ICS 77-010 CCS H 04
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T 4964—2021
钢铁行业脉冲燃烧控制技术规范
Technical specification for pulse combustion
control in iron and steel industry
2021-05-17 发布
2021-10-01实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布 YB/T4964—2021
前言
本文件按照GB/T1.1--2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归口。 本文件起草单位：首钢集团有限公司、鞍钢股份有限公司、广东松山职业技术学院、冶金工业信息标
准研究院、山东慧敏科技开发有限公司、中钢集团鞍山热能研究院有限公司。
本文件主要起草人：陈冠军、徐大勇、王姜维、于浩淼、李强生、罗国民、马光宇、仇金辉、王悦、张同、 张天赋、刘逸舟、高月、张绍强、李鹏元、柯楚强、张若鹏。 YB/T4964—2021
钢铁行业脉冲燃烧控制技术规范
1范围
本文件规定了脉冲燃烧控制技术的术语和定义、原理与流程、适用条件和技术要求。 本文件适用于钢铁行业热风炉、加热炉、热处理炉等工业炉窑，其他行业的脉冲燃烧控制技术也可以
参照执行。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB9078工业炉窑大气污染物排放标准 GB/T17195工业炉名词术语 GB/T32037 工业窑炉燃烧节能评价方法 GB/T32489 轧钢加热炉节能运行技术要求 GB50309 工业炉砌筑工程质量验收规范 GB50486 钢铁厂工业炉设计规范 HJ/T189 清洁生产标准钢铁行业 YB/T062冶金工业炉燃烧器技术条件
3术语和定义
GB/T17195界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
脉冲燃烧控制 Jpulsecombustion 一种按时间步长控制燃烧实现间隔燃烧的方法，简称脉冲燃烧。
3. 2
脉冲周期 pulseperiod 周期性重复的脉冲序列中，两个相邻的脉冲之间的时间间隔。有时也用频率表示单位时间内脉冲重
复的次数。 3. 3
脉冲燃烧时间pulsecombustionperiod 在一个脉冲周期内，脉冲从开始工作持续到停止的时间，亦称脉冲燃烧工作时间。
3. 4
占空比dutyratio 一个脉冲持续燃烧时间与脉冲周期之比。可以表示总功率在脉冲过程中降低的倍数，亦称通断比。
1 YB/T4964——2021
3. 5
时序脉冲控制timingpulsecontrol 一种按脉冲时序信号实现关联设备的控制。
3.6
定周期控制fixedperiodcontrol 一种按时间步长相同实现的时序控制。
3. 7
分时段控制timedivisioncontrol 一种按不同时间间隔实现的时序控制，也称变周期控制。
4原理与流程
4.1原理
使用脉宽调制技术，通过调节燃烧时间的占空比来实现窑炉的温度控制。 4.2流程
依次经流量调节、脉冲控制、空气开关的空气与依次经流量调节、脉冲控制、燃料开关的燃料进人烧嘴1至烧嘴n实现脉冲燃烧。流量调节过程为：首先按燃料流量进行有限的控制，然后，对检测的燃料流量与燃料流量的设定值进行比较，再对燃料流量进行控制；空气流量的调节与燃料的流量调节为空燃比控制。空气开关与燃料开关为联锁控制。脉冲燃烧控制流程见图1。
空气开关
烧嘴1
燃料开关
流量调节
空气
一空燃比控制
空气开关
脉冲控制
炉膛
烧嘴2
燃料开关
流量调节
燃料
空气开关
烧嘴n
燃料开关
图1 脉冲燃烧控制流程
脉冲烧嘴工作时序见图2，依据加热工艺要求，依次按时序控制空气开关与燃料开关（烧嘴开关）实现烧嘴负荷调整。
5适用条件
脉冲燃烧技术适用于不同燃料的炉窑，以气体燃料脉冲为宜，包括高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气和天然气等，其热值、压力、含水和含尘等应符合相关规定，气体燃料预热方式见表1。 2 YB/T4964—2021
脉冲输出时刻
烧嘴1
-
1
T.
烧嘴2 : 烧嘴
1
1
图2脉冲烧嘴工作时序表1气体燃料的预热方式
燃料种类
高炉煤气煤气、助燃空气
混合煤气
焦炉煤气
天然气
煤气、助燃空气双预热；助燃空气或煤气单预热
预热方式
助燃空气单预热
助燃空气单预热
双预热
根据加热工艺的工况要求，脉冲燃烧方法推荐使用见表2。
表2控制方法的适用条件
控制方法定周期控制
分类
特 征脉冲周期恒定
适用工况
在恒定负荷或满负荷加热时采用
按时序脉冲
间隔控制 分时段(变周期)控制 脉冲燃烧时间变动，控制工艺复杂， 变负荷或加热工况调节，如加热制度
但控制精度高控制较为复杂，多点控制分段单点控制，控制过程简单
由保温变为负荷
分散控制集中控制
适用于变负荷调节工况，分段多点加热要求不高的工况，如三段式加热
按控制点
6技术要求
6.1一般要求 6.1.1脉冲燃烧以烧嘴燃烧控制来分类，以阀门开关作为炉窑热负荷调节的基础，温度控制系统由热电偶、温控表、脉冲控制器等组成，可通过阀门开关的时间长短调节炉窑热负荷，典型的脉冲燃烧系统构成见图3。 6.1.2可采用先进控制技术，实现脉冲燃烧的智能控制。 6.1.3采用脉冲燃烧技术的炉窑应符合GB50309、GB50486的规定。 6.1.4脉冲燃烧加热炉和热处理炉应符合GB/T32489的规定，采用的控制方法可参见表3。
3 YB/T4964—2021
点火控制器
燃料
空燃比调节阀
切断阀
电磁阀
开关阀
热电偶
烧嘴
脉冲控制器
温控器
空气
开关阀
手动阀
调节阀
电磁阀
图3 3典型的脉冲燃烧系统构成
表3控制方法
时间间隔控制
名称脉冲燃烧加热炉 间歌控制 分散控制为主或集中控制为辅 定周期控制为主，分时段(变周期)控制为辅
脉冲方式
分时段(变周期)控制
脉冲燃烧热处理炉 间歇控制 6.1.5宜与蓄热式燃烧、富氧燃烧和低NO.燃烧及高效余热回收等先进节能技术组合应用，实现炉窑的高效绿色和低耗、低污染排放。 6.2烧嘴要求 6.2.1可采用直焰、调焰等多种烧嘴形式，其中以低NO.高速烧嘴为宜。 6.2.2烧嘴材料可采用常规耐材，性能应符合YB/T062的规定，燃烧效率应高于99.5%。 6.2.3烧嘴或烧嘴组应配套安装自动点火、火焰检测和熄火保护装置。 6.2.4烧嘴数量和布置应按燃烧热负荷和加热工艺要求确定，将脉冲燃烧控制技术与常规燃烧组合应用。典型的脉冲燃烧加热炉烧嘴和负荷分配及设计参数参见附录A。 6.2.5烧嘴正常工作时，炉膛两侧烧嘴宜联锁成对使用。 6.3控制要求 6.3.1脉冲燃烧控制系统宜采用计算机自动控制包括一级PLC自动燃烧控制及二级优化控制，基本参数检测包括：炉温、燃料的压力和流量、助燃空气的压力和流量、烟气的温度和流量。 6.3.2燃料系统应安装快切阀，烟气系统应设置烟道闸板调节阀，宜设有烟气成分分析装置，根据燃料热值及烟气中残氧量对脉冲燃烧系统进行自动调节，空气过剩系数宜为1.01~1.1。 6.3.3脉冲燃烧加热炉和热处理炉可通过设定各部分加热的温度值，控制各段燃料流量的输入，根据加热负荷要求，脉冲燃烧大小火控制流程见图4。 6.3.4正常生产时炉压波动控制要求应符合表4的规定。
分散控制
表4炉压波动控制要求
炉压/Pa 1~20 10~50
类型脉冲燃烧加热炉热处理炉
4 YB/T4964—2021
启动
PID输出Pout
0% P, P, 烧嘴大火Q。 烧嘴小火Q
烧嘴大火Q 烧嘴小火Q
烧嘴大火2 烧嘴小火2。
脉冲时序控制计算T,和T
注：图中Q、Q、Qa和Q分别为由低到大小火负荷百分比，Px、P。和Pou分别为烧嘴负荷百分比下上限值和PID输出，T、T，为大小火脉冲燃烧时间，
图4大小火控制流程
6.4关键参数 6.4.1脉冲燃烧时间 6.4.1.1依据冷炉加热、工艺加热和工艺保温加热工艺要求，脉冲燃烧时间控制见图5。
加热制度
冷炉加热
工艺加热
工艺保温
PID1 满负荷
PID2 脉冲燃烧
PID3 脉冲燃烧
生成脉冲燃烧时间
图5脉冲燃烧时间控制
6.4.1.2依据烧嘴工作状态和热负荷，计算可参考表5中式(1)、式(2)所示。
表5脉冲燃烧时间工 况烧嘴不工作
热负荷百分比/% 0≤Q≤Q Q≤Q≤Q Q≤Q≤100
脉冲燃烧时间/s
Tw=0
T=&T T= T.
烧嘴工作时间基于控制
..(1)
100
(2)
烧嘴满负荷工作
....
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式中： Q—热负荷百分比，单位为%； Qx 热负荷下限百分比，以%表示； Q 热负荷上限百分比，以%表示； Tw- -脉冲燃烧时间，单位为秒(s)； T 脉冲周期，单位为秒(s）。
6.4.2 扫描间隔时间
扫描间隔时间按式(3)计算。
T,= Sa T
..（3)
式中： T,-扫描间隔时间，单位为秒(s); Sa——烧嘴对数。
6.5环保要求 6.5.1 脉冲燃烧炉窑的烟气污染物排放应符合GB9078和HJ/T189规定。 6.5.2 粉尘排放、噪声和污水排放应符合环保要求
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