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

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2023/2/22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2023/2/23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2023/2/24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7…1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2023/2/25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2023/2/26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）2023/2/27加热炉控制系统组成系统软件中间件优化控制应用程序完成所有系统功能；数据跟踪、采集和统计；模型优化设定；……基于windows环境开发；自主研发，完全知识产权；国内几十套各种控制系统；……成熟商业软件；系统软件：Windows；数据库软件：Oracle；软件系统组成，采用标准的开发平台2023/2/28应用程序采用模块化设计加热炉控制系统组成2023/2/29CSP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2023/2/2102250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2023/2/211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2023/2/212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：2023/2/213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2023/2/214高精度板坯温度预报及控制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2023/2/215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化算法仿真优化软件优化炉温设定模型：2023/2/216高精度板坯温度预报及控制模型炉温动态设定模型综合炉温设定模型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2023/2/217高精度板坯温度预报及控制模型CSP炉温动态分区管理模型2023/2/218高精度板坯温度预报及控制模型CSP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<温度偏差22023/2/219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2023/2/220基于炉内气氛精确控制的优化燃烧技术煤气热值变化预处理控制流量控制及流量的压力、温度补偿空燃比自动控制炉内气氛变目标精确控制炉内气氛检测对煤气热值修正基于蓄热值加热炉，换向流量稳定预控技术自动燃烧系统优化燃烧控制方法：直插式流量计残氧分析仪煤气热值分析仪针对已建加热炉的节能优化燃烧及炉内气氛控制综合解决方案2023/2/221基于炉内气氛精确控制的优化燃烧技术在加热工况和燃料介质波动剧烈时，实测炉温控制稳定，偏差基本维持在±20°以内2023/2/222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4.基于炉内气氛精确控制的优化燃烧技术5.总结3.高精度板坯温度预报及控制模型2023/2/223总结—系统应用情况应用业绩2座CSP加热炉(改造)2座宽规格步进式板坯加热炉(改造)2座中宽带步进式板坯加热炉(改造)应用效果板坯温度控制±20℃合格率>93模型预报精度±20℃合格率>90RET±20℃散点图2座步进式板坯加热炉(改造)应用效果