热风炉全自动智能燃烧控制系统

1、热风炉全自动智能燃烧控制系统那树人1 李贺2张兆华2内蒙古科技大学2北京诚人创 毅科技有卩艮公司2013 年4,热风炉烧炉方式现状系统简介系统特点案例分析结语1前言钢铁工业是支撑我国国民经济发展的基础产业，同时也 是高能耗、高排放的行业，其能耗占国民生产工业能源消耗 的17%左右，而其中炼铁工序能耗又占了钢铁能耗的70%左 右；故而，在当下经济形势严峻，企业追求高效、低耗生产 的状况下，有效降低炼铁工序的能源消耗对于降低产品成本、 提升企业竞争力、在国家节能降耗政策框架内的平稳生产具 有重要的作用。nr在整个炼铁工序中，高炉高风温具有降低焦比燃耗，增 加喷煤数量效果，以及生产成本等作用，是炼铁

2、节能的重要 技术。据统计，风温每提高100C,可降低焦比3%5%。此 外，高炉热风炉烧炉过程中高效利用高炉煤气、焦炉煤气等 钢铁企业中的二次能源，又具有能源循环利用的作用，有利 于整个钢铁企业的节能减排。2热风炉烧炉方式现状由于热风炉是一个非线性、滞后系统，影响热风炉的因素 有很多，并且各种因素相互牵制，因此导致它的控制过程非 常复杂，很难用精确的数学模型描述。传统的热风炉建模方 法，缺乏灵活性及应变性，很难胜任复杂的系统控制。目前 国内热风炉烧炉现状及存在的问题主要有：(1) 人工烧炉成本高、波动大人工烧炉成本较高，而且当影响因素发生较大波动时，人工操作反应不及时，拱顶温度波动大，致使热风炉

3、蓄热能力 不足，影响高炉风温的稳定。(2) 基础自动化控制系统不合理基础自动化过程控制器需要投入相当大的工程费用，不同类型的软件和用户接口，使整个系统维护困难。2热风炉烧炉方式现状(3) 数学模型过于复杂滞后传统的热风炉烧炉数学模型是通过计算所需的煤气流量和助燃空气流量，来满足热风炉格子砖的蓄热能量，但由于 热风炉的燃烧过程是一个连续动态变化过程，故而控制的主要困难是不能及时得到控制作用的反馈信息，等到控制效果 型计算的数据来源以及计算的结果不能有效的反应到当时的 热风炉状态上。通过输出体现时，控制强度往往已经失去作,从而使得模热风炉全自动智能燃烧控制系统7/17北京诚人创毅科技有限公司3系统

4、简介热风炉全自动智能燃烧控制系统8/17北京诚人创毅科技有限公司3系统简介系 统 结 构 框 架数据规则库规则库数据挖掘 系统自学 习煤气 流量助燃空 气流量实时数据库推理机热风炉全自动智能燃烧控制系统9/17北京诚人创毅科技有限公司3系统简介本系统分为服务器端和客户机端两个部分：(1) 客户端主要负责热风炉参数的修订以及热风炉烧炉一 停炉的控制。(2) 服务器端主要负责热风炉数学模型的优化，并建立专家系统知识库。通过数学模型计算出所需的煤气流量和助燃空气流量，使热风炉格子砖的蓄热量满足热风温度和流量的要求，并通过OpcServer将控制信号输出给现场PLC设备。通过现场信号的反馈不断进行优化

5、，使热风炉燃烧效果达到最佳。人机界面整体图询，可对烧炉的 历史状态进行监控和分析，其人机界面友好，方 便操作和管理。系统可以对单个 炉子进行特性设 定，还包含了对 历史记录的查热风炉全自动智能燃烧控制系统13/17北京诚人创毅科技有限公司3系统简介热风炉全自动智能燃烧控制系统14/17北京诚人创毅科技有限公司3系统简介热风炉自动烧炉系统控制参数设定1 - 1300拱顶目标设置I i3oo煤岂阀位饶炉时何49 %71482 m3/h 八空f圧力7.193 m/h 煤L Irg 煩气圧力12.8 kPa废气420卿卑何设龙| 140- 压力下pr 煤气圧力上IR4.5_ 268送风时何空蛊比59

6、分钟0 分钟1.69一号炉二号炉:1三号炉1整体图史记空气阀位设定通过设定相应的拱顶 温度和废气温度，来 实现对烧炉过程的自 动壽徒拯融1220 c切入热风炉全自动智能燃烧控制系统15/17北京诚人创毅科技有限公司3系统简介热风炉全自动智能燃烧控制系统16/17北京诚人创毅科技有限公司3系统简介热风炉自动烧炉系统逮厂一号炉I二旻炬厂三号炉历史记录|2012-12-27吋何炼气空气拱顶広气畑T対问1004151013541831314416143202045437557274130741914430319532256092913Q640S13510440503525522313064131392

7、060051538536劄130741914330721545618613134101391084052732534221314414143210035499656503131541814531L20543825827013161381124054690551121315L?140404405101241414L324平均536365580013104191443沖平均5593658462131240813710全天平均53273562491311414141号炉二号炉三号炉整体图0史记:退出历史记录查询界面图该模块可以记录 每天每座热风炉的拱顶温度和废气温度、nr空气流量和煤气流量的变化趋势

8、，也可以查询历史数据，并对每座热风炉一天的数据 进行统计比较。热风炉全自动智能燃烧控制系统17/17北京诚人创毅科技有限公司5举例分析(1) 抗扰动性强。在煤气压力、煤气成分、煤气和助燃 空气温度、压力发生较大变化时，能够在最短的时间内对空 燃比进行调整适应，大大减少拱顶温度大幅度波动的几率。(2) 控制精度高。操作人员将拱顶温度和废气温度目标 输入系统后，系统能够自动在规定时间内使热风炉达到规定 的拱顶和废气温度。(3) 界面友好，开放性强，控制参数可由现场操作人员 随意修改。可对每一座热风炉的烧炉数据实现自动统计汇总 和历史查询。(4) 实现烧炉全过程的全自动控制，在烧炉过程中具备 安全连

9、锁功能，可大幅度减轻了现场工人的劳动强度。在国内某厂1800m3级高炉热风炉上进行实测，在煤气压力波 动比较大(5-10Kpa)的情况下，拱顶温度波动幅度控制在fnr标10C以内，废气温度控制在目标15C以内。关键参数波动趋势i热风炉全自动智能燃烧控制系统20/17北京诚人创毅科技有限公司5举例分析炉号时间废气拱顶煤气空气12012-12-26 0:004141296496845681112012-12-26 6:134141299482635496812012-12-26 10:144151315521085640812012-12-26 14:15415130749387582591201

10、2-12-26 18:154161314528805468212012-12-26 22:144161314510135418312012-12-27 2:164131306503525522312012-12-27 6:134141314527325342212012-12-27 10:174131315546905511212012-12-27 14:174131317526425587812012-12-27 18:154131312488495595512012-12-27 22:1641313195289258051实验热风炉48小时烧炉记录热风炉全自动智能燃烧控制系统22/17北京

11、诚人创毅科技有限公司5举例分析智能烧炉和人工烧炉两天结果的对比A?(3)在全关混风阀的情况下可保持前后期风温差在4(TC以内。烧炉类别高炉风量 (m3/min)高炉风温(C)混风前 风温 (C)平温 炉顶C 风拱 热堀度热风炉平均 最终废气温 度(C)备注人工烧炉3408120012031283360人工烧炉3466119712011281361全关混风 阀1平均34371198.512021282361智能烧炉3367121312251309413开混风智能烧炉3381121512281313412阀，保持平均337412141226.51311413风温恒定(1)智能烧炉拱顶温度上升29C

12、,废气温度上升52C,风温上升15C。智能烧炉节约煤气情况吨铁风 量(n?)风温(/C)高炉煤气 eg量(%)高炉煤 气热值 (kJ/m3)煤气消 耗定额 (GJ/t)IrrP风1C风温 的煤气消耗定额 (J/(n?C)人工烧炉117411892636572.611.87智能烧炉120211822434082.39L681节约煤气率8.3%1().()%用一个热风炉进行了节约煤气对比实验，将拱顶和废气烧到相同水平，实测结果证明，应用智能烧炉系统可节约煤气消耗定额&3%。热风炉全自动智能燃烧控制系统26/17北京诚人创毅科技有限公司6结语III(1)热风炉全自动智能燃烧控制系统以炉顶温度和废气温度为控制目标，对热风炉烧炉过程进行自动寻优控制。III(2 )热风炉全自动智能燃烧控制系统可实现提高风温2030C。按提高风温20C可降低2kg焦比计算，吨铁可降低成本35元, 一个年产300万吨生铁的企业，年可降低成本90