[00117205]轧钢加热炉节能优化控制系统的研究与应用

1、任务来源 项目背景：冶金工业是耗能大户,其中钢坯加热炉就占钢铁工业总能耗的25%。因此,提高加热炉热效率、降低能耗,对整个钢铁工业节能具有重要意义,在国内外都得到了广泛的重视。随着现代化轧机向连续、大型、高速、高精度和多品种方向发展,对钢坯加热质量的要求也越来越高,从而也对加热过程提出了更高的要求。 加热炉是钢铁工业轧钢生产线关键设备之一,也是主要的耗能设备。钢坯加热的质量直接影响到钢材的质量、产量、能源消耗和轧机寿命,加热炉过程控制技术成为钢铁企业研究的重要课题之一,在国内外都得到了广泛的重视。 2、主要论点与论据 为了有效解决目前加热炉燃烧过程普遍存在的能耗高、钢坯温度波动严重、温度控制精度差等问题,本项目从加热炉燃烧过程自动控制、空燃比自动寻优,钢坯温度预测模型研制、温度优化设定、系统实现与工业应用等方面进行深入研究,提出了加热炉燃烧过程智能控制技术,将基理数学模型、模糊控制、专家系统、神经网络、粗糙集、属性关系积理论、排队论等智能化技术有效地应用到实际的工业过程中,提高加热炉的节能优化控制水平。 3、与国内外同类技术比较 在国内,多数工业炉窑计算机控制处于燃烧控制的第一层次。虽然数学模型的研究工作起步较早,但实现数学模型优化控制的工程实践尚且较少。国内武钢、宝钢 2050、鞍钢 1780 加热炉均有计算机控制系统,但主要控制仍然放在一级燃烧控制方面,而真正计算机烧钢没有实现。 在国外的冶金行业加热炉二级模型的覆盖率已达到70%,国内在工业炉计算机过程控制方面起步较晚,目前过程模型应用率为13~15%,主要为西门子、斯坦因等国外公司产品,有一定效果;但国外过程控制模型软件与国内装备水平适应差且成本过高,不能满足企业个性化需求。 4、成果的创造性、先进性 1)针对炉型、燃料、耐材等因素对钢种升温曲线影响的难题,研究开发出钢种升温优化曲线软件; 2)开发出钢坯三维温度场计算模型,并实现了三维温度场模型工程化应用; 3)开发出拥有自主知识产权的模型精度检测设备,解决了高温模型验证问题; 4)研制出以钢坯温度控制为目标的待轧炉温控制模型。使待轧状态与正常生产状态统一起来,钢坯温度波动小,达到节能的目标; 5)研制出钢坯温度与现场加热规程相结合的炉温控制模型。保证了原有钢坯加热工艺的实现; 6)开发出钢坯计划自动匹配模型及在炉跟踪模型。实现炉内钢坯实时跟踪,异常情况位置修正灵活,加热炉装钢计划管理全自动化。 5、作用意义（直接经济效益和社会意义） 轧钢加热炉节能优化控制系统通过智能化控制钢坯在炉内的升温过程,优化加热制度,达到了节能降耗的预定目标,利用该系统现场操作人员可以根据生产实际适时掌握加热炉炉内板坯温度,以最短的时间、最少的燃料消耗将钢坯加热到满足轧制工艺与生产质量要求的温度,从而达到改善加热质量、节约能源消耗的目的。此外系统对轧钢加热炉生产和设计也有重大的指导意义。 该项目成果先后推广到凌源钢铁公司、唐山钢铁公司和大冶特钢等钢铁公司,系统运行稳定,运行时间已达5年多。为钢厂节能降耗、降低成本、提高效益,近三年合计经济效益达3371.36万元。 随着我国市场经济的深化, 提质高效节能发展是冶金企业的发展战略核心。此系统完全符合企业发展战略需求。初步估计仅国内冶金企业具有轧钢加热炉400多台（座）,按每套系统100万元计算,具有4亿多的投资价值。年创效益按吨钢5元计算,百万吨级企业节能效益达500万元/年。具有广泛的技术需求市场空间。