专利名称：蓄热炉定时定温换向装置及其方法
技术领域：
本发明涉及轧钢加热炉技术领域的蓄热炉定时定温换向装置及其方法。
背景技术：
蓄热式燃烧技术的推广应用是从本世纪初开始的，起步时间较短。蓄热式换热技术属于不稳态传热，其利用蓄热室中耐火材料(蓄热体的一种)作为载体，交替地被废气 (烟气等)热量加热，再用蓄热体蓄存的热量加热空气或者煤气，使空气和媒体获得高温预热，达到废热回收的效果。由于蓄热体是周期性地加热、放热，为了保证炉膛加热的连续性， 蓄热体必须设置成左右成对。同时，要有换向装置完成蓄热体交替加热、放热。
通过蓄热方式排放烟气，烟气温度能降低到100°C左右，比常规加热炉低400°C左右，大幅度地实现了能源节约，因此蓄热式加热炉是目前大中型企业所采用的主流模式。对蓄热式加热炉来说，其控制难点在于换向燃烧控制。目前，传统的控制模式都是单一模式的按时间控制或是按温度控制，而这种按时间控制或者按温度控制都具有不连续性，同时对设备造成一定伤害。按时间来进行换向控制时，在换向时间未到时，具有所排出的烟气温度超过蓄热体和设备的承受限制的可能性，导致设备损伤，甚至出现安全事故；按温度来进行换向控制时，具有所检测的烟气温度过低，从而加热炉一侧长时间地燃烧，导致炉内板坯一侧面相对于另一侧面的温度严重超高，影响板坯加热质量，甚至对板坯出炉之后的轧制造成很大的影响，使得最终产品质量无法保证。发明内容
本发明的目的在于，提供一种以时间设定为主，以炉膛温度和排烟温度为辅的蓄热炉定时定温换向装置及其换向方法。
为了解决上述问题，本发明的蓄热炉定时定温换向装置包括加热炉，在左右侧面两侧分别具备加热板坯的第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴；多个炉温检测器，分别设置在所述加热炉的顶面和侧面，检测所述加热炉内的炉膛的炉温，并将检测到的所述炉温发送至控制单元 ；多个蓄热室，设置在加热炉的左右两侧；烟温检测器，分别设置于蓄热室内，检测所排出的烟气的烟温，并将所述烟温发送至控制单元；控制单元，根据所接收的炉温与预先设置的炉温报警温度的第一比较结果来调整换向时间，同时还根据所接收的烟温与预先设置的烟温报警温度的第二比较结果来调整换向时间，并根据当前最新调整的换向时间来向换向机构发送换向信号；换向机构，根据控制单元发送的换向信号来切换燃烧方向，其中，在所述控制单元中预先设置所述炉温报警温度和所述烟温报警温度。
本发明还提供一种蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于采用具备加热炉、炉温检测器、蓄热室、烟温检测器、控制单元、换向机构的蓄热炉定时定温换向装置，，并通过如下步骤来进行针对蓄热炉的换向控制(a)炉温检测器检测所述加热炉内的炉膛的炉温， 并将检测到的所述炉温发送至控制单元；(b)烟温控制器检测所排出的烟气的烟温，并将所述烟温发送至控制单元；(C)控制单元，根据所接收的炉温与预先设置的炉温报警温度的第一比较结果来确定换向时间，同时还根据所接收的烟温与预先设置的烟温报警温度的第二比较结果来确定换向时间，并根据当前最新调整的换向时间来向换向机构发送换向信号；(d)换向机构，根据控制单元发送的换向信号来切换燃烧方向，其中，在所述控制单元中预先设置所述炉温报警温度、所述烟温报警温度和初始换向时间。优选地，在步骤(C)中，(cll)当所接收的炉温小于或等于炉温报警温度时，控制单元不改变换向时间；(cl2)当所接收的炉温大于炉温报警温度时，控制单元将换向信号传送到换向机构，同时基于公式I来调整换向时间，T(t+1) = Tt+n,公式 I其中，T(t+1)为调整之后的换向时间，Tt为当前的换向时间，t为自然数，T。为初始换向时间，η为I到10的整数。其中，换向机构接收到换向信号后，强制关闭正在处于燃烧的第一蓄热烧嘴或者第二蓄热烧嘴，并开启另一侧的蓄热烧嘴。优选地，在步骤(C)中，(c21)当所接收的烟温小于或等于烟温报警温度时，控制 单元不改变换换向时间；(c22)当所接收的烟温大于烟温报警温度时，控制单元将换向信号传送到换向机构，同时基于公式2来调整换向时间，T(t+1) = Tt-W,公式 2其中，T(t+1)为调整之后的换向时间，Tt为当前的换向时间，t为自然数，w为I到10的整数。其中，换向机构接收到换向信号后，强制关闭正在处于燃烧的第一蓄热烧嘴或者第二蓄热烧嘴，并开启另一侧的蓄热烧嘴。优选地，还包括向控制单元中输入所述炉温报警温度和所述烟温报警温度的输入单元以及显示预警信息和报警信息的显示界面。优选地，在步骤(cl2)中，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示报警信息，在步骤(c22)中，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示报警信息。优选地，通过所述输入单元，在所述控制单元中预先设置炉温预警温度和烟温预警温度，并且所述蓄热炉定时定温换向方法还包括(el)当所接收的炉温大于炉温预警温度时，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示预警信息；(e2)当所接收的烟温大于烟温预警温度时，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示预警信息。优选地，所述炉温检测器为热电偶。优选地，所述烟温检测器为热电阻。根据本发明的蓄热炉定时定温换向装置及其换向方法，采用时间、炉膛温度、排烟温度相结合的模式来对蓄热式炉进行控制，不仅有效地改变了传统单一控制模式，还提高了炉膛温度控制精度，改善了板坯的加热质量，同时提高了炉体设备的使用寿命。
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点将会变得更加清楚，其中图1是示出根据本发明的蓄热炉定时定温换向装置的概略图。图2是示出根据本发明的蓄热炉定时定温换向装置的模块图。图3是示出根据本发明的蓄热炉定时定温换向方法的流程图。
图4是示出确定换向时间处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的蓄热炉定时定温换向装置的概略图。图2是示出根据本发明的蓄热炉定时定温换向装置的模块图。
参照图1和图2，根据本发明的蓄热炉定时定温换向装置具备加热炉100、炉温检测器200、蓄热室300、烟温检测器400、控制单元500、换向机构600。
具体地，在所述加热炉100的左右侧面两侧分别具备加热板坯的多个第一蓄热烧嘴110和多个第二蓄热烧嘴120。第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴的数量可根据实际需求来设置。
并且在所述加热炉100的顶面和侧面分别设置炉温检测器200，用以检测加热炉内的炉膛的炉温Temp5，并将检测到的所述炉温发送至控制单元500。
为了充分利用排出的烟气的热量，在加热炉100的左右两侧可以设置多个蓄热室 300。
烟温检测器400分别设置于蓄热室300内，检测所排出的烟气的烟温Temp6，并将所述烟温发送至控制单元500。
控制单元500可根据所接收的炉温Temp5与预先设置的炉温报警温度的第一比较结果来调整换向时间，同时还根据所接收的烟温Temp6与预先设置的烟温报警温度的第二比较结果来调整换向时间，并根据换向时间来向换向机构600发送换向信号。图1中示出的控制单元500的位置仅仅是示例，控制单元500即可以设置在加热炉上，也可以独立地设置。关于控制单元500确定换向时间的详细步骤，将在后面进行阐述。
此时，换向机构600根据控制单元发送的换向信号来切换燃烧方向。换向机构的换向原理以及结构都是本领域的公知常识，因此在此省略对其的说明。
并且，在蓄热炉定时定温换向装置中，对炉温检测器200和烟温检测器400的数量没有限制，可根据实际需要来设置，而且当设置多个检测器时，控制单元500采用平均值即可。
为了提高面向用户的友好度，附加地，蓄热炉定时定温换向装置中还可以具备输入单元700和显示界面800。并且，通过输入单元700而向控制单元500中预先设置炉温预警温度Temp1、炉温报警温度Temp2、烟温预警温度Temp3和烟温报警温度Temp4以及初始换向时间I。显示界面800使用具备显示功能的设备即可。
以下，参照图3和图4的流程图来说明蓄热炉定时定温换向装置的具体处理。图 3是示出根据本发明的蓄热炉定时定温换向方法的流程图。图4是示出确定换向时间处理的流程图。
本发明的蓄热炉定时定温换向方法采用图1所示的蓄热炉定时定温换向装置，并且为了便于说明，假设加热炉100左侧的第一蓄热烧嘴110处于燃烧状态，第二蓄热烧嘴 120处于关闭状态，且烟气的流动方向时自左向右，并通过加热炉100右侧的蓄热室的排出口(未示出)来 排出。当烟气通过蓄热室的时候，蓄热室中的蓄热体吸收烟气的热量用以预热空气和媒体，从而起到利用废弃热量的作用，节约了能源。
如图3所示，在步骤S100，炉温检测器200检测加热炉100内的炉膛的炉温Temp5，并将检测到的所述炉温Temp5发送至控制单元500。为了提高精度，在加热炉100的侧面和顶面可以设置多个炉温检测器200，当设置多个炉温检测器200时，控制单元500采用多个炉温Temp5的平均值即可。在步骤S200，烟温控制器400检测所排出的烟气的烟温Temp6，并将所述烟温Temp6发送至控制单元500。参考图1可知，为了充分地利用烟气的热量，加热炉100内有多个蓄热室300，并且每个蓄热室300内设置蓄热体(未图示)和至少一个烟温控制器400。在步骤S300，控制单元500根据所接收的炉温Temp5与预先设置的炉温报警温度Temp2的第一比较结果来调整换向时间，同时还根据所接收的烟温Temp6与预先设置的烟温报警温度Temp4的第二比较结果来调整换向时间，并根据当前最新调整的换向时间来向换向机构发送换向信号。最后，在步骤S400，换向机构600根据控制单元500发送的换向信号来切换燃烧方 向。以下，具体说明步骤S300。(确定换向时间的处理S300)参照图4，控制单元500比较所接收的炉温Temp5与炉温预警温度Tempi (S310)，且当所接收的炉温temp5小于或等于炉温预警温度时(S310中的“否”)，控制单元500依据当前的换向时间T来使换向机构600切换燃烧方向(S350);反之，当所接收的炉温temp5大于炉温预警温度时(S310中的“是”)，控制单元500控制所述显示界面800，以使在显示界面800中显示预警信息(S320)，例如可显示“加热炉温度超过设定温度”等信息。接着，控制单元500比较所接收的炉温Temp5与炉温报警温度Temp2 (S330)，且当所接收的炉温temp5小于或等于炉温报警温度时(S330中的“否”)，控制单元500依据当前的换向时间T来使换向机构600切换燃烧方向(S350);反之，当所接收的炉温temp5大于炉温报警温度时(S330中的“是”)，控制单元500立即向换向机构600发送换向信号，从而换向机构600通过换向阀来关闭左侧的第一蓄热烧嘴110，开启右侧的第二蓄热烧嘴120，同时关闭右侧的蓄热室300的烟气排气口，并打开左侧的蓄热室300内的烟气排气口，从而在加热炉100内，从右侧加热板坯。同时，控制单元500控制所述显示界面800以使在显示界面800中显示报警信息，例如可显示“加热炉温度超过动作温度”等信息，并且根据公式I来重新调整换向时间(S340)。T(t+1) = Tt+n,公式 I其中，T(t+1)为调整之后的换向时间，Tt为当前的换向时间，t为自然数，η为I到10的整数。由此，控制单元500将更新后的换向时间T(t+1)作为当前的换向时间Τ，以此来控制换向机构600 (S350)。此时，将延长换向时间的理由是，改变加热炉内的燃烧方向之后，增加右侧加热炉部分的冷却时间。在本发明的实施例中，当在左侧的第一蓄热烧嘴110的燃烧时间到达当前的换向时间T，或者炉温temp5大于炉温报警温度时，控制单元500向换向机构600发送换向信号。本发明的控制单元500不仅采集加热炉100内的炉温，还采集蓄热室300内的烟温，因此，在基于所接收的炉温Temp5来控制换向时间T的同时，也依据所接收的烟温Temp6来调整换向时间T。
参照图4，控制单元500可比较所接收的烟温Temp6与烟温预警温度 Temp3(S360)，且当所接收的烟温temp6小于或等于烟温预警温度时(S360中的“否”)，控制单元500依据当前的换向时间T来使换向机构600切换燃烧方向(S350);反之，当所接收的烟温temp6大于烟温预警温度时(S360中的“是”)，控制单元500控制所述显示界面 800，以使在显示界面800中显示预警信息(S370)，例如可显示“加热炉烟温超过设定温度” 等信息。接着，控制单元500比较所接收的烟温Temp6与烟温报警温度Temp4(S380)，且当所接收的烟温temp6小于或等于烟温报警温度时(S380中的“否”)，控制单元500依据当前的换向时间T来使换向机构600切换燃烧方向(S350);反之，当所接收的烟温temp6大于烟温报警温度时(S380中的“是”)，控制单元500向换向机构600发送换向信号，从而换向机构600通过换向阀来关闭左侧的第一蓄热烧嘴110，开启右侧的第二蓄热烧嘴120，同时关闭右侧的蓄热室300的烟气排气口，并打开左侧的蓄热室300内的烟气排气口，从而在加热炉100内，从右侧加热板坯。同时，控制单元还控制所述显示界面800以使在显示界面 800中显示报警信息，例如可显示“加热炉烟温超过动作温度”等信息，并且根据公式2来重新设置换向时间·(S390)。
T(t+1) = Tt-w,公式 2
其中，T(t+1)为更新之后的换向时间，Tt为当前的换向时间，t为自然数，w为I到 10的整数。
由此，控制单元500将更新后的换向时间T(t+1)作为当前的换向时间T，以此来控制换向机构600(S350)。
在本发明的实施例中，当在左侧的第一蓄热烧嘴110的燃烧时间到达当前的换向时间T,或者烟温temp6大于烟温报警温度时,控制单兀500向换向机构600发送换向信号。
并且，在本发明中，炉温预警温度大于炉温报警温度，烟温预警温度也必然大于烟温报警温度。
以下，用实际的一组实验数据来说明本发明的蓄热炉定时定温换向装置及其方法的有效性。
(实施例1)
在实施例1中，作为炉温检测器使用热电偶，作为烟温检测器使用热电阻。在此实施例中，炉温预警温度Tempi设置为1180°C，炉温报警温度Temp2设置为1195°C，烟温预警温度Temp3为180°C，烟温报警温度Temp4为200°C，并且初始换向时间Ttl设置成23s，η为 3, w 为 5。
此时，通过热电偶检测到加热炉100内的炉温Temp5为1198°C，且通过热电阻检测到蓄热室300内的烟温Temp6 = 175°C。
由此，参照图3、图4可知，烟温Temp6小于烟温预警温度(175 < 180)，因此不作任何动作。但是，炉温Temp5大于炉温报警温度(1198 > 1195)，因此控制单元500立即向换向机构发送换向信号，同时依据公式I来调整换向时间。
T(t+1) = Tt+n = (23+3) s = 26s。从此，以后的换向时间变成 26s。
此时，通过两个周期的换向之后(52s之后)，加热炉的炉温降到1176°C。
通过上述实验数据可知，当炉温大于炉温报警温度或者烟温大于烟温报警温度时，控制单元立即发送换向信号的同时，会调整换向时间T，从而防止设备损伤以及板坯的一侧面过度加热。而且，控制单元500总是以最新更新的换向时间来进行控制。而且，在实际应用上，某钢厂现有两座加热炉其年产热轧钢卷260万吨，使用本发
明的蓄热炉定时定温换向装置及其方法以来，减少了人工干预，降低了员工劳动强度，板坯
温度控制精度大为提高，出炉的板坯目标温度±15°C的命中率达到98. 7 (提高5. 2个百分
点)，不仅减少了轧制波动和废钢，还提升了最终产品性能。而且，板材的最终产品综合合格
率提高了 O. 031 %，据不完全估计，通过该发明的使用，使该钢厂在一年内创收852万的效.、
Mo
本发明不限于上述实施例，本发明的控制模式适合所有通过结合时间和温度来进行控制的场合。
权利要求
1.一种蓄热炉定时定温换向装置，其特征在于，包括 加热炉，在左右侧面两侧分别具备加热板坯的第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴； 多个炉温检测器，分别设置在所述加热炉的顶面和侧面，检测所述加热炉内的炉膛的炉温，并将检测到的所述炉温发送至控制单元； 多个蓄热室，设置在加热炉的左右两侧； 烟温检测器，分别设置于蓄热室内，检测所排出的烟气的烟温，并将所述烟温发送至控制单兀； 控制单元，根据所接收的炉温与预先设置的炉温报警温度的第一比较结果来调整换向时间，同时还根据所接收的烟温与预先设置的烟温报警温度的第二比较结果来调整换向时间，并根据当前最新调整的换向时间来向换向机构发送换向信号； 换向机构，根据控制单元发送的换向信号来切换燃烧方向， 其中，在所述控制单元中预先设置所述炉温报警温度和所述烟温报警温度。
2.一种蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于采用具备加热炉、炉温检测器、蓄热室、烟温检测器、控制单元、换向机构的蓄热炉定时定温换向装置，，并通过如下步骤来进行针对蓄热炉的换向控制 (a)炉温检测器检测所述加热炉内的炉膛的炉温，并将检测到的所述炉温发送至控制单元； (b)烟温控制器检测所排出的烟气的烟温，并将所述烟温发送至控制单元； (c)控制单元，根据所接收的炉温与预先设置的炉温报警温度的第一比较结果来确定换向时间，同时还根据所接收的烟温与预先设置的烟温报警温度的第二比较结果来确定换向时间，并根据当前最新调整的换向时间来向换向机构发送换向信号； (d)换向机构，根据控制单元发送的换向信号来切换燃烧方向， 其中，在所述控制单元中预先设置所述炉温报警温度、所述烟温报警温度和初始换向时间。
3.根据权利要求2所述的蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于，在步骤(c)中， (cll)当所接收的炉温小于或等于炉温报警温度时，控制单元不改变换向时间； (cl2)当所接收的炉温大于炉温报警温度时，控制单元将换向信号传送到换向机构，同时基于公式I来调整换向时间，T(t+i) = Tt+n，公式 I 其中，T(t+1)为调整之后的换向时间，Tt为当前的换向时间，t为自然数，Ttl为初始换向时间，n为I到10的整数， 其中，换向机构接收到换向信号后，强制关闭正在处于燃烧的第一蓄热烧嘴或者第二蓄热烧嘴，并开启另一侧的蓄热烧嘴。
4.根据权利要求2所述的蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于，在步骤(c)中， (c21)当所接收的烟温小于或等于烟温报警温度时，控制单元不改变换换向时间； (c22)当所接收的烟温大于烟温报警温度时，控制单元将换向信号传送到换向机构，同时基于公式2来调整换向时间，T(t+i) = Tt-w，公式 2 其中，T(t+1)为调整之后的换向时间，Tt为当前的换向时间，t为自然数,w为I到10的整数； 其中，换向机构接收到换向信号后，强制关闭正在处于燃烧的第一蓄热烧嘴或者第二蓄热烧嘴，并开启另一侧的蓄热烧嘴。
5.根据权利要求3或4所述的蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于，还包括向控制单元中输入所述炉温报警温度和所述烟温报警温度的输入单元以及显示预警信息和报警信息的显示界面。
6.根据权利要求5所述的蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于， 在步骤(cl2)中，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示报警信息， 在步骤(c22)中，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示报警信息。
7.根据权利要求5所述的蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于，通过所述输入单元，在所述控制单元中预先设置炉温预警温度和烟温预警温度，并且所述蓄热炉定时定温换向方法还包括 (el)当所接收的炉温大于炉温预警温度时，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示预警信息； (e2)当所接收的烟温大于烟温预警温度时，控制单元控制所述显示界面，以使在显示界面中显示预警信息。
8.根据权利要求2所述的蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于，所述炉温检测器为热电偶。
9.根据权利要求2所述的蓄热炉定时定温换向方法，其特征在于，所述烟温检测器为热电阻。
全文摘要
本发明涉及轧钢加热炉技术领域的蓄热炉定时定温换向装置及其方法。本发明的蓄热炉定时定温换向装置，包括加热炉，在左右侧面两侧分别具备加热板坯的第一蓄热烧嘴和第二蓄热烧嘴；多个炉温检测器，分别设置在所述加热炉的顶面和侧面；多个蓄热室，设置在加热炉的左右两侧；烟温检测器，分别设置于蓄热室内；控制单元，根据所接收的炉温与预先设置的炉温报警温度的第一比较结果来调整换向时间，同时还根据所接收的烟温与预先设置的烟温报警温度的第二比较结果来调整换向时间，并根据当前最新调整的换向时间来向换向机构发送换向信号；换向机构，根据控制单元发送的换向信号来切换燃烧方向。
文档编号C21D9/70GK103014310SQ20121050887
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者肖利, 刘波, 翁建军, 张芮, 付开忠, 杜和来, 朱乐, 高儒常 申请人:攀钢集团西昌钢钒有限公司