板坯加热炉过程控制及节能优化燃烧控制系统的开发及实践-宋勇

1、National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology板坯加热炉过程控制及节能优化燃烧宋勇 2016.03北京科技大学 高效轧制国家工程研究中心控制的系统开发及实践National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-72目 录1. 板坯加热炉优化自动控制现状2. 加热炉优化控制系统组成及功能4. 基于炉内气氛精确控制的优化燃烧技术5. 小结3. 高精度板坯温度预报及控制模型National Engineering Research Cen

2、ter for Advanced Rolling2022-3-73板坯加热炉自动优化控制现状板坯加热炉重要性 板坯加热质量是带钢产品质量的基础 能耗大约占热轧的70%板坯加热炉自动优化控制的现状 板坯跟踪及顺序控制逻辑复杂，部分依赖于人工干预 炉温闭环控制受制于加热工况及设备状态，自动控制效果不稳定 板坯温度预报精度不高，板坯加热质量基本靠手动控制，操作不够精细化National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-74加热炉优化控制的难点1 装钢温度2 轧制节奏3 钢种成分4 热电偶精度5 氧化铁皮厚度6 炉内温度分布

3、7 温度预报模型板坯温度控制板坯氧化铁皮能耗/排放自动化水平1 热电偶精度2 轧制计划3 煤气热值4 轧制节奏5 多钢种较差6 操作水平7 1 热装温度2 炉内气氛分布3 煤气热值变化4 钢种成分5 升温曲线6 炉体结构71 煤气热值2 热装情况3 保温效果4 升温曲线5 炉内气氛控制6 轧制节奏7 产品结构8 废弃余热利用9 1 自动化功能2 人工经验3 设备维护4 轧制计划编排5 影响加热炉板坯质量控制和能耗的主要因素（复杂，影响因素多） 板坯温度预报模型精度影响因素繁多 加热的工艺和工况复杂多变 燃料介质成份复杂，且热值、压力的波动大 烧嘴、阀门、检测仪表等设备工作环境恶劣，故障频发Na

4、tional Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-75目 录1. 板坯加热炉优化自动控制现状2. 加热优化控制系统组成及功能4. 基于炉内气氛精确控制的优化燃烧技术5. 小结3. 高精度板坯温度预报及控制模型National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-76加热炉控制系统组成 硬件组成及网络结构（以CSP 隧道加热炉为例）National Engineering Research Center for Advanced Rolling202

5、2-3-77加热炉控制系统组成系统软件系统软件中间件中间件优化控制应用程序优化控制应用程序1.完成所有系统功能；2.数据跟踪、采集和统计；3.模型优化设定；4. 1.基于windows环境开发；2.自主研发，完全知识产权；3.国内几十套各种控制系统；4. 1.成熟商业软件；2.系统软件：Windows；3.数据库软件：Oracle；软件系统组成，采用标准的开发平台National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-78应用程序采用模块化设计加热炉控制系统组成National Engineering Research C

6、enter for Advanced Rolling2022-3-79CSP隧道加热炉跟踪系统连铸连轧7架精轧生产线加热炉控制系统组成连铸连轧1+6生产线National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-7102250热连轧步进式加热炉跟踪画面880热连轧进式加热炉跟踪画面加热炉控制系统组成常规热连轧步进式加热炉跟踪National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-711 加热炉基本数据 产品大纲热物性参数 不同工况的加热策略 炉温热电偶修

7、正策略 其它策略加热炉控制系统组成加热炉参数及工艺策略配置National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-712 轧制计划报表 产品报表 生产异常报表 板坯温度进度统计报表 RET/FET报表 能耗报表 自动控制情况报表 班组产量报表 延时/休炉报表加热炉控制系统组成完善的报表系统：National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-713目 录1. 板坯加热炉优化自动控制系统现状2. 加热炉优化控制系统组成及功能4. 基于炉内气氛精确控制

8、的优化燃烧技术5. 总结3. 高精度板坯温度预报及控制模型National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-714高精度板坯温度预报及控制模型n 板坯温度预报模型：板坯温度预报模型： 二维差分法（水梁分法） 多个计算域选取有限差分模型网格划分National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-715高精度板坯温度预报及控制模型综合考虑钢种、厚度、生产节奏、出炉温度、入炉温度等因素，并建立偏离基准值修正表，地毯图方式查询的策略启发式权交叉遗传优

9、化算法仿真优化软件n 优化炉温设定模型优化炉温设定模型：National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-716高精度板坯温度预报及控制模型n 炉温动态设定模型n 综合炉温设定模型1/44222221121221()sfsfssssssTTvTTTTTTvTT采用公式法和修正值相结合的方法钢坯炉温设定权值分配方法炉内不同位置板坯赋予不同权值综合设定炉温National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-717高精度板坯温度预报及控制模型n CSPCSP炉温炉温动态分区管理动态分区管理模型模型National Engineering Research Center for Advanced Rolling2022-3-718高精度板坯温度预报及控制模型n CSPCSP传送点计算模型传送点计算模型在确定传送点时，为保证板坯的加热质量，考虑以下条件：|板坯长度方向的各段温度 目标温度| 温度偏差1板坯长度方向的各段温度差异 93 模型预报精度20合格率90RET20散点图 2座步进式板坯加热炉(改造) 应用效果 实现加热炉煤气降耗2.5%；