簡介
熔保爐組常用於有色金屬板坯、鑄錠等原料的生產，是有色金屬加工重要的頭部環節。熔保爐組生產線煙氣通過車間外磚囪高空排放。煙囪高度55m，系設備生產廠家根據環保標準及爐壓控制兩方面原因設定。磚煙囪設計溫度為400℃，但由於實際工作中煙氣溫度超過400℃，經過一段時間的運行，煙囪出現了豎向裂縫，車間被迫停產。需要對爐子排煙系統的改造工作。
重新建設一個耐溫足夠高的煙囪是徹底解決問題的最好方法，但經過現場勘察，發現煙囪的基礎較深，基礎附近還有其他的生產輔助設施，如果完全按新建煙囪實施，須將基礎挖出後重新施工，勢必會影響其他設施，施工量大，施工周期長。隨後提出採取混冷風的方法，在煙囪不做改造的前提下，保證煙氣溫度不超過煙囪的耐溫極限。而經過校核，煙囪的耐溫極限只能維持在350℃，如果按這種溫度設計混風量，混風量比較大，造成煙囪內流速過快，同時由於煙囪內煙氣溫度降低，將使煙囪產生的抽力減小很多，這個減小的量是否過大，會不會影響到爐壓的控制。而如果將煙囪內部隔熱材料取出，換成隔熱性能更好的材料，並在煙囪外部採取加固措施，可以使煙囪的耐溫性能有較大的提高，經計算，改造後煙囪耐溫將提高到650℃左右，以這個溫度為基準計算所得的混風量大大減少，運行費用降低，可以滿足生產需要。這種方案雖然不如第一種可靠性高，但成本低，施工周期短 。
煙囪煙氣狀態分析
如想準確計算混風量，將煙氣溫度控制在合理的範圍內，必須搞清楚爐子的工作狀態及各狀態下的煙氣溫度。下面，根據圖1說明：
圖1為提高爐窯的熱效率，熔煉爐採用蓄熱式燒嘴，當1#燒嘴工作時，助燃空氣經燒嘴內處於高溫狀態的蓄熱體加熱，再進入爐體燃燒。燃燒廢氣經2#蓄熱燒嘴排出爐體，高溫煙氣加熱燒嘴內處於冷卻狀態的蓄熱體，待蓄熱體溫度達到設定值以後，1、2#燒嘴交換工作狀態，如此循環往復。這樣不僅能夠使燃燒廢氣中的能量得到回收，同時可以使熔煉爐廢氣溫度維持在280℃。閥1～8均用做燒嘴工作狀態的切換。但當蓄熱體損壞時，燃燒系統的能力依然可以保證熔煉爐正常生產，但此時熔煉爐煙氣溫度很高。保溫爐由於沒有熱回收裝置，排煙溫度很高。各爐子的煙氣量均可以根據工藝條件的變化，做相應的調節。由此可以看出熔保爐組的煙氣狀態及煙氣量變化很多。各爐子排放的煙氣匯集到煙囪後排放。根據經驗及計算，各爐子只有在以下四種工況下，才可能產生溫度超過630℃的高溫煙氣，四種狀態分別為：
① 熔煉爐處於不正常工作（蓄熱體不工作），另一台熔煉爐處於正常工作，兩台保溫爐正常工作；
② 一台熔煉爐處於不正常工作（蓄熱體不工作），另一台熔煉爐處於正常工作，兩台保溫爐燒嘴火焰最小（可以忽略不計）；
③ 一台熔煉爐處於保溫階段（主煙道不工作，設備依靠輔助煙道排氣），另三台爐子處於最大煙氣量；
④ 兩台熔煉爐處於保溫階段（主煙道不工作，設備依靠輔助煙道排氣），保溫爐處於最大煙氣量。
混風量的變化是比較大的，這給風量調節帶來不利影響。經和甲方慎重商量後，甲方認為蓄熱體損壞的可能性較小，而且在沒有蓄熱體的情況下工作，生產效益也受影響。可以考慮在蓄熱體損壞後，爐子停爐，換上備件再恢復生產，故狀態1、2 可以排除。而3、4 狀態在運行中所占的比例是比較小的。在爐子工作的大多數時間裡，例如四台爐子同時正常工作，或熔煉爐以最大能力工作時，煙氣混合後溫度均不超過400℃，混風風機不需要啟動 。
煙囪混風系統設計
在設計之初，為防止混風方案不合理造成排煙壓力變化超出爐子本體調控的範圍，影響爐子生產， 確定了以下設計的原則：煙囪中的煙氣溫度最低不低於300℃，最高不超過630 ℃。煙氣量最多不超過四台爐子同時以最大能力工作產生的煙氣量。很明顯，這樣的約定是偏安全的。
爐子工作時，根據來料溫度及所處的工藝階段不同，煙氣溫度、煙氣量變化很大，實際中，煙氣溫度波動在800℃～1250℃之間，最大煙氣量與最小煙氣量的比值約為3～4。如此大的變化，必然會引起混風量很大變化。如果僅僅依靠閥門調節，很難實現。為方便調節，風機採用變頻控制。
由於從混風點到煙囪溫度測量點的距離比較短，而混風為質傳熱過程，造成的溫度變化很快，在採用單颱風機混風的情況下，會有如下情況：當僅有單台保溫爐工作，煙氣溫度接近上限後，混風風機啟動，此風量可能大於實際需要的混風量，造成煙氣溫度低於事先約定的溫度（略高於最低溫度），混風風機須停轉。這個過程反覆進行，風機頻繁啟停，系統反覆震盪不能，達到一個穩定混風的狀態。同時， 狀態變化過快，爐壓調節很難與之協調，影響工藝生產。為此，設兩台混風風機，各風機與保溫爐爐門開啟電機聯鎖，為一一對應關係，當測量的溫度超過設定溫度後，對應的風機啟動，強制相應風機從30Hz 啟動，並保持一段時間，待混風達到一個初步穩定狀態後，再由控制系統進行下一步風量調節， 有利於系統較快達到平衡狀態。而風機的運行頻率按煙氣溫度設定，使風機易於調節。 為確保溫度感測器能有效工作，在爐子控制台上設報警器，感測器斷路後報警，便於生產人員及時維護 。
總結
由於熔保爐組煙氣的真實情況十分複雜，為使一旦出現設計與實際生產情況不符時，生產還能繼續進行，在控制系統設計時，考慮了手動控制與自動控制的切換。短期內可以進行手動控制，摸清實際的工藝參數後，再對設定值（如風機啟動溫度、風機停止溫度、風機啟動頻率等）作出符合實際的修改，轉入自動工作狀態 。
