板坯加熱爐過程控制及節能優化燃燒宋勇

2016.03北京科技大學高效軋制國家工程研究中心控制的系統開發及實踐2023/2/22目錄1.板坯加熱爐優化自動控制現狀2.加熱爐優化控制系統組成及功能4.基于爐內氣氛精確控制的優化燃燒技術5.小結3.高精度板坯溫度預報及控制模型2023/2/23板坯加熱爐自動優化控制現狀板坯加熱爐重要性板坯加熱質量是帶鋼產品質量的基礎能耗大約占熱軋的70%板坯加熱爐自動優化控制的現狀板坯跟蹤及順序控制邏輯復雜，部分依賴于人工干預爐溫閉環控制受制于加熱工況及設備狀態，自動控制效果不穩定板坯溫度預報精度不高，板坯加熱質量基本靠手動控制，操作不夠精細化2023/2/24加熱爐優化控制的難點1裝鋼溫度2軋制節奏3鋼種成分4熱電偶精度5氧化鐵皮厚度6爐內溫度分布7

…溫度預報模型板坯溫度控制板坯氧化鐵皮能耗/排放自動化水平1熱電偶精度2軋制計劃3煤氣熱值4軋制節奏5多鋼種較差6操作水平7…1熱裝溫度2爐內氣氛分布3煤氣熱值變化4鋼種成分5升溫曲線6爐體結構7…1煤氣熱值2熱裝情況3保溫效果4升溫曲線5爐內氣氛控制6軋制節奏7產品結構8廢棄余熱利用9…1自動化功能2人工經驗3設備維護4軋制計劃編排5…影響加熱爐板坯質量控制和能耗的主要因素（復雜，影響因素多）板坯溫度預報模型精度影響因素繁多加熱的工藝和工況復雜多變燃料介質成份復雜，且熱值、壓力的波動大燒嘴、閥門、檢測儀表等設備工作環境惡劣，故障頻發2023/2/25目錄1.板坯加熱爐優化自動控制現狀2.加熱優化控制系統組成及功能4.基于爐內氣氛精確控制的優化燃燒技術5.小結3.高精度板坯溫度預報及控制模型2023/2/26加熱爐控制系統組成硬件組成及網絡結構（以CSP隧道加熱爐為例）2023/2/27加熱爐控制系統組成系統軟件中間件優化控制應用程序完成所有系統功能；數據跟蹤、采集和統計；模型優化設定；……基于windows環境開發；自主研發，完全知識產權；國內幾十套各種控制系統；……成熟商業軟件；系統軟件：Windows；數據庫軟件：Oracle；軟件系統組成，采用標準的開發平臺2023/2/28應用程序采用模塊化設計加熱爐控制系統組成2023/2/29CSP隧道加熱爐跟蹤系統連鑄連軋7架精軋生產線加熱爐控制系統組成連鑄連軋1+6生產線2023/2/2102250熱連軋步進式加熱爐跟蹤畫面880熱連軋進式加熱爐跟蹤畫面加熱爐控制系統組成常規熱連軋步進式加熱爐跟蹤2023/2/211加熱爐基本數據產品大綱熱物性參數不同工況的加熱策略爐溫熱電偶修正策略其它策略加熱爐控制系統組成加熱爐參數及工藝策略配置2023/2/212軋制計劃報表產品報表生產異常報表板坯溫度進度統計報表RET/FET報表能耗報表自動控制情況報表班組產量報表延時/休爐報表加熱爐控制系統組成完善的報表系統：2023/2/213目錄1.板坯加熱爐優化自動控制系統現狀2.加熱爐優化控制系統組成及功能4.基于爐內氣氛精確控制的優化燃燒技術5.總結3.高精度板坯溫度預報及控制模型2023/2/214高精度板坯溫度預報及控制模型板坯溫度預報模型：二維差分法（水梁分法）多個計算域選取有限差分模型網格劃分2023/2/215高精度板坯溫度預報及控制模型綜合考慮鋼種、厚度、生產節奏、出爐溫度、入爐溫度等因素，并建立偏離基準值修正表，地毯圖方式查詢的策略啟發式權交叉遺傳優化算法仿真優化軟件優化爐溫設定模型：2023/2/216高精度板坯溫度預報及控制模型爐溫動態設定模型綜合爐溫設定模型采用公式法和修正值相結合的方法鋼坯爐溫設定權值分配方法爐內不同位置板坯賦予不同權值綜合設定爐溫2023/2/217高精度板坯溫度預報及控制模型CSP爐溫動態分區管理模型2023/2/218高精度板坯溫度預報及控制模型CSP傳送點計算模型在確定傳送點時，為保證板坯的加熱質量，考慮以下條件：|板坯長度方向的各段溫度–目標溫度|

<溫度偏差1板坯長度方向的各段溫度差異<溫度偏差22023/2/219目錄1.板坯加熱爐優化自動控制系統現狀2.加熱爐優化控制系統組成及功能4.基于爐內氣氛精確控制的優化燃燒技術5.總結3.高精度板坯溫度預報及控制模型2023/2/220基于爐內氣氛精確控制的優化燃燒技術煤氣熱值變化預處理控制流量控制及流量的壓力、溫度補償空燃比自動控制爐內氣氛變目標精確控制爐內氣氛檢測對煤氣熱值修正基于蓄熱值加熱爐，換向流量穩定預控技術自動燃燒系統優化燃燒控制方法：直插式流量計殘氧分析儀煤氣熱值分析儀針對已建加熱爐的節能優化燃燒及爐內氣氛控制綜合解決方案2023/2/221基于爐內氣氛精確控制的優化燃燒技術在加熱工況和燃料介質波動劇烈時，實測爐溫控制穩定，偏差基本維持在±20°以內2023/2/222目錄1.板坯加熱爐優化自動控制系統現狀2.加熱爐優化控制系統組成4.基于爐內氣氛精確控制的優化燃燒技術5.總結3.高精度板坯溫度預報及控制模型2023/2/223總結—系統應用情況應用業績2座CSP加熱爐(改造)2座寬規格步進式板坯加熱爐(改造)2座中寬帶步進式板坯加熱爐(改造)應用效果板坯溫度控制±20℃合格率>93模型預報精度±20℃合格率>90RET±20℃散點圖2座步進式板坯加熱爐(改造)應用效果