[發(fā)明專利]基于助燃空氣流量計(jì)算的加熱爐溫度動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010033527.X
• 申請(qǐng)日: 2020-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN111141153A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高劼;高毅夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京億希歐科技有限公司
• 主分類號(hào): F27D19/00
• 分類號(hào): F27D19/00;C21D9/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明基于助燃空氣流量計(jì)算的加熱爐溫度動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制方法屬于加熱爐控制技術(shù)，按照設(shè)定空燃比，根據(jù)加熱爐助燃空氣流量計(jì)算對(duì)空氣調(diào)節(jié)閥開度和空氣流量進(jìn)行精確控制，使空氣流量與煤氣流量相匹配，來獲得最佳燃燒效果，根據(jù)檢測(cè)的煙氣中O₂、CO成分，采取調(diào)節(jié)助燃風(fēng)機(jī)速度的方法，對(duì)過量空氣系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，使加熱爐的過量空氣系數(shù)獲得有效控制，良好的燃燒效果和有效的過量空氣系數(shù)控制獲得了提高加熱爐燃燒效率、減少生成煙氣總量、提高風(fēng)機(jī)節(jié)能量、減少污染排放量、降低鑄坯氧化燒損、實(shí)現(xiàn)加熱爐全自動(dòng)控制、減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)作業(yè)率的多重效果，可用于新建、擴(kuò)建或改造的軋鋼加熱爐和煉化加熱爐及其它行業(yè)的加熱爐系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于加熱爐控制技術(shù)，具體是涉及基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)軋鋼加熱爐的溫度控制。

背景技術(shù)

加熱爐是軋鋼廠重要的設(shè)備之一，也是軋鋼廠的燃料耗能大戶，其耗能約占軋鋼廠燃料耗能的70％左右。軋鋼廠如何降低加熱爐的燃料消耗，對(duì)于提高加熱爐的熱效率和節(jié)能減排都具有重大意義。

隨著世界氣候環(huán)境的變化越來越嚴(yán)峻，國(guó)家對(duì)企業(yè)能源消耗和環(huán)境影響的要求日趨嚴(yán)格，如何降能增效、提高節(jié)能減排的競(jìng)爭(zhēng)能力，是鋼鐵企業(yè)面臨的重要課題。

目前控制軋鋼加熱爐溫度的方法，是根據(jù)檢測(cè)的爐膛溫度按照設(shè)定的空燃比來控制空氣閥門和煤氣閥門的流量，使?fàn)t膛溫度保持在某一范圍內(nèi)，但由于軋鋼加熱爐是個(gè)具有大慣性、純滯后、多變量、時(shí)變參數(shù)的復(fù)雜對(duì)象，加熱爐負(fù)荷變化或燃燒擾動(dòng)是個(gè)復(fù)雜的非線性時(shí)變過程，被控對(duì)象空氣閥門和煤氣閥門的特性也不相同，因此，僅僅依賴常規(guī)控制手段，按照一種控制模式控制一個(gè)過程參數(shù)顯然不會(huì)得到預(yù)期效果，且容易產(chǎn)生系統(tǒng)超調(diào)或不穩(wěn)定的結(jié)果，即使是采用幾組不同控制參數(shù)，也難以獲得好的控制效果，難以獲得爐膛溫度的穩(wěn)定控制。由于現(xiàn)有技術(shù)沒有根據(jù)不同被控對(duì)象的基本特性對(duì)其進(jìn)行差異化調(diào)節(jié)，致使不同被控對(duì)象的輸出結(jié)果產(chǎn)生了差異，增加了系統(tǒng)的不可控性。由于現(xiàn)有技術(shù)存在控制策略的缺陷，因而從根本上缺失對(duì)加熱爐燃燒過量空氣系數(shù)的控制能力，所以在提高加熱爐熱效率、降低鑄坯氧化燒損率、降低加熱爐污染排放量方面仍然有較大提升空間。

軋鋼加熱爐爐膛溫度穩(wěn)定控制是典型的、長(zhǎng)期困擾人們的工業(yè)控制疑難問題，是具有類似工況加熱爐的共性問題，是業(yè)內(nèi)稱之為復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)控制的問題，極具代表性。現(xiàn)有技術(shù)采用了幾乎所有現(xiàn)代控制理論和技術(shù)來解決爐膛溫度穩(wěn)定控制問題，但迄今為止沒有獲得理想結(jié)果，因?yàn)閷?shí)質(zhì)上現(xiàn)有技術(shù)對(duì)現(xiàn)代控制理論和技術(shù)的運(yùn)用還是僅僅局限在常規(guī)控制手段，只采用單一控制策略，只調(diào)節(jié)一個(gè)過程參數(shù)，即使是最復(fù)雜的雙模糊控制理論的應(yīng)用也沒能擺脫這個(gè)桎梏。

隨著技術(shù)進(jìn)步，加熱爐工藝及裝備技術(shù)得到了不斷的改進(jìn)和完善，但基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)加熱爐溫度控制技術(shù)幾十年來一直停滯不前，沒有明顯的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)從根本上適應(yīng)不了加熱爐溫度穩(wěn)定控制的需求，理論研究和應(yīng)用技術(shù)亟待有所突破。

基于助燃空氣流量計(jì)算的加熱爐溫度動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制方法還未見到公開發(fā)表的出版物、文獻(xiàn)或資料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是根據(jù)軋鋼加熱爐運(yùn)行工況的特點(diǎn)，研究開發(fā)與其工況相適應(yīng)的加熱爐溫度動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制方法，以實(shí)現(xiàn)加熱爐溫度的穩(wěn)定控制。

本發(fā)明的要點(diǎn)是研究現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，突破現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)和框架，創(chuàng)新性地采用基于助燃空氣流量計(jì)算的加熱爐溫度動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制方法，按照設(shè)定空燃比，根據(jù)加熱爐助燃空氣流量計(jì)算對(duì)空氣調(diào)節(jié)閥開度和空氣流量進(jìn)行精確控制，使空氣流量與煤氣流量相匹配，來獲得最佳燃燒效果，在獲得良好燃燒效果的前提下，根據(jù)檢測(cè)的煙氣中O₂、CO成分，采取調(diào)節(jié)助燃風(fēng)機(jī)速度的方法，對(duì)過量空氣系數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，使加熱爐的過量空氣系數(shù)獲得有效控制；良好的燃燒效果和有效的過量空氣系數(shù)控制獲得了提高加熱爐燃燒效率、減少生成煙氣總量、提高風(fēng)機(jī)節(jié)能量、減少污染排放量、降低鑄坯氧化燒損、實(shí)現(xiàn)加熱爐全自動(dòng)控制、減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)作業(yè)率的多重效果，獲得了節(jié)能減排、增產(chǎn)保質(zhì)的多重效益。