内蒙古科技大学：《材料成型控制工程基础》课程教学课件（PPT讲稿）第8章 连续式加热炉生产过程自动控制

《内多古科私大举 本章主要内容： ■燃料与空气的“比例控制” ■ 加热炉炉温控制 “炉膛压力”控制模型 ■连续式加热炉的集散控制系统 复习思考题 2

2 本章主要内容： ■ 燃料与空气的“比例控制 ” ■ 加热炉炉温控制 ■ “炉膛压力”控制模型 ■ 连续式加热炉的集散控制系统 复习思考题

窗内害古科私大举 本章要点： ●学习本章内容 了解加热炉计算机控制系统的组成与功能， 掌握空气过剩率、最佳燃烧带的概念，掌握炉温控 制、炉膛压力的控制方式与控制原理。 重点掌握“空燃比”在炉温调控中的作用，以及 “双交叉限幅”燃烧控制的工作原理、“预测函数控 制”的特点。 3

3 本章要点： ●学习本章内容 了解加热炉计算机控制系统的组成与功能， 掌握空气过剩率、最佳燃烧带的概念，掌握炉温控 制、炉膛压力的控制方式与控制原理。 重点掌握“空燃比”在炉温调控中的作用，以及 “双交叉限幅”燃烧控制的工作原理、“预测函数控 制”的特点

《内专右科私大举 LILLI YY YYYYY Y 钢坯方向 烟气方向 预热段 加热段 均热段 图81典型加热炉结构示意图 4

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内麦古科私大幸 加热炉自动控制的基本要求包括： (1)限定加热时间，满足轧制节奏与生产的要求； (2)各段炉温分布波动在一个合理范围内，提高钢坯加热质 量； (3)优化“空燃比”，实现节能、增产并减少氧化烧损； ()在一定钢坯升温速度限定下，减少加热时间，提高生产 率。 5

5 加热炉自动控制的基本要求包括： （1）限定加热时间，满足轧制节奏与生产的要求； （2）各段炉温分布波动在一个合理范围内，提高钢坯加热质 量； （3）优化“空燃比”，实现节能、增产并减少氧化烧损； （4）在一定钢坯升温速度限定下，减少加热时间，提高生产 率

内书古科私大举 燃料与空气的“比例控制” 知识点： (1)空气过剩率μ（又称“空气过剩系数”） (2) 最佳燃烧带 (3)“空气过剩系数川”与加热炉燃烧“热效率”的关 系 6

6 ■ 燃料与空气的“比例控制 ” ◼ 知识点： （1）空气过剩率μ （又称“空气过剩系数”） （2）最佳燃烧带 （3）“空气过剩系数μ”与加热炉燃烧“热效率”的关 系

窗内害古科私大* 最佳燃烧带 烟气热损失 1.001.02 1.10 1.20 1.30 4 低空气 过剩率 “值偏小 燃烧区 μ值偏大 冒黑烟 NO2逐渐增加 浪费燃料 氧化烧损增加，浪费 公害 污染环境 最小 燃料，污染环境 图82空气过剩系数“与加热炉燃烧热效率的关系 7

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《内专右科私大举 由图8-2可见： ■当μ1.10时，加热炉处于过氧燃烧状态，虽然燃烧充分，但过剩空气从烟道 跑掉，同样造成热效率下降，热损失增加；而且，在过氧燃烧时，过量的氧和 铁反应，使钢坯表面氧化铁皮增加，浪费原料；同时过量的氧会与氮、硫 发生化学反应生成有毒的氮氧化物和硫氧化物，也将造成环境污染。 在上述两种状态之间，存在着一个热损失和污染最小、热效率最高的低 过剩空气燃烧区，称为“最佳燃烧带”。低空气过剩率区域随着炉型和 燃料的不同而不同，一般情况下大约在=1.02~1.10附近。 为把值控制在“低空气过剩率区域”，通常是在炉温系统中设计一个 “空燃比控制系统”来实现。 8

8 ◼ 由图8-2可见： ◼ 当μ 1.10时,加热炉处于过氧燃烧状态,虽然燃烧充分,但过剩空气从烟道 跑掉,同样造成热效率下降,热损失增加；而且,在过氧燃烧时,过量的氧和 铁反应,使钢坯表面氧化铁皮增加,浪费原料；同时过量的氧会与氮、硫 发生化学反应生成有毒的氮氧化物和硫氧化物，也将造成环境污染。 ◼ 在上述两种状态之间，存在着一个热损失和污染最小、热效率最高的低 过剩空气燃烧区，称为“最佳燃烧带”。低空气过剩率区域随着炉型和 燃料的不同而不同，一般情况下大约在μ=1.02~1.10附近。 ◼ 为把μ值控制在“低空气过剩率区域”，通常是在炉温系统中设计一个 “空燃比控制系统”来实现

窗内害古科私大* ■ 加热炉炉温控制 炉温控制原理 ●双交叉限幅燃烧控制方式 ●回路基本报警、连锁等功能 9

9 ■ 加热炉炉温控制 ●炉温控制原理 ●双交叉限幅燃烧控制方式 ●回路基本报警、连锁等功能

内喜古科私大举 ●炉温控制原理 温度设定值 偏差 炉内温度 温度调节器 调节阀门 烧嘴 加热炉 温度实测值 热电偶 图83 加热炉温度控制原理图 10

10 ●炉温控制原理

窗内麦古科私大拳 燃料设定（温度调节器输出） 燃料调节器 燃料调节阀 燃料实测值 转子流量计 烧嘴 空燃比曲线 空气设定十⑧ 空气调节器 空气调节阀 空气实测值 孔板 图84空燃比控制系统 见P147解释 “空燃比”的概念？作用？ 11

11 见P147解释 “空燃比”的概念？作用？