双蓄热式加热炉燃烧系统控制策略的研究
加热炉燃烧过程智能优化控制策略的研究的开题报告
加热炉燃烧过程智能优化控制策略的研究的开题报告一、课题背景及研究意义加热炉广泛应用于钢铁、有色金属、机械制造等领域，其高效、稳定的运行对保证产品质量和企业效益至关重要。
然而，由于电力价格上涨、原材料成本增加等因素，加热炉燃料成本占比逐渐增加，急需采取措施优化加热炉燃烧过程和降低能耗，提升炉内温度控制精度和稳定性，进一步提高生产效率和产品质量。
随着计算机、控制理论和传感器技术的进步，燃烧过程智能优化控制已成为燃烧优化的重要手段，具有较高的应用价值和研究价值。
该技术可通过对加热炉燃烧机理和燃烧参数进行建模和预测，自动化地调节空气、燃料流量和进料速度等关键参数，实现燃烧效率最大化、能源利用率最优化、减少污染排放等目的。
因此，本论文将基于燃烧过程智能优化控制理论和方法，研究加热炉燃烧过程的模型构建和参数优化，以提高加热炉的能源利用效率和产品质量，为加热炉的安全、高效、环保运行提供有力的技术支持。
二、研究内容和思路（一）研究内容1. 加热炉燃烧过程的原理和机理研究，包括燃烧反应、传热机制、污染物形成等；2. 加热炉燃烧过程的建模和仿真研究，确定关键参数和控制策略；3. 基于机器学习、神经网络等技术，利用传感器数据和历史数据进行燃烧过程的智能优化控制，实现炉内温度精确控制和燃烧效率优化；4. 加热炉燃烧过程的在线监测和故障诊断研究，实现快速响应和准确诊断。
（二）研究思路本研究将从以下几个方面入手：1. 研究加热炉燃烧机理和热传递机制，根据实际工况确定加热炉燃烧过程的数学模型和关键参数；2. 建立加热炉燃烧过程的仿真模型，并利用数据采集系统采集实际炉内数据进行模型验证和优化；3. 基于机器学习和神经网络等算法，对数据进行分析处理和建模，在线实现燃烧优化控制和故障诊断；4. 结合实际应用场景，进行算法优化和场馆调试，进一步完善智能控制系统，实现加热炉的高效、稳定、环保运行。
三、研究难点及解决方案（一）研究难点1. 加热炉燃烧过程涉及多个参数和复杂的非线性系统，建模和参数优化难度较大；2. 数据处理和模型训练过程需要处理大量的数据，需要设计适合的算法和模型；3. 燃烧过程的实时监测和调节需要较高的精度和速度，对控制系统的实时性和鲁棒性要求较高。
双预热蓄热式加热炉炉压的分析和讨论
双预热蓄热式加热炉炉压的分析和讨论秦 文 孟德鑫崔卫国(鞍钢股份有限公司大型厂 )(中钢集团鞍山热能研究院工程设计所 )摘 要 针对双蓄热式加热炉炉压普遍偏高的问题 , 进行了比较详细的分析 , 提出了几个解 决办法 , 供工程设计者参考 。
关键词 蓄热式加热炉 炉压 原因 解决办法An a ly s is an d d is c u s s i on of f urna c e pr e ssure on doub l e prehea t i n g regen era t i ve furna ceQ i n W en M e ng D e xi n( Si no s tee l A n s han R e s ea r ch I n s titu t e of The r mo - ene rgy )Cu i W e i guo(A n s han Ir on and stee l Co. , L td. )A b s tra c t A i m e d a t the p r ob l em of h i g h fu r nace p re s su r e existing in d o ub l e p rehea t ing reg ene r a t ive fu r nace, rea s on s we r e ana l y sed in de t a i l . S eve r a l m e a su r e s a r e p u t fo r wa r d, and it is sig n i f ican t fo r enginee r ing and de s ig n i n g .Keyword s reg ene r a t ive fu r nace fu r nace p re s su r e rea s on s m e a s u r e s体质量不帄衡造成的 。
大型双蓄热加热炉脉冲燃烧控制研究与实现
K1，K2，K3，K4为系数；m为空气过剩系数；A为理论空燃比
图4双交叉限幅燃烧控制
改善了加热炉的加热质量，降低了加热炉在宽度方向上两端与中间温度偏差。
项目投入使用前，该双蓄热式加热炉在宽度方向上两端与中间温度偏差在30-50℃，炉内温度场分布不均，容易产生后续产品质量缺陷。
如图1所示。
图1中一加热段为投入脉冲燃烧控制前的炉内横向况调整
图1加热炉各段横向过程温度
图2脉冲燃烧功能投入前粗扎出口温度图3脉冲燃烧功能投入后粗扎出口温度。
蓄热式加热炉燃烧控制系统策略及优化
嘴
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： 主 ＝ ：…一 Ｆ ＿
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笺 二 二
圈 １ 成 对烧 囊换 向时序 田
如图 ２ 所示 ， 其中 ａ 为空气过剩系数， ｂ 为理想空燃比， １Ｋ Ｋ 、４为正偏置系数 ，２ ｌ ｋ 、３ （ 为负偏置系数 ， 炉温调节器通过温度测量值
４ 燃烧控制系统策略
蓄热式加热炉燃烧控制 系统策略及优化
２５ 热轧板 厂 ２０
摘
谭 志春
ｔ
要
本文介绍涟钢 ２ ５ 轧板厂步进式加热炉的关键 控制策略及优化 ， ２０热 炉温控制 、 自动换 向控 制在蓄热 式加 热炉上的应用 。
涟钢 ２ ５ 热轧板厂配置两座蓄热加热 ２０ 炉， 分别于 ２０ ０９年和 ２ １ 年相继竣工投产。 ００ 投产以来 ， 运行情况一直 良好。蓄热式加热 炉， 就是利用蓄热式烧嘴 ， 通过烟气和空气 的 热交换 ， 对空气进行预热 ， 提高燃烧前空气 的 温度 ， 从而降低排烟温度 ， 提高热 利用 率， 达
用常规带温度前馈功能双交叉限幅燃烧控制 系统 ， 则提高了过渡空燃 比的控制能力 ， 提高 了燃烧效率。节省燃料 ， 防止 冒黑烟， 进一步 改善系统动态响应特性 ， 最终保证加热炉生 产稳定 ， 减少氧化铁皮烧损． 提高产品质量。
４３ 控制繁略 ．
窒 鲤Ｆ ： 二＝ｉ … ＝ ｉ ： 一 ＝ ＝ 璺
．
中。 仪表 Ｐ Ｃ的 Ｃ Ｕ １ ２ Ｐ的网络上共挂 Ｌ Ｐ ４６— Ｄ
２ ． ３
安全运行 ， 燃烧时 ， 烟气阀关阀到位后 ， 空气阀
足， 就会产生黑烟 ， 浪费燃料 ， 热效率降低 ， 并 才打开 ， 刚叮 ｌ 后再打开煤气隅， 空气Ｉ 开 ｓ 烧嘴 且排放的 Ｃ Ｏ污染环境 ； 空气过剩 ， 不仅会带 排烟时， 煤气 阀先关 闭，Ｓ １ 后再关闭空气 阀， 走大量热能 ， 浪费热能 ， 同时， 过量的空气还 空气阀关闭到位后烟气阀才打开。换向时， 会加剧被加热钢坯的氧化烧损， 只 降低成品率。
燃烧温度自动控制在蓄热式加热炉中的实现
目
到 的 数值 与 上 次积 分 项 输 出 Ｃ ． 加作 为 当前 积 分 项 输 出 。 Ｖ． 相
其 次 ，计 算 加 热 炉 瞬 时 温 度 Ｐ Ｖ与 设 定 温 度 Ｓ Ｐ的偏 差 Ｅ ＝
图５ 智 能 温 度调 节 结 构 框 图
本 智 能 温 度 调 节 系 统 采 用 Ｓ 型 热 电偶 测 量 加 热 炉 炉 膛 温
ｌ
Ｔ
历
Ｎ
ＴＮ． ２ Ｔｈ １ １ ．
图 ３ Ｆ Ｆ 堆栈 计 算平 均 值 ＩＯ
度 ， Ｐ Ｃ 控 制 系 统 内 进 行 上 述 各 种计 算 ， 算 输 出对 煤 气 、 在 Ｌ 计 空 气 的调 节 阀进 行 操 作 ， 制 煤 气 、 控 空气 的 流 量 ， 控 制 加 热 炉 的 即 供 热 量 ， 而 控 制 加 热 炉 的炉 膛 温 度 。 进
动 调 节控 制 。
即 使加 热 炉 达 到 热 平衡 状 态 ，加 热 炉 炉 膛 温 度 在 一 个 换 向燃 烧 周 期 内 ， 直 处 于类 似 于 锯 齿 波 的 波动 状 态 。 一
温 ㈣ 度
１ 蓄热 式 燃 烧 技 术 的 原 理及 特 点
蓄 热燃 烧 技 术 是 将 高 温 空 气 喷射 入 炉膛 ， 持 低 氧 状 态 ， 维 同
Ｋｅ ｗｏｒｓ： ｇｅｎ ｒ ｔ ｅ ｅ ａ ｉ ｕ ｎ ｃ ＰＩ ｃ ｙ ｄ ｒ ｅ ｅ ａ ｉ ｒｈｅ ｔ ｖ ｎｇ ｆ ｒ ａ ｅ， Ｄ，ｏｍｂｕ ｔ ｔ ｓｉ ｏｎ ｅｍｐｅ ａｕｒ ａ ｔ ｃ ｔｏ ｒ ｔ ｅ，ｕｏ ｏｎｒ ｌ
蓄 热 式 加 热 炉 是 利 用 蓄 热 式 燃 烧 （ 温 空 气 燃 烧 ） 术 ］ 高 技 ，
蓄热式加热炉燃烧控制系统策略及优化
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产 品与解决方案
蓄热 式加 热炉燃烧控 制系统 策 略及优 化
谭 志春
（ 源钢 铁公 司 ２ ５ 涟 ２ ０热轧 厂 ，湖 南 娄底 摘要 ４７０ １０ ９）
本 文介 绍涟钢 ２ ５ ２ ０热轧板 厂步进 式加热炉 的关键 控制策 略及研 究 ， 重点介绍 炉温控 制 、
自动换 向控 制在 此蓄 热式加热炉 上 的应用。
布 式 Ｅ ２ ０ 站 上 的 输 入 和 输 出 模 块 从 Ｐｏ ｂ ｓ Ｔ ０Ｍ ｒｆ ｕ ． ｉ
Ｄ 网络上传 到Ｃ Ｕ中进 行信号 处理 。 中 ， Ｐ Ｐ 其 仪表Ｐ Ｃ Ｌ 的Ｃ Ｕ １ —ＤＰ 网络上共挂 有 １个 Ｅ ２ ０ Ｐ ４ ６２ 的 ２ Ｔ ０ Ｍ分布 式
烧 嘴换 向时炉压波 动 大 的影响 ，采取 每 隔２对 一对 ｓ 烧 嘴进行 换 向， 由预热 段一直 换到均 热段 。 ３２ 换 向控 制系统 策略 ． 烧嘴 换 向时，如 图２ 所示 ，为了保证 设备 安全运
控 制单元 ，分别 安装在现 场８ Ｌ 控 制柜 中 ，包 含ｏ ￣ １
产 品 与解 决 方 案
竣 工投 产 。投 产 以来 ，运 行情 况一直 良好 ，蓄热 式 加 热炉 ，顾 名思义 ，就是 利用 蓄热式 烧嘴 ，通过烟 气 和空气 的热 交换 ，对 空气进行 预热 ，提 高燃烧 前 空气 的温度 ，从而 降低排 烟温 度 。此 法 明显 的提 高 了热利用 率 ，达 到 了节能减排 的效 果 。
蓄热式加热炉的自动燃烧控制技术_贾定
蓄热式加热炉的自动燃烧控制技术贾 定,卫恩泽(中冶赛迪工程技术股份有限公司自动化事业部,重庆400013)[摘 要]介绍蓄热式加热炉自动燃烧控制的关键技术及其应用,重点介绍蓄热式燃烧控制与常规控制相比的三个特点:烟气温度测量、自动换向控制、烟空比控制。
生产情况表明:自动控制系统运行稳定,排烟温度低,达到了节能和环保的目的。
[关键词]蓄热式加热炉;燃烧控制;烟气温度测量;自动换向控制;烟空比控制[中图分类号]TG155.1+2;TP273+1 [文献标识码]B [文章编号]1000 7059(2007)04 0032 06 Automatic combustion control technique for regenerative heating furnaceJIA Ding,WEI En ze(Automation Department of CISDI Engineering Co Ltd,Chongqing400013,China)Abstract:Key technique and application of automatic combustion control for regenerative heating furnace is pared with nor mal c ontrol,three characteristic s of regenerative combustion control are em phatically introduced,i e smoke temperature measure ment,automatic changeover c ontrol and smoke air flo w ratio control.Practical e xperiences show that automatic c ontrol system runs stably,exhaust smoke tempera ture is low,and energy saving and environment protection are realized.Key words:regenerative heating furnace;combustion control;smoke temperature measurement;automatic changeover control;smoke air flo w ratio control0 概述常规加热炉通常采用普通平焰烧嘴供热,其缺点是利用换热器进行空气预热,预热温度低,排烟温度高,抑制了加热炉加热能力的提高,且热利用率低,能耗高。
双蓄热步进梁式加热炉在高线生产中的应用与分析
步进梁式加热炉 技术 特点
艺过程 、燃烧系统的选型 以及主要技术 特点。 关键词 双蓄热式燃烧
Ａｐ ｉａ ｉ ｎ ｎ ａ ａ ｙ ｉ ｆｄ ｕ ｅ ｒ ｇ ｎｅ ａ ｉ ｅ ｐｌ ｔｏ ａ ｄ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｏ ｂｌ ｅ ｅ ｒ ｔｖ ｃ
供热方式 额定单耗
氧化烧损
１ 空、煤气预热温度 １０ ℃ ２ ００ １ 最大煤气消耗量 ３ １ 最大空气消耗量 ４ ４５０ ’ｈ １５ ｍ ／ ３ ｌＯ ’ ｈ １ ｌｍ ／
分侧换 向的燃烧控制方式 。加热炉炉顶采用无下 压 的平直顶结构 ，炉内不设隔墙。高炉煤气和助
燃空气采用双蓄热方式 ，双双预热到 Ｉ０ ￣ Ｏ０ Ｃ。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌａ ｐ ｉａ ｏ ｆｄ ｕ ｌ ｅ ｅ ｅａ ｖ ｕ ｉ ｇ８ ｗ ｌ ｉ ｇ ｂ ａ ｆ Ｙ ａ ｅ ｉ ｉ ｈ— ｓｒ ｃ ｓ ｃ ｅ ｓ ｐ ｌ ｔ ｎ ｏ ｏ ｂ ｅ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｅ ｂ ｒ ｎ ＇ ａｋ ｎ ｅ ｍ ｕ ｎ ｃ ｎ ｈ Ｓ ｕ ｃｉ ｉ ｎ ｓ ｅ ｄ ｗ ｒ ｎ ｌ ｄ ｎ ｈ ｒｃ ｓ ｆｈ ａ ｎ ，ｔ ｅｃ ｏｃ ｆｒｇ ｎ ｒ ｔ ｅｂ ｒ ｉ ｇ ｓ ｅ ａ ｄ ｔｃ ｎ ｌｇ ｐｅ ｉ ｅ，ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｔｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ｔ ｇ ｈ ｈ ｉ ｅｏ ｅ ｅ ａ ｖ ｕｎ ｎ ￣ｔ ｍ ｎ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｅ ｉ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔ ，ｗａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｉｉ ｓｉ ｔ ｕ ｅ ． ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｄ ｕ ｌ ｇ ｎ ｒｔ ｅ ｂ ｎ ｎ ｗ ｌ ｉ ｇｂ ａ ｆｌｌｏ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｙ ｒｓ ｏ ｅｒ ｅ ｅａ ｖ ｕ ｔ ｇ ｂ ｅ ｉ ｉ ａｋ ｎ ｅ ｍ Ｔａ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｃ ａ ａ ｔｒｓ ｃ ｕ ｉ
轧钢厂双蓄热式加热炉自动控制系统的优化
轧钢厂双蓄热式加热炉自动控制系统的优化对于冶金单位来讲，加热炉是其常用的耗能装置，对于如今的轧钢加热炉功效低和自动化能力差的问题，相关人员积极的探索研究了用于双蓄热式加热炉的计算机控制系统。
这个体系在换向管控中使用以状态转移为前提的调度方法，减弱了问题分析时的繁琐性，提升了体系的稳定性，在燃烧控制中采用了基于生产率模型的自动调温控制及空燃比自寻优策略，实现了燃烧优化控制，从而有效提高了生产效率。
实际运行表明，系统运行可靠、高效，具有推广价值。
标签：双蓄热式加热炉；换向控制；燃烧控制1 引言对于冶金单位来讲，加热炉是其常用的耗能装置，其在总的耗能中占据大约十分之七的比例，如今的轧钢加热炉的功效不高，通过分析得知，步进式的设备的功效仅仅在十分之三左右。
我们国家共有七百多台加热炉，然而只有不到十分之三使用了电脑控制，就算是我们国家的十大钢铁单位中还是存在人工活动的场景，而且大多还是常规管控体系。
如今，我们国家的很多单位的该体系都是从国外引入的，其在技术上受到牵制，维护资金多。
同时，因为对机械的吸收和创新性不高，体系的能力还是无法有效的展示出，设备的电脑控制性不是很好。
怎样提升其控制能力，提升热效率，是当前非常受关注的一项内容。
蓄热式燃烧技术是国外20世纪80年代开发成功的新型燃烧技术，其优点是节能环保，而且噪音不严重。
我们国家的技术工作者在进行了非常久的探索之后，已经了解了相关的科技，很多的钢铁单位已经开始重视这个科技的发展情况，而且把它列入发展规划里。
2 系统配置2.1 上位机采用2台研华工控机，WinCC5.1作为上位机监控软件。
2.2 下位机采用德国西门子公司的PLC产品，编程工具为STEP7V5.2。
整个下位机由两部分组成，一部分是加热炉炉体的主体控制，由$7-400完成；另一部分是相关的外围电气控制，由s7-300完成。
$7-400采集数据主要有：温度、压力、流量、CO浓度、电动阀阀位等，S7.300采集参数为各个电气设备的运行状态，如开、关、故障等信号。
双蓄热步进梁式加热炉控制系统的设计
ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ；ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ
１ 引言
高炉 产 生 的煤 气 。控 制 系 统 的燃 烧 控制 采 用 自动 定 时换 向 ，控 制 系统 可 以使 燃 烧 产 生 的烟 气 保 持
在 １ ５ ０ ～ ２ ０ ０ ｏ Ｃ 。根 据钢 坯类 型 ， 通 过 电气 控 制 系统
天舜缘 分
双蓄热步进梁式加热炉控制 系统的设计
胡少威
（ 天 津钢铁 集 团有 限公 司设备 部 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ０ １ ）
［ 摘 要】 介绍 了天钢高速线材生产线加热炉 的工作原理 ， 加热炉控 制系统构成 、 系统配置 、 网络组态及基 础 自动化 控制。针对新的生产工艺 ， 经过提升改造后 的加热炉控制系统实现了烧嘴定时换向 自动控制 ， 煤气燃烧 自动控制 。 钢
ｇ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｍａ ｎ ｕ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ｉ ｌ ｌ ｅ ｔ ｗａ ｌ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，ｗａ ｌ ｋ ｉ ｎ ｇ ｂｅ ａ ｍ ｐ ａ ｃ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ＬＩ ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ． Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｎ ｏ ｔ ｏ ｎ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｓ ｔ ，ｂ ｕ ｔ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄ ｕ ａ ｌ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｄ ｕ ａ ｌ ｒ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｗａ ｌ ｋ ｉ ｎ ｇ ｂ ｅ ａ ｍ； ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ；ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ； ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ
蓄热加热炉脉冲燃烧控制系统
Ｐｕ ｓ ． ｏ ｕｓｉ ｎ ｌｅ ｃ ｍｂ ｔｏ Ｂｕｒ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｎ ｏ ｔｏ
本文讨论 的加热炉是 以高炉煤气为燃料 的煤气
单 蓄热 步 进 梁 式 加 热 炉， 出料 方 式为 炉 内悬 臂 辊 道 进
ｓｒ ｔｇ ｎ ｕ ｎ ｒｓ ｔｈ ｓ ｔ ｍ． ｌｔ ｓ ｋ ｕ ｓ － ｔａ ｅ ｙ ｉ ｂ ｒ ｅ ｗｉｃ ｙｓｅ Ａｌ ｈｅ ｅ ｍａ ｅ ｐ ｌｅ ｒ ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｃ ｍｂ ｓｉ ｎｒ ａ ｉｅ ． ｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｏ ｉ ｅ ｏ ｕ ｔｏ ｅ ｌｚ ｄ ｏ
摘 要 ： 加热炉是冶金 企业中的主要 耗能设备 ， 蓄热式 加热炉的出现 大大提 高了热能利 用率， 降低了 能量 消耗 。 结合脉 冲燃烧 技 术的运 用， 开发了 用于蓄热式加 热炉的脉 冲燃烧控制 系统 。 系 该 统 综合 单回路 温度控 制策略 、脉宽调制 控制
卢 颖
Ｒｅ ｅ ｔ ｇ Ｆ ｒ ａ ｅ ｈ ａｉ ｕ ｎ ｃ ｎ
１前 言
蓄 热 式 燃 烧 技 术是 ２ 世 ＿ ８ 年 代 开 发 成 功 的新 ０ ￣ ０ Ｅ 型 燃 烧技 术 ， 具有 高 效节 能 、 低Ｎ０ 污 染 、 燃烧 噪音 低
和 缩 小设 备尺寸 等 诸 多 优 点 。 内各 钢 铁 企业 早 已关 国
长 度 都 是一 个 定值 ， 同时将 多 个烧 嘴进行 适 当的组合
和 合 理 布置 就会 容 易 地 获 得 满 意 的 加 热 炉 内温 度 场
的分布， 证 最优 的工作加 热质 量 。 保
（ ） 照加 热 要求 ， 热 炉 沿炉 长 方 向的温度 控 ２按 加
蓄热式加热炉的自动燃烧控制技术
蓄热式加热炉的自动燃烧控制技术摘要：常规加热炉通常采用普通平焰烧嘴供热, 其缺点是利用换热器进行空气预热, 预热温度低, 排烟温度高, 抑制了加热炉加热能力的提高, 且热利用率低, 能耗高。
随着当今钢铁行业热轧生产节奏的不断加快以及对节能降耗要求的不断提高,常规加热炉越来越不能适应用户要求。
为此, 蓄热式加热炉已逐渐成为加热炉发展的趋势, 很多用户新建加热炉时均把蓄热式作为首选, 业内更把蓄热式自动燃烧控制技术称为新世纪工业炉革命性的燃烧技术。
关键词：蓄热式加热炉；自动燃烧控制技术；蓄热式加热炉的最大特点是采用蓄热式烧嘴, 利用蓄热体对空气进行预热,在加热过程中加热炉两侧的两组蓄热体处于蓄热与放热不断交替的状态中, 从而提高空气预热温度,同时, 处于放热状态的蓄热体温度过低而失去对空气进行预热的作用。
因此, 蓄热式加热炉自动燃烧控制的关键技术在于自动换向控制。
一、蓄热式加热炉的自动燃烧控制技术1.蓄热式控制技术。
蓄热式加热炉自动控制系统主要分为三个部分，即炉膛温度控制部分、烧嘴换向控制部分以及炉膛压力控制部分。
其中炉膛温度控制一般通过控制炉内烧嘴的燃烧来实现。
加热炉自动控制系统的设计理念是通过选用合适的控制算法和策略，使加热炉内燃气能够最大程度的实现充分燃烧，并能够控制加热温度快速精准的达到设定值。
在我国的冶金行业中蓄热式加热炉的控制算法主要为PID控制，它的控制优点是能够精确快速的达到控制要求，且控制系统较为稳定，但是当出现较大的干扰及出现突发状况时，控制效果并不是很理想。
由于目前控制技术领域的发展还不够完善，所以蓄热式加热炉的自动控制系统还需要更加仔细的研究。
2.设计方案。
加热炉烧嘴燃烧方案选用脉冲燃烧控制方案，采用独立脉冲燃烧和时序脉冲燃烧二者相结合的方法，烧嘴独立脉冲燃烧，它主要的控制方式是通过一定的计算，得到该区域的热需求量，应用脉宽调制技术来调节系统加热燃烧的占空比，进而控制烧嘴的燃烧时间。
轧钢厂双蓄热式加热炉自动控制系统的优化
２ ｏ １ ３ 年 第２ ８ 期ｌ 科技创新与应用
轧钢厂双蓄热式加热炉 自动控制系统的优化
于 晓 江
（ 唐 山国丰钢铁有 限公 司， 河北 唐 山 ０ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 对－ Ｉ － ￣ ６ 金 单位来讲 ， 加热炉是其常用的耗 能装置 ， 对于如今的轧钢加热炉功效低和 自动化 能力差的 问题 ， 相 关人 员积极 的探 索研 究 了用 于双 蓄 热式 加 热 炉 的计 算机 控 制 系统 。这个 体 系在 换 向 管控 中使 用 以状 态转 移 为 前提 的调 度 方 法 ， 减弱 了 问题 分析 时 的繁 琐 性 ， 提 升 了体 系的稳 定 性 ， 在 燃 烧控 制 中采 用 了基 于生 产 率 模 型 的 自动调 温控 制 及 空燃 比 自寻优 策略 ， 实 现 了燃 烧优化控制， 从而有效提高 了生产效率。实际运行表 明， 系统运行 可靠、 高效 ， 具有推广价值 。推钢出钢控制等子系统。
３ ． １烧 嘴换 向控 制
过去 的换 向通常 是使 用集 中模 式或是 分段 模 式 ， 这 个方 法 的不 利 点有 如 下的一 些 ： 第一 ， 单一的烧嘴出现问题的话会干扰到总的运作。 第二 ， 在换向 之后会导致煤气以及空气流量的大规模变化。 该体系为了处理面对的 不利点 ， 所有的烧嘴都使用单独的换向装置 ， 所有的燃烧设备间有较 高 的独立 性 。 站 在控 制层 次上 来看 ， 该 项控 制要 有两 大层 次 ： —个 烧 嘴 单独的开展转向以及总体烧嘴转向的调度工作 。这时候 ， 不但有单一 烧嘴的快切阀逻辑动作之类的严谨 的时序联系， 同时还具有调度时期 的人 工 干预要 素 ， 众 多 的要 素组 合 到一 起就 得 到 了一 个 十分 综合 化 的 体系。由于考虑到其运作本身是在不同的状态中开展的， 这时候就获 取了一个将状态转换当成是背景的调度措施 ， 其减弱 了问题探索的繁 琐性 。实 际 的措 施是 ， 先把 烧 嘴结合 具 体 的运作 模式 分 成如 下 的三类 情况 ： 燃烧状态 、 排烟状态 、 转状态。然后 ， 结合不同的状态转换特征 ， 运行 不 同的处理 方 法 。针 对之 前 的两类 来讲 ， 是 通过 布 置好 的周 期决 定的， 具 体 的说 是将 固定 的时 间 当成是 处理 方法 。对 于后 一 种是 由一 些 随机 问题 或 是人 为 活动 导 致 的 ，使 用 以事 件 响应 为 前提 的处理 措 施。 同时， 状态的运行使用令牌环的措施， 如果令牌到达一个烧嘴的时 候， 它进行一次转换。具体的传递路线是由工艺来控制 的。 ３ ． ２掌控 好炉 膛 的气温 参 考文 献 该项控制活动是设备的关键控制活动之一 ， 气温的高低会对刚胚 的品质有一定的干扰。 目 前普遍使用的措施是通过炉温来分段管控 ， ［ １ 】 张凯举， 邵诚． 钢铁 工业加热炉先进控制技 术及其发展阴． 冶金 自动 它的设定数值是 由工作者结合活动步骤来设置 ， 它的不利点有如下的 化 ， ２ ０ ０ ３ ， ２ ７ （ １ ） ： １ １ － １ ５ ． 些： ［ ２ ］ 汤秀琴 ， 陶军 ． 加 热炉 燃烧控 制 系统 内的改进 叨． 控制 工程 ， ２ ０ ０ ２ ， ９ （ ５ ） ： ０ －３ ３ ． 第一 ， 控 制 活 动不 及 时 ， 因为 轧制 活 动 的变 动会 使得 炉 温 出现 非 ３ 常显 著 的变 动性 。 第二 ， 炉温 的设 置并不 是最 合理 的 。 因为各 个 区域 的 温度通常是 以经验来设置的， 所 以在不一样的生产模式下 ， 无法确保 所有区域的温度是最为合理的，同时为 了确保轧制活动有序开展 ， 在 人工设置数值的时候会留有一些余数 ， 其不但导致资源得不到合理的 使用 ， 同时 还会影 响 到材料 的 品质 。
双蓄热式燃烧节能技术的应用
双蓄热式燃烧节能技术的应用马彦珍;李淑琴【摘要】@@ 包钢轨梁厂3#加热炉于2009年进行了大修改造,同时也是公司的节能项目,加热炉改为双蓄热式加热炉,对仪表和计算机系统进行升级,实现了加热炉燃烧系统的自动控制,从1年多的运行情况来看,达到了改造目的,小时产量有显著的提高,钢坯温度均匀,氧化烧损降低,煤气燃烧热效率大幅提高,达到很好的节能降耗效果.【期刊名称】《节能与环保》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】2页(P56-57)【作者】马彦珍;李淑琴【作者单位】包钢(集团)公司生产部;北京蓄之杰高新技术有限公司【正文语种】中文包钢轨梁厂3#加热炉于2009年进行了大修改造，同时也是公司的节能项目，加热炉改为双蓄热式加热炉，对仪表和计算机系统进行升级，实现了加热炉燃烧系统的自动控制，从1年多的运行情况来看，达到了改造目的，小时产量有显著的提高，钢坯温度均匀，氧化烧损降低，煤气燃烧热效率大幅提高，达到很好的节能降耗效果。
1 加热炉大修改造前存在的问题3#加热炉大修前存在的问题如下：（1）炉膛压力大。
炉膛压力大集中反映在生产过程中，出料端炉门冒火严重，出料滚道被动端轴承润滑油烧干，导致滚道运转不好，严重影响正常生产。
（2）炉表温度高。
由于产量要求逐年提高，生产过程中不得不强化烧钢，强化加热带来的后果必然使炉内温度升高，造成炉表温度超标，工作环境恶劣。
（3）原均热段为两侧空气单蓄热烧嘴，换向系统的三通阀离炉顶太近（高度受吊车梁限制）经常把过滤杯及密封圈烧坏，致使故障频繁。
（4）能源消耗量大。
2 加热炉技术改造方案根据加热炉的基本设计条件、要求以及总工艺已确定的轧线进、出料辊道中心线的间距，此次3#炉大修技术改造主要为燃料燃烧系统，炉型及汽化冷却系统做相应改变，其余基本不变。
炉子基础与外部平台个别处做少量必要调整。
2.1 高效蓄热燃烧系统的特点（1）该加热炉改造后采用蓄热式燃烧技术将空气、煤气双预热最高可同时到1000℃以上，蓄热烟气排放温度小于150℃，最大限度地利用了烟气余热，最大幅度降低燃耗。
双蓄热式加热炉炉温控制方法和系统[发明专利]
![双蓄热式加热炉炉温控制方法和系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/89e5b2c8988fcc22bcd126fff705cc1755275fb8.png)
专利名称：双蓄热式加热炉炉温控制方法和系统专利类型：发明专利
发明人：熊正帮,张勇
申请号：CN202111183038.3
申请日：20211011
公开号：CN114015860A
公开日：
20220208
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种双蓄热式加热炉炉温控制方法和系统，包括：燃烧三通阀调节步骤：根据不同的煤气压力值控制加热炉每段燃烧三通阀的起停；煤气阀门调节步骤：通过对压力增量式计算，得到压力的增量值，对相邻时间内三次增量的累加得到煤气阀门前馈控制量，从而控制阀门调节量。
本发明解决了现有的温度PID控制方法针对煤气管网压力波动较大时，无法及时稳定加热炉内煤气的压力。
申请人：上海策立工程技术有限公司
地址：201109 上海市闵行区元江路5500号第1幢B377室
国籍：CN
代理机构：上海段和段律师事务所
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双蓄热式加热炉智能控制系统
双蓄热式加热炉智能控制系统王荣海【期刊名称】《工业控制计算机》【年(卷),期】2009(022)007【摘要】The neutral network algorithm is used to adjust the current work point on the basis,and the fuzzy control strategy is used for the furnace temperature control.By the actual application result it shows that the control strategy is valid to solve the problem of the combustion control for double-regenerative heating furnace.%运用神经网络方法在线建立加热炉当前工况平衡点,在此基础上通过模糊控制策略实现蓄热温度控制,通过实际应用表明该控制策略有效解决了双蓄热式加热炉切换燃烧控制问题.【总页数】2页(P41-42)【作者】王荣海【作者单位】山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部,山东莱芜,271104【正文语种】中文【中图分类】TP3【相关文献】1.轧钢厂双蓄热式加热炉自动控制系统的优化 [J], 于晓江2.国家科技进步二等奖——铸铁材质参数液态在线智能检测和质量控制系统(项目产品为双发智能仪) [J],3.移动机器人双闭环双智能控制系统研究 [J], 朱俊;范红4.智能全站仪双电池供电及双LCD背光控制系统 [J], 刘尧猛;丁忠林;畅卫功5.双蓄热式加热炉控制系统 [J], 张大鹏;张汉斌;杨英华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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ｍａ ｌ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔ ｈｅ ｍｅｔ ｈ ｏｄ ０ ｒｓ ｅｘｃｅｎｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆ ｏｒ ｆｕｒ ｎ ａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ。ｐｒｅｓｓｕｒ ｅ ａｎｄ ｓｍｏｋｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｕｎｄｅｒ
ｖａｒｉｏｕｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．
热，对炉内的温度场影响不大，这就为减小钢坯断面温 个流量调节阀。加热炉没有设置常规烟道，而通过４台 差 、提高钢坯加 热质量提供 了可能。然 而，双 蓄热式加 排烟风机（空烟和煤 烟各 ２台）进行 强制排 烟。炉子本
热炉也是一个带有非线性 、强耦合 、时变性 、滞后性和不 体的水梁和立柱采用净环水冷却。
进行控 制并 加 以优 化 。实践表 明 ，该 方法 在各 种工况 下均 能 同时对 炉温 、炉 压 、排烟温 度进 行 良好 的控 制 。
关键词 ：双蓄热 控制策略 全分散 流量 温度
中图分 类号 ：ＴＰ２７３
文献 标志 码 ｉ Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ａｓ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｌ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｄ ｄｏｕｂｌｅ—ｒｅ－
炉膛压力造成很大 的冲击 。调节排烟量来 控制炉膛压 力的同时会影响排烟温度 ，而调节排烟量来控制排烟温 度 的同时会影响炉膛压力 ，因此 ，控制起来 十分困难。
《自动化仪表》第 ３１卷第 ９期 ２０１０年 ９月
３３
双 蓄热式加热炉燃烧系统控制策略的研 究 申 江 ，等
ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｉｓ ａｎａ ｌｙｚｅｄ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｍｅｔ ｈｏｄ－ｆｕｌｌｙ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｈａｎｇｅｏｖｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ａ ｌｌ ｔｈｅ ｂｕｒ ｎｅｒｓ ｏｆ ｆｕｒ ｎ ａｃｅ；ａｎｄ
２ 控制策略分析
预热段上部 的工 艺控 制原 理如 图 １所示 ，其 余 ７ 段与之相同。燃烧 系统控制 主要包括蓄热式烧嘴换 向 控制 、炉膛 温度控制 、炉膛压力及排烟温度控制等 。这
几个控制量相互之间存在强耦合性 ，即烧嘴 的换向会对
修 改稿 收到 日期 ：２０１０一Ｏ１—２９。 第一作 者 申江 ，男，１９８２年 生 ，２００７年毕 业 于西 南交通 大学 智 能控 制 与仿 真工程研 究中心 系 ，获硕 士学位 ，工程 师 ；主 要从 事 工 业 自动 化 系统 的研 究设计 工作 。
，
并通过调节排烟管道 的烟气流量来 控制炉膛压力 和排
背景 ，针对双蓄热式 加热 炉的控制 方法进 行 了大量研 ．阍沮
究和实践分析 ，提出了一种新 的控制方法 。 １ 工艺 过程描 述
加热炉燃烧系统采用空 、煤气双 蓄热方式 ，全炉分 为预热段 （上 、下 ）、一 加热 段 （上、下 ）、二 加热 段 （上 、
双蓄热式加热炉燃烧 系统控制策略的研究 申 江，等
双 蓄 热 式 加 热 炉燃 烧 系统 控 制 策 略 的研 究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｃｏｍ ｂｕｓｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｄｏｕｂｌｅ－ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ
确定随机干扰等 因素的复杂控制对象 ，其对 炉膛温度 、 压力和排烟温度的控制存在强耦合性 ，采用常规 的控制 方法难 以达到控制要求…。
本文 以某钢铁公 司 ２１５０大型双 蓄热 式加热 炉 为
正 常情况下 所 ， 有烧嘴进行蓄热式燃烧 ，即烧 嘴燃
烧和排 烟这 ２种状 态交 替执行 ， 以 进 行 能 量 交 换 。 加 热炉通过调节各段总管 的空／煤气量来控制炉膛 温度
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｄｏｕｂｌｅ－ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔ ｒａｔｅｇ ｙ Ｆｕｌｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
： ．一
。
下 ）和均热段 （上 、下 ）共 ８个燃烧控制 段 ，共设置 ７Ｏ个 （３５对 ）双蓄热式烧嘴。按照供热配 比，将 ７０个烧 嘴对
ｄｏｕｂｌｅ—ｃｒｏｓｓ ｌｉｍｉｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ。ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ａｉｒ／ｆｕｅｌ ｒａｔｉｏ ｉｓ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ，ｔ ｈｅ ｆｕｒ ｎａｃｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｓｍｏｋｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｆ ｏｒ ｓｍｏｋｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｕｎｄｅｒ ｓｍａｌｌ ｌｏａｄ－ｏｐｅｎｉｎｇ·ｆ ｌｏｗ ｃｕｒｖｅ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆ ｏｒ ｏｐｔｉ－
双蓄热式加热炉通过将空气和煤气预热到 １ ０３０℃ 称分布在加热炉的两侧进行 蓄热式燃烧 ，同一对烧嘴正
以上 ，利用 回收燃烧产物 中的大量余热 ，极 大地提高 了 常运行 时总 是处 于互 补 的状态 （即一个 燃烧 、一 个排
燃气 的利用 率。同时 ，由于进 入炉 内的气体 已经 过预烟共 ４
审 住 ２ 露汗
（中冶赛 迪工程技 术 股份有 限公 司 ，重 庆 ４０００１３）
摘 要 ：以加热 炉燃烧 系统 的工 艺流程 为基 础 ，分 析 大型 双蓄热 式 加热 炉 的 控制 策 略 。全炉 烧 嘴采 用 全分 散 换 向控 制 ，炉 温控 制 采用改 进型 双交叉 限 幅控制 ，动态 修正 空燃 比 ，排烟 控制综 合考 虑炉 压和排 烟 温度两个 指 标 ；同时在 小 负荷 阶段 引入 开 度 一流量 曲线