焙燒控制論文:焙燒控制體系應用的控制技術

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作者：王金鐸陶國新楊會東李鵬劉云峰單位：河北順天電極有限公司

焙燒控制系統應用的控制技術

1邊火道控制技術

由于邊火道側墻密封問題易造成漏風、溫度低和邊火道揮發分析出量少的特點，預熱區溫度不易控制，在控制模塊中，提供邊火道溫度單獨設定的方法，通過提高邊火道的溫度設定，解決預熱區邊火道溫度低的問題。在焙燒實際操作時，如果高溫爐室采用遠程控制火道設定溫度為1200℃，邊火道增加30℃偏移值即設定為1230℃，這樣可使高溫爐室各個料箱的水平溫差控制在5℃以內；處于揮發階段的爐室，邊火道加15℃的偏移值時，各料箱的水平溫差最小。

2料箱溫差控制技術

制品在焙燒過程中能否均勻升溫，直接影響了制品品質、能耗、產能及爐口設備壽命，是焙燒控制的重要目標。公司環式爐料箱深度為6600mm，是國內最深的爐型。縮小前后溫差與上下溫差是面臨的難題。通過優化燃燒器、負壓控制、燃燒架上下游功率控制及燃燒架各火道的均衡控制等一系列技術，使得火道及料箱上下、左右、前后溫差在要求的范圍內。為了縮小火道的上下溫差，加強了對各火道負壓的調整。通過排煙架的蝶閥控制，各火道負壓控制在-100~-130Pa，零壓控制在-10~0Pa，現在火道上下溫差由以前的50℃縮小到30℃以內，保證溫度場均勻分布和產品均勻受熱，保證了上層和下層產品的均質性。為了縮小爐室的前后溫差，在自動控制時，采取調節上下游功率的方法，根據實際情況，控制好上下游給氣量，從而達到縮小前后溫差的目的。手動控制時，采用只點下游燒嘴的方法，根據實際溫度情況，控制好給氣量，掌握好升溫速度。通過采取這些措施，目前環式爐的前后溫差已經由以前的100℃左右縮小到50℃以內。

3火道負壓綜合控制技術

通過系統運行在許可的負壓范圍內，實現焙燒區和預熱區火道溫度的自動控制，使其保持跟蹤對應區域的溫度設定曲線變化，從而保證各爐室實際溫度曲線滿足焙燒工藝的要求。上述所有控制都與火道負壓綜合控制相關，彼此互相影響，互相牽制，由于是在同一條火道中，因此必須對負壓進行綜合控制。在中控室管理機上設置優化控制軟件，通過模糊控制，多變量最優控制等先進控制方法，對負壓進行綜合控制，以達到最優效果。

4預熱爐室溫度控制技術

在炭電極焙燒運行過程中，預熱爐室只靠高溫爐室和揮發爐室的余熱，無法滿足正常的升溫需求，造成焙燒時間長，生產效率低。根據這一問題，利用輔助燃燒架提前加熱的方法，提高預熱的升溫速度。投產時，工藝設定產品溫度達到230℃后停止加熱，出現了部分廢品，因火道局部溫度高導致上部保溫料過燒氧化嚴重。根據這些問題，采取逐步降低提前加熱溫度的方法，經過多次試驗，最終降低到180℃的預熱溫度。目前，揮發前期升溫速度得到了有效控制，杜絕了上部保溫料氧化現象，而且還降低了天然氣消耗。

5焙燒爐數學模型技術

通過大量的實驗及數據分析發現，焙燒爐的升溫曲線對于炭電極的質量有著重要的影響，但對于6600mm深的火道來說，燃燒裝置僅用少量熱電偶來測量溫度，不能全面反映溫度場分布狀況。因此通過對焙燒爐火道溫度進行測試，了解火道內其他各點的溫度數據，對于保證炭電極的質量、爐體的使用壽命及天然氣的能耗有重要的影響。針對不同的電極規格、不同的質量要求進行了認真的摸索與試驗，現在已經取得了大量成熟的數據，并建立了焙燒爐溫度場、揮發分析出、煙氣排放、熱平衡及制品焙燒過程等一系列數學模型。

控制系統的節能與質量效果

通過制定合理的工藝制度，采用合適的升溫曲線和負壓參數，通過采用研發的新型燃燒器，解決了由于燃燒器的原因導致火道上部溫度過高，而下部溫度過低，爐室熱量損失大、熱效率低、明顯增加燃料消耗等問題；使得強制加熱區域升溫符合曲線要求，減少爐室水平與上下間溫差，提高產品均一性，同時延長火道墻壽命；天然氣充分燃燒減少了天然氣對中溫區域揮發分燃燒的抑制作用，中溫區域揮發分燃燒充分，減少煙氣中焦油含量，同時揮發分燃燒產生的大部分熱量，得到充分利用，有利于節能降耗。通過對爐型的優化設計、最佳升溫曲線的制定，使焙燒控制系統獲得了最低的能耗，最佳的質量控制效果。經統計，焙燒Φ1146mm電極的天然氣平均消耗為107.7m3/t，焙燒制品合格率為99.8%，電阻率為28.1~32.3μΩ•m，平均電阻率30.2μΩ•m，優級品率100%，創造了國內先進水平。