分隔件分離；以 及出口或均勻化氣閘，所述出口或均勻化氣閘配裝有爐端燃燒器、爐膛燃燒器，還配裝有攪 動(dòng)潤輪機(jī)。
[0053] 這些特征能使能耗達(dá)到相對較低，同時(shí)使在外殼內(nèi)達(dá)到均勻加熱。
[0054] 根據(jù)可選地完全或部分結(jié)合的其它的特征：
[0055] ?爐子包括煙氣回路和以低速將燃燒空氣排入煙氣回路的系統(tǒng)，以確保風(fēng)扇和排 氣機(jī)適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行。這能夠改進(jìn)低速下的過程；
[0056] ?外殼配裝有用于提供免于過高溫度（熱空氣、熱煙氣）的保護(hù)的裝置；
[0057] ?爐子包括中央再生器系統(tǒng)和強(qiáng)制排出低溫?zé)煔獾呐艢鈾C(jī)；以及
[0058] ?外殼設(shè)置有輔助排出煙囪中煙氣的系統(tǒng)，煙氣可能是"冷"的（低溫自然排煙）。
[0059] 這可確保爐子優(yōu)化的運(yùn)行：
[0060] ?在高溫（>750°C )形成過程中；
[0061] ?在處理溫度過渡過程中；
[0062] ?在低溫備用過程中；以及
[0063] ?當(dāng)爐子啟用和停用時(shí)。
[0064] 本實(shí)用新型還提供控制如此爐子的方法。
[0065] 該方法包括：用開/關(guān)脈沖控制燃燒器以優(yōu)化燃燒器的點(diǎn)火順序的步驟，以避免 空氣和氣體管道中的壓力波動(dòng)，以及爐內(nèi)壓力的波動(dòng)。
[0066] 此外，該方法還包括跟蹤爐子能量特性、閥門循環(huán)次數(shù)、各個(gè)燃燒器的名義特性、 閥門定位和其預(yù)期位置之間的匹配等的步驟。特別是，利用專用的氣體流量算法和測量、通 過調(diào)節(jié)空氣/氣體比例的自糾正回路提供對爐子的控制。此外，在爐子長度上監(jiān)控加熱曲 線，以在保溫過程中確保加熱產(chǎn)品長度上的溫度均勻性。其中，通過交叉檢查對各部分計(jì)算 的熱空氣流量（依賴于點(diǎn)火的燃燒器數(shù)量，以及運(yùn)行壓力和溫度）與計(jì)算的和測量的氣體 流量，控制環(huán)路連續(xù)地用于糾正爐子的各個(gè)部分的空氣/氣體比例。較佳地，通過以名義速 度在一小部分時(shí)間內(nèi)進(jìn)行脈沖來控制所述燃燒器，以對所述燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火。尤其是，橫貫 所述爐子的寬度控制加熱曲線，從而不管爐子內(nèi)加載的長度如何并且在所有速度下均確保 良好的均勻性。
[0067] 閱讀以下對本實(shí)用新型特殊的非限制性實(shí)施例的描述，可以明白到本實(shí)用新型其 它的特征和優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0068] 參照附圖，其中：
[0069] 圖1是帶有中央回轉(zhuǎn)再生器的燃燒器組件的示意圖；
[0070] 圖2是給定配置中的該系統(tǒng)的桑基（Sankey)圖；
[0071] 圖3是回火爐外殼截面的示意圖；
[0072] 圖4是加熱曲線圖，沿爐子的各個(gè)位置以米為單元繪在橫坐標(biāo)上，溫度繪在向上 的縱坐標(biāo)上；
[0073] 圖5是顯示爐子控制回路的示意圖；
[0074] 圖6是比較燃燒器比例控制與開/關(guān)脈沖控制的柱狀圖；
[0075] 圖7是顯示燃燒器點(diǎn)火的時(shí)間長度的時(shí)間圖；
[0076] 圖8是顯示爐子外殼和其細(xì)分為多個(gè)控制區(qū)域的示意圖；以及
[0077] 圖9是類似于圖4曲線的加熱曲線圖，該圖繪出特殊實(shí)例中的加熱曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0078] 參照附圖，特別設(shè)計(jì)了 CMI Greenline回火爐，以滿足那些組合專用技術(shù)的工業(yè)限 制規(guī)定。
[0079] 爐子具有外殼，該外殼呈無燃燒器的入口氣閘、鼻形拱（nose arch)、篩網(wǎng)以及出 口氣閘的形式，其設(shè)計(jì)成優(yōu)化加熱均勻性。
[0080] 外殼配裝有前部高速燃燒器，其N0X排放低，并能在低溫下點(diǎn)火（與所謂的"無火 焰"技術(shù)不同），這些燃燒器使用由CMI開發(fā)的ONOFFSoft算法而處于開/關(guān)脈沖控制之 下。該算法優(yōu)化了燃燒器點(diǎn)火順序，以避免空氣和氣體管道工程中的壓力波動(dòng)，并還避免爐 壓的波動(dòng)。
[0081] 外殼沿縱向細(xì)分為三個(gè)區(qū)域，沿寬度細(xì)分為五個(gè)區(qū)域，總共15個(gè)加熱區(qū)域，以使 加熱適應(yīng)于寬范圍的管子長度和直徑。
[0082] 在爐子的端部處設(shè)置帶有弧形碳化硅頭的爐膛（hearth)燃燒器，以確保良好的 熱均勻性，同時(shí)能持久。
[0083] 爐子還在保持區(qū)域內(nèi)設(shè)置有攪動(dòng)風(fēng)扇（stirring fan)，以確保均勻加熱，尤其是 對于具有40分鐘以上的保持時(shí)間的難度高的加熱曲線。
[0084] 這有利于更加精確地保證外殼內(nèi)的均勻加熱。
[0085] 使用中央回轉(zhuǎn)式再生燃燒器能夠提供特定消耗，該特定消耗比標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化技術(shù)（中 央蓄熱器或自回流燃燒器）的消耗低至少10%，由此，每年顯著地節(jié)約了天然氣的消耗。借 助于該方案，燃燒空氣可預(yù)熱到大約550°c以在700°C下進(jìn)行回火，使系統(tǒng)的總體效率達(dá)到 約80 %。該系統(tǒng)基于眾所周知的技術(shù)，該技術(shù)使用由氧化鋁制成的多孔基體的再生器，在加 熱塊、熔化鋁、制玻璃爐子等的領(lǐng)域內(nèi)，氧化鋁具有很大工業(yè)應(yīng)用。用于回火爐的該系統(tǒng)的 很大優(yōu)點(diǎn)是其在"低"煙氣溫度下運(yùn)行。此外，大約550°C時(shí)產(chǎn)生的熱空氣完全與高速饋送 的燃燒器相容，無需求助于特殊的非常高溫的閥門。尤其是，近年來CMI已經(jīng)提供了許多種 使用550°C空氣的帶有脈沖燃燒器的爐子。
[0086] C02排放達(dá)到最小，如此的排放與能耗有關(guān)。
[0087] 選擇高速的外殼燃燒器來適應(yīng)^，排放限制。應(yīng)該觀察到，脈沖控制可使排放為 最小，因?yàn)榛鹧婵偸窃谡l件下運(yùn)行。
[0088] 爐子設(shè)計(jì)包括以下元素：
[0089] ?用輕混凝土制造耐火材料，以減小爐子慣量或潛熱；
[0090] ?使用直接火焰燃燒器的設(shè)計(jì)，即，直接加熱爐子外殼的燃燒器，因此，使設(shè)定點(diǎn)的 變化直接由加熱設(shè)備無延遲地感知到；以及
[0091] ?很好地選定熱電偶（TC)在外殼內(nèi)的定位。舉例來說，推薦使用兩條熱電偶，一條 在區(qū)域的開始處，另一條在區(qū)域的結(jié)束處：使用區(qū)域結(jié)束處的TC，因?yàn)樗鼈兣c管子的熱成 功目標(biāo)有關(guān)，而區(qū)域開始處的TC用于預(yù)料各批之間的過渡。該定位應(yīng)用到加熱區(qū)域和加熱 結(jié)束區(qū)域及加熱保持區(qū)域。
[0092] 設(shè)置和布置若干個(gè)所謂的"智能保持"模塊，例如，能夠跟蹤爐子的能量特性、開/ 關(guān)閥循環(huán)次數(shù)、每個(gè)燃燒器的名義特性、與閥預(yù)期的定位相比的閥定位之間的匹配等。
[0093] 爐子配裝有用于卸載低速運(yùn)行的燃燒空氣扇的系統(tǒng)，以控制在所有速度下優(yōu)化的 空氣壓力和爐子控制。
[0094] 通過調(diào)節(jié)空氣/氣體比例的自糾正回路、通過專用的算法以及三個(gè)氣體流量測量 來控制該爐子。
[0095] 下面更詳細(xì)地描述提供優(yōu)點(diǎn)的爐子和工藝過程的設(shè)計(jì)。
[0096] 將爐子外形設(shè)計(jì)成提供加熱均勻性，同時(shí)確定該方案在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是最佳的 方案，表現(xiàn)在以下方面：能效、運(yùn)行靈活性、維護(hù)方便，以及^，排放量。
[0097] 所提出的構(gòu)造在于，將中央的再生（CR)系統(tǒng)與控制加熱器設(shè)備的技術(shù)聯(lián)系起來。
[0098] 舉例來說，該CR系統(tǒng)就如人們從供應(yīng)商嘉斯百有限公司（Jasper GmbH)的商標(biāo)名 EC0REG中所知道的，該系統(tǒng)顯示在圖1中。它按照以下原理運(yùn)行：
[0099] ?圓柱形的多孔基體細(xì)分為四等分，該基體安裝在連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的容器內(nèi)，以形成回轉(zhuǎn) 的再生器；
[0100] ?從底部將冷空氣饋送到該容器，冷空氣垂直向上通過基體，根據(jù)爐子速度，空氣 離開的溫度范圍在500°c至550°C ;
[0101] ?從頂部將來自爐子的煙氣饋送到該容器，煙氣垂直向下通過基體，根據(jù)爐子速 度，離開時(shí)的溫度范圍在120°C至250°C ;以及
[0102] ?空氣和煙氣在容器內(nèi)自然保持分離。
[0103] 該方案提供以下優(yōu)點(diǎn)：
[0104] ?非常高的效率：可使用以650°C離開爐子的煙氣將燃燒空氣預(yù)熱到550°C ;
[0105] ?該系統(tǒng)比具有管束的回流換熱氣更加緊湊，因?yàn)槎嗫谆w提供非常有利的每單 位體積的熱交換比例，需要有煙氣排氣機(jī)，但由于煙氣是冷的，該排氣機(jī)的尺寸是合理大小 的；以及
[0106] ?空氣溫度在550°C，能夠采用全是標(biāo)準(zhǔn)的管道網(wǎng)、閥門和儀表，無需求助于諸如不 銹鋼那樣高質(zhì)量的材料。燃燒器可有內(nèi)襯，管道網(wǎng)可襯有外部絕熱件。
[0107] 該組合是原創(chuàng)的，過去還未曾應(yīng)用過。
[0108] 圖2給出了以上條件下的能量平衡。
[0109] 爐子的外殼可細(xì)分為四個(gè)部分：
[0110] ?入口氣閘，其中，煙氣以取決于過程溫度的比例通過輻射和對流傳送其能量；在 高于700°C下，輻射變?yōu)橹鲗?dǎo)的；
[0111] ?加熱部分，其中，產(chǎn)品和外殼之間的溫差仍保持很高；在大部分生產(chǎn)情況下，該區(qū) 域內(nèi)的加熱要求通常非常高；
[0112] ?加熱結(jié)束和保溫部分，其中，產(chǎn)品溫度以無癥狀（asymptomatic)的方式趨于處 理溫度；有長的保溫時(shí)間，該區(qū)域確保期望的均勻性；以及
[0113] ?最后，保溫部分，其中，加熱均勻性上的容差達(dá)到期望的平均過程溫度。
[0114] 更具體來說：
[0115] ?入口氣閘沒有燃燒器；
[0116] ?加熱部分配裝有一排25個(gè)爐端燃燒器；
[0117] ?加熱結(jié)束和保溫部分具有25個(gè)爐端燃燒器，并在上游被拱端（arch end)分離， 而在下游被懸置的耐火分隔件分離。該分隔件對于煙氣在該部分內(nèi)的流動(dòng)的良好隔離是關(guān) 鍵的。分隔件的高度根據(jù)所要處理管子的最大直徑并加上安全裕度來確定。該部分的端部 配裝有五個(gè)攪動(dòng)渦輪機(jī)，它們在長的保溫時(shí)間期間（40分鐘至45分鐘）用來保證溫度的均 勻性；以及
[0118] ?出口或均勻化氣閘配裝有25個(gè)爐端燃燒器，同樣地配裝有五個(gè)攪動(dòng)渦輪機(jī)，以 及用于補(bǔ)償向下?lián)p失的七個(gè)爐膛燃燒器，尤其是通過爐子排放輥?zhàn)印?br> [0119] 該細(xì)分為多個(gè)部分的做法能使加熱曲線在爐子長度上得到精確的控制。
[0120] 在保溫期間，沿管子的溫度均勻性通過以下方式得到保證：
[0121] ?外殼內(nèi)燃燒器的構(gòu)造以及相關(guān)的控制和監(jiān)控（如下文中解釋的，控制級(jí)聯(lián)）；以 及
[0122] ?在分離器壁各側(cè)上的兩個(gè)熱電偶條帶和五個(gè)渦輪機(jī)，能使煙氣循環(huán)并在爐子端 部處攪動(dòng)煙氣。
[0123] 該組合確保達(dá)到要求的保溫均勻性水平，通過保溫部分可靠地在±3°C內(nèi)，在爐子 端部處達(dá)到±2. 5 °C內(nèi)。
[0124] 確定每部分加熱器功率和渦輪機(jī)速度，以在不同確定的生產(chǎn)情形中使產(chǎn)品達(dá)到熱 力學(xué)上的成功。加熱曲線顯示在圖4中。
[0125] 以下段落解釋控制和監(jiān)控方法如何能夠在寬范圍的保溫時(shí)間上獲得管子良好的 加熱均勻性，同時(shí)對燃燒（空氣/氣體比）實(shí)現(xiàn)精細(xì)的控制。
[0126] 控制級(jí)聯(lián)概括了加熱設(shè)備運(yùn)行的方式，從燃燒空氣扇和天然氣膨脹器到每個(gè)燃燒 器。
[0127] 如圖5所示，在該級(jí)聯(lián)中實(shí)施四個(gè)調(diào)節(jié)回路：
[0128] ?在稱之為ONOFFSoft方法的燃燒器控制方法的控制之下，燃燒器單獨(dú)地受到控 制（見下文）；
[0129] ?過程區(qū)域能夠控制橫貫爐子寬度的加熱曲線（見下文）；
[0130] ?每個(gè)部分（加熱、加熱結(jié)束和保溫，以及然后保溫）的空氣/氣體比例在精細(xì)控 制之下（見下文）；以及
[0131] ?最后，不管來自爐子的要求如何，獨(dú)立地調(diào)節(jié)空氣和氣體的運(yùn)行壓力（見下文）。
[0132] 自然地，該組合符合有關(guān)燃燒裝置的EN746-2的安全標(biāo)準(zhǔn)。
[0133] 控制級(jí)聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)在圖5中。這些優(yōu)點(diǎn)評論如下。
[0134] 所有燃燒器經(jīng)受開/關(guān)操作，該操作提供以下優(yōu)點(diǎn)：
[0135] ?火焰始終具有相同的形狀：不管爐子加載和溫度水平如何，對爐端燃燒器而言 長度相同，對拱式燃燒器而言覆蓋范圍相同；因此，加熱質(zhì)量恒定不變；
[0136] ?由于燃燒器始終在名義工況下運(yùn)行，N0X排放降到最小；
[0137] ?加強(qiáng)了產(chǎn)品下方煙氣的流動(dòng)，由此，還提高了加熱均勻性；以及
[0138] ?由于區(qū)域熱電偶不依賴于燃燒器的設(shè)定，由區(qū)域熱電偶進(jìn)行的測量更加可靠。長 度可在短或長之間變化的火焰可對熱電偶有局部的影響，這樣，它不考慮該區(qū)域的實(shí)際平 均溫度水平。
[0139] 開/關(guān)控制在于，在名義工況下、在一小部分時(shí)間內(nèi)對爐子燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火。平均 來說，釋放到外殼內(nèi)的能量與按比例受控的燃燒器相同（比較圖6)。
[0140] 開/關(guān)控制常見的困難主要是：在相對于燃燒器的壓力上游（空氣和氣體）和壓 力下游（外殼內(nèi)）上對燃燒器點(diǎn)火/熄火的潛在影響（波動(dòng)效應(yīng)）。
[0141] 為了消除這些缺點(diǎn)，考慮各個(gè)爐端燃燒器或燃燒器組（爐頂燃燒器四個(gè)一組）相 對于點(diǎn)火順序?yàn)楠?dú)立的。ONOFFSoft方法用于：
[0142] ?恢復(fù)對由加熱控制器管理的每個(gè)燃燒器的熱要求；以及
[0143] ?在限制下實(shí)施ONOFFSoft優(yōu)化算法，以尋求優(yōu)化的點(diǎn)火順序，從而確保在空氣/ 氣體歧管內(nèi)和煙氣回路內(nèi)"平穩(wěn)"的平均流量。該ONOFFSoft方法確定最佳循環(huán)周期，可選 地"細(xì)分"點(diǎn)火順序以獲得更佳的優(yōu)化（比較圖7,其中，數(shù)字1、2、、"·8表示對應(yīng)的燃燒器 或燃燒器組）。
[0144] ONOFFSoft方法由安裝在專用服務(wù)器（標(biāo)準(zhǔn)配置，無需大的CPU資源）上的程序執(zhí) 行，其與加熱控制器通訊。應(yīng)該觀察到，將"緊急"或備份算法編程到控制器內(nèi)，于是，燃燒 器沒有ONOFFSoft方法也可繼續(xù)運(yùn)行，但性能沒有如此之好。
[0145] 不管加載的長度如何，為了確保在所有比率下均有良好的均勻性，控制橫貫爐子 寬度的加熱曲線是重要的。
[0146] 為此目的，在三個(gè)加熱部分的每個(gè)部分中，橫貫爐子寬度將爐子"細(xì)分"為五個(gè)區(qū) 域，從而給出總共為20個(gè)過程區(qū)域。
[0147] 每個(gè)過程區(qū)域均具有熱電偶。熱電偶并未是雙份的，因?yàn)槿绻渲幸粋€(gè)失效的話， 則網(wǎng)絡(luò)細(xì)到足以在等待將故障的熱電偶更換掉時(shí)使用鄰近的熱電偶。
[0148] 燃燒器與每個(gè)處理區(qū)域（每個(gè)處理區(qū)域五個(gè)燃燒器）相連，但每個(gè)處理區(qū)域沒有 附加的閥門和/或儀表，因?yàn)槿紵鹘?jīng)受單獨(dú)的開/關(guān)控制。圖8示出所建議的細(xì)分為過 程區(qū)域。
[0149] 該組合導(dǎo)致真實(shí)的加熱靈活性，因?yàn)槿绻匾脑挘瑒t可改變?nèi)紵髋c熱電偶的 連接，以使加熱曲線更細(xì)化。
[0150] 為了對裝置的空氣/氣體比例達(dá)到更好的控制，三個(gè)加熱部分配裝有各自專用的 氣體饋送歧管，每個(gè)歧管具有"自糾正"調(diào)節(jié)閥和流量測量。
[0151] 在燃燒空氣的那側(cè)，還規(guī)定借助于三個(gè)饋送歧管中的每個(gè)內(nèi)的隔膜來測定流量。
[0152] 通過交叉檢查針對區(qū)域所計(jì)算的熱空氣流量（依賴于點(diǎn)火的燃燒器數(shù)量，以及運(yùn) 行壓力和溫度）與計(jì)算的和測量的氣體流量，伺服控制回路用來連續(xù)地控制各個(gè)加熱部分 內(nèi)的空氣/氣體比例。
[0153] 該簡單的和原創(chuàng)的系統(tǒng)對空氣/氣體比例提供連續(xù)的自糾正，由此，導(dǎo)致以下的 優(yōu)點(diǎn)：
[0154] ?優(yōu)化調(diào)整空氣/氣體比例，由此，避免不希望的過度消耗；
[0155] ?將爐子內(nèi)的氧氣水平保持在要求的水平上；以及
[0156] ?確保燃燒器良好燃燒，以使N0X的排放量最小，沒有任何C0排放。
[0157] 最后，在控制級(jí)聯(lián)的頭部處，將天然氣和燃燒空氣的運(yùn)行壓力調(diào)節(jié)到恒定的設(shè)置 點(diǎn)上，設(shè)置點(diǎn)取決于：
[0158] ?加熱部分內(nèi)所需的最大空氣/氣體比例；
[0159] ?燃燒空氣的溫度；以及
[0160] ?空氣和氣體的參考?jí)毫Α?br> [0161] 用燃燒空氣扇的百葉窗和天然氣膨脹器下游的頭閥調(diào)節(jié)這些壓力。
[0162] 應(yīng)該觀察到，在低速時(shí)，即使完全關(guān)閉燃燒空氣扇的百葉窗，也不能保持燃燒空氣 扇的設(shè)定點(diǎn)壓力。為了避免該問題，冷空氣和煙氣道之間的排放閥確保風(fēng)扇最小的速率。
[0163] 排放系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)是：甚至在非常低的速度下，該系統(tǒng)也能合適地控制爐子內(nèi) 的壓力，使空氣排放到煙道內(nèi)，用來"增壓"煙氣排氣機(jī)。
[0164] 模擬一個(gè)參考的運(yùn)行，以便建立爐子的加熱曲線和量化能量特性。
[0165] 運(yùn)行工況總結(jié)在下表中。
[0166]

【權(quán)利要求】
1. 一種回火爐，所述回火爐包括具有燃燒器的外殼，所述燃燒器使用由中央回轉(zhuǎn)再生 器預(yù)熱到550°c的熱空氣，所述燃燒器受開/關(guān)的控制，所述爐子沿縱向細(xì)分為：沒有燃燒 器的入口氣閘；沒有燃燒器的入口氣閘；加熱結(jié)束和保溫部分，所述加熱結(jié)束和保溫部分 在其端部處配裝有攪動(dòng)渦輪機(jī)以及爐端燃燒器，所述加熱結(jié)束和保溫部分在上游被鼻形拱 分離，而在下游被懸置的耐火分隔件分離；以及出口或均勻化氣閘，所述出口或均勻化氣閘 配裝有爐端燃燒器、爐膛燃燒器，還配裝有攪動(dòng)渦輪機(jī)。
2. 如權(quán)利要求1所述的回火爐，其特征在于，包括煙氣回路和以低速將燃燒空氣排入 所述煙氣回路的系統(tǒng)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的回火爐，其特征在于，所述外殼配裝有用于提供免于熱空 氣、熱煙氣的過高溫度的保護(hù)的裝置。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的回火爐，其特征在于，所述爐子包括中央再生器系統(tǒng)和強(qiáng)制 排出低溫?zé)煔獾呐艢鈾C(jī)。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的回火爐，其特征在于，所述外殼設(shè)置有輔助排出煙囪中煙氣 的系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】C21D11/00GK203833966SQ201320353953
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】L·費(fèi)朗德, P·特里爾 申請人:考克利爾維修工程