熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)

1、熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)那樹人1 李賀2張兆華2內(nèi)蒙古科技大學(xué)2北京誠(chéng)人創(chuàng) 毅科技有卩艮公司2013 年4,熱風(fēng)爐燒爐方式現(xiàn)狀系統(tǒng)簡(jiǎn)介系統(tǒng)特點(diǎn)案例分析結(jié)語1前言鋼鐵工業(yè)是支撐我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也 是高能耗、高排放的行業(yè)，其能耗占國(guó)民生產(chǎn)工業(yè)能源消耗 的17%左右，而其中煉鐵工序能耗又占了鋼鐵能耗的70%左 右；故而，在當(dāng)下經(jīng)濟(jì)形勢(shì)嚴(yán)峻，企業(yè)追求高效、低耗生產(chǎn) 的狀況下，有效降低煉鐵工序的能源消耗對(duì)于降低產(chǎn)品成本、 提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、在國(guó)家節(jié)能降耗政策框架內(nèi)的平穩(wěn)生產(chǎn)具 有重要的作用。nr在整個(gè)煉鐵工序中，高爐高風(fēng)溫具有降低焦比燃耗，增 加噴煤數(shù)量效果，以及生產(chǎn)成本等作用，是煉鐵

2、節(jié)能的重要 技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)溫每提高100C,可降低焦比3%5%。此 外，高爐熱風(fēng)爐燒爐過程中高效利用高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等 鋼鐵企業(yè)中的二次能源，又具有能源循環(huán)利用的作用，有利 于整個(gè)鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排。2熱風(fēng)爐燒爐方式現(xiàn)狀由于熱風(fēng)爐是一個(gè)非線性、滯后系統(tǒng)，影響熱風(fēng)爐的因素 有很多，并且各種因素相互牽制，因此導(dǎo)致它的控制過程非 常復(fù)雜，很難用精確的數(shù)學(xué)模型描述。傳統(tǒng)的熱風(fēng)爐建模方 法，缺乏靈活性及應(yīng)變性，很難勝任復(fù)雜的系統(tǒng)控制。目前 國(guó)內(nèi)熱風(fēng)爐燒爐現(xiàn)狀及存在的問題主要有：(1) 人工燒爐成本高、波動(dòng)大人工燒爐成本較高，而且當(dāng)影響因素發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，人工操作反應(yīng)不及時(shí)，拱頂溫度波動(dòng)大，致使熱風(fēng)爐

3、蓄熱能力 不足，影響高爐風(fēng)溫的穩(wěn)定。(2) 基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)不合理基礎(chǔ)自動(dòng)化過程控制器需要投入相當(dāng)大的工程費(fèi)用，不同類型的軟件和用戶接口，使整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)困難。2熱風(fēng)爐燒爐方式現(xiàn)狀(3) 數(shù)學(xué)模型過于復(fù)雜滯后傳統(tǒng)的熱風(fēng)爐燒爐數(shù)學(xué)模型是通過計(jì)算所需的煤氣流量和助燃空氣流量，來滿足熱風(fēng)爐格子磚的蓄熱能量，但由于 熱風(fēng)爐的燃燒過程是一個(gè)連續(xù)動(dòng)態(tài)變化過程，故而控制的主要困難是不能及時(shí)得到控制作用的反饋信息，等到控制效果 型計(jì)算的數(shù)據(jù)來源以及計(jì)算的結(jié)果不能有效的反應(yīng)到當(dāng)時(shí)的 熱風(fēng)爐狀態(tài)上。通過輸出體現(xiàn)時(shí)，控制強(qiáng)度往往已經(jīng)失去作,從而使得模熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)7/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司3系統(tǒng)

4、簡(jiǎn)介熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)8/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司3系統(tǒng)簡(jiǎn)介系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 框 架數(shù)據(jù)規(guī)則庫規(guī)則庫數(shù)據(jù)挖掘 系統(tǒng)自學(xué) 習(xí)煤氣 流量助燃空 氣流量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫推理機(jī)熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)9/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司3系統(tǒng)簡(jiǎn)介本系統(tǒng)分為服務(wù)器端和客戶機(jī)端兩個(gè)部分：(1) 客戶端主要負(fù)責(zé)熱風(fēng)爐參數(shù)的修訂以及熱風(fēng)爐燒爐一 停爐的控制。(2) 服務(wù)器端主要負(fù)責(zé)熱風(fēng)爐數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化，并建立專家系統(tǒng)知識(shí)庫。通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算出所需的煤氣流量和助燃空氣流量，使熱風(fēng)爐格子磚的蓄熱量滿足熱風(fēng)溫度和流量的要求，并通過OpcServer將控制信號(hào)輸出給現(xiàn)場(chǎng)PLC設(shè)備。通過現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的反饋不斷進(jìn)行優(yōu)化

5、，使熱風(fēng)爐燃燒效果達(dá)到最佳。人機(jī)界面整體圖詢，可對(duì)燒爐的 歷史狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和分析，其人機(jī)界面友好，方 便操作和管理。系統(tǒng)可以對(duì)單個(gè) 爐子進(jìn)行特性設(shè) 定，還包含了對(duì) 歷史記錄的查熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)13/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司3系統(tǒng)簡(jiǎn)介熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)14/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司3系統(tǒng)簡(jiǎn)介熱風(fēng)爐自動(dòng)燒爐系統(tǒng)控制參數(shù)設(shè)定1 - 1300拱頂目標(biāo)設(shè)置I i3oo煤豈閥位饒爐時(shí)何49 %71482 m3/h 八空f圧力7.193 m/h 煤L Irg 煩氣圧力12.8 kPa廢氣420卿卑何設(shè)龍| 140- 壓力下pr 煤氣圧力上IR4.5_ 268送風(fēng)時(shí)何空蠱比59

6、分鐘0 分鐘1.69一號(hào)爐二號(hào)爐:1三號(hào)爐1整體圖史記空氣閥位設(shè)定通過設(shè)定相應(yīng)的拱頂 溫度和廢氣溫度，來 實(shí)現(xiàn)對(duì)燒爐過程的自 動(dòng)壽徒拯融1220 c切入熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)15/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司3系統(tǒng)簡(jiǎn)介熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)16/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司3系統(tǒng)簡(jiǎn)介熱風(fēng)爐自動(dòng)燒爐系統(tǒng)逮廠一號(hào)爐I二旻炬廠三號(hào)爐歷史記錄|2012-12-27吋何煉氣空氣拱頂広氣畑T対問1004151013541831314416143202045437557274130741914430319532256092913Q640S13510440503525522313064131392

7、060051538536劄130741914330721545618613134101391084052732534221314414143210035499656503131541814531L20543825827013161381124054690551121315L?140404405101241414L324平均536365580013104191443沖平均5593658462131240813710全天平均53273562491311414141號(hào)爐二號(hào)爐三號(hào)爐整體圖0史記:退出歷史記錄查詢界面圖該模塊可以記錄 每天每座熱風(fēng)爐的拱頂溫度和廢氣溫度、nr空氣流量和煤氣流量的變化趨勢(shì)

8、，也可以查詢歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)每座熱風(fēng)爐一天的數(shù)據(jù) 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較。熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)17/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司5舉例分析(1) 抗擾動(dòng)性強(qiáng)。在煤氣壓力、煤氣成分、煤氣和助燃 空氣溫度、壓力發(fā)生較大變化時(shí)，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)空 燃比進(jìn)行調(diào)整適應(yīng)，大大減少拱頂溫度大幅度波動(dòng)的幾率。(2) 控制精度高。操作人員將拱頂溫度和廢氣溫度目標(biāo) 輸入系統(tǒng)后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使熱風(fēng)爐達(dá)到規(guī)定 的拱頂和廢氣溫度。(3) 界面友好，開放性強(qiáng)，控制參數(shù)可由現(xiàn)場(chǎng)操作人員 隨意修改?？蓪?duì)每一座熱風(fēng)爐的燒爐數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)匯總 和歷史查詢。(4) 實(shí)現(xiàn)燒爐全過程的全自動(dòng)控制，在燒爐過程中具備 安全連

9、鎖功能，可大幅度減輕了現(xiàn)場(chǎng)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在國(guó)內(nèi)某廠1800m3級(jí)高爐熱風(fēng)爐上進(jìn)行實(shí)測(cè)，在煤氣壓力波 動(dòng)比較大(5-10Kpa)的情況下，拱頂溫度波動(dòng)幅度控制在fnr標(biāo)10C以內(nèi)，廢氣溫度控制在目標(biāo)15C以內(nèi)。關(guān)鍵參數(shù)波動(dòng)趨勢(shì)i熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)20/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司5舉例分析爐號(hào)時(shí)間廢氣拱頂煤氣空氣12012-12-26 0:004141296496845681112012-12-26 6:134141299482635496812012-12-26 10:144151315521085640812012-12-26 14:15415130749387582591201

10、2-12-26 18:154161314528805468212012-12-26 22:144161314510135418312012-12-27 2:164131306503525522312012-12-27 6:134141314527325342212012-12-27 10:174131315546905511212012-12-27 14:174131317526425587812012-12-27 18:154131312488495595512012-12-27 22:1641313195289258051實(shí)驗(yàn)熱風(fēng)爐48小時(shí)燒爐記錄熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)22/17北京

11、誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司5舉例分析智能燒爐和人工燒爐兩天結(jié)果的對(duì)比A?(3)在全關(guān)混風(fēng)閥的情況下可保持前后期風(fēng)溫差在4(TC以內(nèi)。燒爐類別高爐風(fēng)量 (m3/min)高爐風(fēng)溫(C)混風(fēng)前 風(fēng)溫 (C)平溫 爐頂C 風(fēng)拱 熱堀度熱風(fēng)爐平均 最終廢氣溫 度(C)備注人工燒爐3408120012031283360人工燒爐3466119712011281361全關(guān)混風(fēng) 閥1平均34371198.512021282361智能燒爐3367121312251309413開混風(fēng)智能燒爐3381121512281313412閥，保持平均337412141226.51311413風(fēng)溫恒定(1)智能燒爐拱頂溫度上升29C

12、,廢氣溫度上升52C,風(fēng)溫上升15C。智能燒爐節(jié)約煤氣情況噸鐵風(fēng) 量(n?)風(fēng)溫(/C)高爐煤氣 eg量(%)高爐煤 氣熱值 (kJ/m3)煤氣消 耗定額 (GJ/t)IrrP風(fēng)1C風(fēng)溫 的煤氣消耗定額 (J/(n?C)人工燒爐117411892636572.611.87智能燒爐120211822434082.39L681節(jié)約煤氣率8.3%1().()%用一個(gè)熱風(fēng)爐進(jìn)行了節(jié)約煤氣對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將拱頂和廢氣燒到相同水平，實(shí)測(cè)結(jié)果證明，應(yīng)用智能燒爐系統(tǒng)可節(jié)約煤氣消耗定額&3%。熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)26/17北京誠(chéng)人創(chuàng)毅科技有限公司6結(jié)語III(1)熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)以爐頂溫度和廢氣溫度為控制目標(biāo)，對(duì)熱風(fēng)爐燒爐過程進(jìn)行自動(dòng)尋優(yōu)控制。III(2 )熱風(fēng)爐全自動(dòng)智能燃燒控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)提高風(fēng)溫2030C。按提高風(fēng)溫20C可降低2kg焦比計(jì)算，噸鐵可降低成本35元, 一個(gè)年產(chǎn)300萬噸生鐵的企業(yè)，年可降低成本90