冶金加熱爐中燃燒優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用范文

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摘要：在我國(guó)目前的冶金工業(yè)發(fā)展過程中，加熱爐主要是將鋼坯通過加熱技術(shù)軋制成鍛造溫度的設(shè)備，如果與軋鋼工序進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，加熱爐鍛造工藝的耗能量幾乎可以占據(jù)軋鋼總體耗能量的50%以上，由此可見，研究和分析如何通過有效的手段實(shí)現(xiàn)加熱爐節(jié)能作業(yè)對(duì)于提升整體的熱效率具有重要意義。文章以此為出發(fā)點(diǎn)研究了燃燒優(yōu)化控制技術(shù)在冶金加熱爐上的技術(shù)應(yīng)用，首先從基本的燃燒優(yōu)化控制技術(shù)原理分析入手；在此基礎(chǔ)之上研究了燃燒優(yōu)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法與節(jié)能運(yùn)行情況；最后針對(duì)性的總結(jié)了燃燒優(yōu)化控制技術(shù)在冶金加熱爐上的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：燃燒優(yōu)化控制技術(shù)；冶金加熱爐；應(yīng)用

現(xiàn)階段，加熱爐燃燒系統(tǒng)的主要功能和作用在于長(zhǎng)時(shí)間保持加熱爐的溫度恒定，加熱爐爐膛內(nèi)的溫度可以持續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定范圍內(nèi)，這是實(shí)現(xiàn)鋼坯在加熱過程中受熱均勻，同時(shí)保持溫度符合鋼坯軋制標(biāo)準(zhǔn)的重要基礎(chǔ)條件；此外，加熱爐燃燒系統(tǒng)可以讓爐內(nèi)的燃燒達(dá)到合理的空燃比，避免由于爐內(nèi)的空燃比過高進(jìn)而出現(xiàn)鋼坯的過度氧化問題，防止出現(xiàn)空燃比過低誘發(fā)的燃料燃燒不充分問題，減少鋼坯軋制過程中的燃料和能源浪費(fèi)。

1燃燒優(yōu)化控制技術(shù)原理（BCS）

1.1BCS概述BCS也就是“燃燒優(yōu)化控制技術(shù)”的簡(jiǎn)稱（以下均用簡(jiǎn)稱）。BCS基本的測(cè)控儀表為基礎(chǔ)，綜合采用了多種不同技術(shù)，其中包含多變量解耦技術(shù)、軟測(cè)量技術(shù)、故障診斷分析技術(shù)、過程優(yōu)化控制技術(shù)、智能調(diào)節(jié)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)技術(shù)等。

1.2BCS技術(shù)優(yōu)勢(shì)BCS技術(shù)具有通用優(yōu)化的特性，可以適應(yīng)不同的燃?xì)忮仩t、負(fù)荷鏈條爐、煤粉爐、燃油爐等等。該種技術(shù)的原理主要是通過降低燃料的整體消耗，其中鏈條爐可以最高降低到10%左右，煤粉爐和CFB可以最高降低到3%左右，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)NOX以及SOX的整體排放量。BCS技術(shù)利用熱效率和熱量平衡理論作為整體的技術(shù)支持。其中燃料的氣體熱平衡和熱效率保持在固定范圍內(nèi)，將煤氣帶入到燃燒裝置后可以保持熱量均衡，排出的煙氣熱量也可以最大限度縮減，減低了氣體在燃燒不完全條件下的熱量損失和熱散損失。通過生產(chǎn)時(shí)間也可以發(fā)現(xiàn)，在空氣過量的影響下，為實(shí)現(xiàn)加熱爐熱效率最大化和熱損失最小化，應(yīng)用BCS技術(shù)具有明顯作用。

1.3BCS核心技術(shù)設(shè)計(jì)方案BCS核心技術(shù)設(shè)計(jì)方案包含了以下幾項(xiàng)技術(shù)。首先是有限條件正確相關(guān)技術(shù)，該技術(shù)主要通過正確關(guān)聯(lián)的儀表測(cè)控信號(hào)處理，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建一個(gè)燃燒效果的自動(dòng)優(yōu)化模型。可以通過各類數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)保證最佳的冶金燃燒狀態(tài)；其次是燃燒效果軟測(cè)量技術(shù)，通過燃燒變量控制及時(shí)反饋燃燒變化規(guī)律；第三，“自尋優(yōu)”滾動(dòng)優(yōu)化技術(shù)，該技術(shù)是通過多維度梯級(jí)操控極值的方法搜索燃燒效果的最佳變量，控制最佳的風(fēng)燃比和水位情況，通過滾動(dòng)優(yōu)化的方式可以實(shí)現(xiàn)燃燒裝置的最佳狀態(tài)持續(xù)保持；第四，故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)，該技術(shù)顧名思義是完成在線的工藝技術(shù)故障分析和操控；第五，智能調(diào)節(jié)觀測(cè)控制技術(shù)，通過非線性控制和預(yù)測(cè)控制的結(jié)合實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別和決策。

2燃燒優(yōu)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法與節(jié)能運(yùn)行分析

2.1BCS燃燒優(yōu)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法BCS燃燒優(yōu)化控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法包含以下兩種，首先是多變量爐溫控制系統(tǒng)，分段形式的溫度調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制主要采用了節(jié)能模型、煤氣的優(yōu)化控制、溫度控制算法、換熱器保護(hù)控制等幾個(gè)模型[1]。其中，針對(duì)溫度的調(diào)節(jié)控制主要是在規(guī)定的溫度控制點(diǎn)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可以有效提高溫度控制的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度；其次是空氣量?jī)?yōu)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了比值控制算法回路，在回路中綜合包含了風(fēng)量的優(yōu)化、空燃比控制、時(shí)機(jī)控制等模型，可以計(jì)算出最佳的空燃比，繼而調(diào)節(jié)空氣閥門。

2.2BCS燃燒優(yōu)化控制技術(shù)節(jié)能運(yùn)行分析BCS的多維優(yōu)化控制具有良好的節(jié)能效果，可以在保障燃燒裝置穩(wěn)定的情況下維持輸出負(fù)荷穩(wěn)定，因此BCS始終都是以燃燒能耗合理控制為基礎(chǔ)，最大限度提升燃燒效率，減少能源浪費(fèi)。在冶金作業(yè)過程中，當(dāng)燃料揮發(fā)份、含水、低位發(fā)熱值等產(chǎn)生變化時(shí)，BCS始終都在尋找最佳的助燃風(fēng)量匹配值，以此來(lái)減少能量的消耗。BCS的自動(dòng)控制回路可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制和優(yōu)化運(yùn)行，長(zhǎng)期可以將自動(dòng)控制效率維持在98%左右。通過冶金加熱爐的全自動(dòng)化控制和穩(wěn)定運(yùn)行，可以極大的降低運(yùn)行操作者的勞動(dòng)工作強(qiáng)度。

3燃燒優(yōu)化控制技術(shù)在冶金加熱爐上的應(yīng)用

3.1通用燃燒機(jī)理分析燃燒效率高低直接反應(yīng)了能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)化的整體水平，在冶金生產(chǎn)加工作業(yè)過程中，燃燒效率直接體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益情況。在冶金生產(chǎn)過程中，不同的燃燒器械運(yùn)行都基本符合相同原理。空氣量與燃燒效率有直接關(guān)系，空氣量的不足會(huì)導(dǎo)致燃燒不充分進(jìn)而降低燃燒效率；但是空氣量過多也會(huì)導(dǎo)致隨煙氣排出的熱量過多增加，降低經(jīng)濟(jì)效益。通用燃燒機(jī)理就是燃燒效率與空氣量之間的關(guān)系模型，通過尋找最佳的空氣量并始終維持在該水平范圍內(nèi)，可以保證燃燒效率最佳。

3.2加熱爐優(yōu)化燃燒控制模型部分具有較為豐富操作經(jīng)驗(yàn)的人員可以依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有的條件來(lái)判斷冶金加熱爐內(nèi)溫度的變化趨勢(shì)，并以此為依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的操作內(nèi)容，逐步將燃燒狀態(tài)控制到最佳點(diǎn)是可以有效提升燃燒效率，降低能耗。即便偶爾可能會(huì)超過燃燒最高點(diǎn)但是也可以快速調(diào)整。但是如果操作人員實(shí)際工作狀況波動(dòng)較大，自然很難憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)隨時(shí)調(diào)整冶金加熱爐。無(wú)法滿足長(zhǎng)期的加熱爐運(yùn)行最佳狀態(tài)的目標(biāo)。該模型具有兩個(gè)突出特點(diǎn)，首先是智能化特征明顯，無(wú)論起始狀態(tài)的最大值如何波動(dòng)，都可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化整合；其次，可以達(dá)到任意的尋優(yōu)精準(zhǔn)度標(biāo)準(zhǔn)。BCS模塊如圖1所示。

3.3基于自尋優(yōu)算法的燃燒優(yōu)化控制方案BCS基于自尋優(yōu)算法的燃燒優(yōu)化控制方案應(yīng)該關(guān)注風(fēng)量的控制點(diǎn)問題，保證在經(jīng)驗(yàn)配比狀態(tài)下基本風(fēng)量可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，更新的過程中可以以最佳的風(fēng)煤比為依據(jù)；其次，在全自動(dòng)控制的狀態(tài)下也需要通過適當(dāng)?shù)娜斯じ深A(yù)來(lái)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)；最后是來(lái)自于優(yōu)化風(fēng)量控制的要求，也就是可以在任意條件下完成最佳的工況操作方案。在正式啟動(dòng)風(fēng)量?jī)?yōu)化后，可以進(jìn)一步減少助燃風(fēng)量的操作步驟，以優(yōu)化模型為依據(jù)判斷最佳的優(yōu)化時(shí)機(jī)，有利于系統(tǒng)自動(dòng)風(fēng)量?jī)?yōu)化作業(yè)的完成，當(dāng)然也可以通過人工啟動(dòng)完成優(yōu)化。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，燃燒優(yōu)化控制技術(shù)應(yīng)用于冶金加熱爐大大提升了燃燒效率，提升了整體的自動(dòng)化控制水平，有利于降低能耗，提升整體的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)在冶金生產(chǎn)過程中的應(yīng)用凸顯了技術(shù)合理性，保障了冶金加熱爐運(yùn)行的可靠和穩(wěn)定，通過完備的監(jiān)測(cè)手段提升了燃燒控制方法的科學(xué)性，可以完全滿足軋鋼生產(chǎn)的日常需要。該技術(shù)的應(yīng)用具有廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]董曉軍，王安龍.BCS燃燒優(yōu)化控制技術(shù)在蓄熱式加熱爐上的應(yīng)用[J].軋鋼，2017，34（03）：92-94.

作者：龔鑫成 單位：江陰興澄特種鋼鐵有限公司