智能燃燒控制系統(tǒng)在板帶加熱爐的實踐

智能燃燒控制系統(tǒng)在板帶加熱爐的實踐摘要：加熱爐智能燃燒控制系統(tǒng)根據(jù)入爐坯料信息，通過實時控制爐內(nèi)燃燒氣氛，動態(tài)優(yōu)化加熱制度，適應煤氣壓力頻繁波動需要，在滿足軋線產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，保證了坯料的加熱溫度均熱性與頭尾溫差均勻性，實現(xiàn)全自動控制燒鋼。關鍵詞：加熱爐爐溫設定優(yōu)化控制龍門鋼鐵有限責任公司軋鋼廠精品板帶加熱爐由河南某廠承建，并于2018年2月投產(chǎn)，該爐型為空、煤氣雙預熱蓄熱式、端進側(cè)出步進加熱爐，有效尺寸46m*8.6m，四段燃燒控制，燃料為高爐煤氣，坯料規(guī)格7900mm*165mm*280/350/410/530mm原電控系統(tǒng)由上海浦馬設計制造，該線設計生產(chǎn)能力120萬噸。一、存在問題及原因公司在產(chǎn)線布置上由于煉鋼2#連鑄與板帶產(chǎn)能不匹配、軋鋼產(chǎn)能大于煉鋼存在冷熱坯混裝入爐情況，生產(chǎn)節(jié)奏變化頻繁，目前板帶加熱爐控制中、以前的PID控制很難適應多變的加熱爐工況；公司煤氣熱值范圍在3.1-3.8MJ/m3,高爐煤氣壓力在7-13KPa之間，煤氣熱值、壓力波動大，燃燒溫度控制不均勻、加熱溫度波動大、影響產(chǎn)品質(zhì)量（三點差）、氧化燒損較高（1.23%）；操作人員對不斷變化的工況調(diào)節(jié)不及時、操作精準度不夠、使得四段空、煤氣量配比（空燃比）不能實時保持在最佳配比，燃料消耗較高，工人勞動強度大，不利于鋼坯均勻加熱以及出鋼溫度的穩(wěn)定控制；二、實施方案增加加熱爐智能化燃燒二級系統(tǒng)：智能燃燒二系統(tǒng)主要用來對加熱爐爐溫設定值進行優(yōu)化計算，實現(xiàn)爐溫和燃耗量的優(yōu)化控制。在滿足軋線產(chǎn)量和加熱質(zhì)量的條件下，盡量使坯料出爐溫度最準，截面溫差最小，氧化燒損最小。該二級系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能包括：數(shù)據(jù)通訊、加熱爐爐內(nèi)坯料跟蹤、操作畫面和爐溫優(yōu)化控制模型（建立坯料數(shù)據(jù)信息、坯料溫度、計算熱工模型、爐溫設定值管理、延遲策略、軋制溫度反饋控制、停爐策略、離線模擬計算模型）等。該系統(tǒng)報據(jù)加熱爐一級系統(tǒng)傳上來的坯料上料情況和設備運行狀態(tài)信號跟蹤爐內(nèi)每一塊坯料的位置并形成當前爐內(nèi)坯料的分布圖，從而用加熱爐熱交換數(shù)學模型計算爐內(nèi)每一塊坯料的熱狀態(tài)并且根據(jù)這些信息計算出最佳的燃燒控制段溫度設定值（通過黑匣子測試校證調(diào)整）以及最佳的加熱爐產(chǎn)量，結(jié)合模糊PID參數(shù)控制，最終實現(xiàn)加熱爐二級系統(tǒng)自動燒鋼。增加爐煙氣檢測系統(tǒng)：增一套加熱爐氣氛分析系統(tǒng)，用于檢測預熱段、加熱一段、加二段和均熱段的氧氣及一氧化碳含量及NOx組分。借助于巡檢式煙氣氣氛分析系統(tǒng)，可實現(xiàn)最優(yōu)空燃配比。該系統(tǒng)通過在各段空氣/空煙集氣管上取樣，在排煙過程中進行采樣，通過電磁閥閥門組的切換檢測不同控制段的煙氣殘氧和二氧化碳情況，并將檢測的煙氣中殘氧含量值傳輸至處理單元，處理單元根據(jù)殘氧含量反饋控制各段煤氣與空氣的流量調(diào)節(jié)閥，以達到實現(xiàn)最優(yōu)空燃配比的效果。一級系統(tǒng)優(yōu)化：本次改造硬件部分：充分利用現(xiàn)有一級硬件設備，將根據(jù)燃燒工藝控制的需求優(yōu)化現(xiàn)有自動燃燒控制程序，達到自動控制爐溫和爐壓的目標（W30Pa），實現(xiàn)空燃比的自動匹配，降低操作工的操作強度，減少人為因素的干擾。同時新增3套操作員站，對HMI操作畫面進行調(diào)整并優(yōu)化一級燃燒控制程序，實現(xiàn)爐溫自動控制功能、爐膛壓力控制功能和換向自動控制功能。三、實踐應用該智能燃燒控制系統(tǒng)自2020年四月在板帶加熱爐投運，隨機對6-8月份記錄導出數(shù)據(jù)進行抽檢、結(jié)果見下：該控制系統(tǒng)通過對爐內(nèi)鋼坯溫度進行實時跟蹤，通過畫面展示各鋼坯的位置、模型預測溫度、升溫曲線，在出爐后進行比對和偏差統(tǒng)計，據(jù)此自動修正溫度場模型數(shù)，自動生成相關統(tǒng)計報表（建立坯料數(shù)據(jù)信息）；檢測指標：頭尾溫度W10°C、命中率80%日期ft間段總柵理趣次尾溢養(yǎng)E土LO'C茁ft常中車2D2D-T-1]5=□D-2L：DO刃4?5280?2別5020-1-2】5l!ClO-ELi005DB2-Q?80.1Ki202D-T-300.0Ch6i00323259SO.L9K2020-T-4?.4未連琥生產(chǎn)少卜時^DZO-T-S0CH1&IDD別32270O.21N2D2D-T-fi]2eClO-LSi0030986.73i2D20-T-T0CH15；00泗S6.51SH?D20-T-8】比□□-￡3:DD-10037393.25N?02D-T-gLSe0Ch25iDD3SS孫娥峨2O2CH7-1O15；00-21；004333913D-3D%202D-7-11h□□-7!：DD468心1[1肉2D20-T-1200-L9i0036632488.52S202l>?-n00-20i0039?已1SE-B9K202TF7-K7=□IPLB：DD399和35.71K2D2D-7-15]2tCIO-L810042S3fil84JBH55.孕則該控制系統(tǒng)通過具備參數(shù)自適應能力的預測控制算法，克服煤氣壓力熱值波動，實時精準調(diào)節(jié)各段爐溫，確保準確達到目標出鋼溫度；檢測指標：實際鋼溫與目標±10C、命中率90%」也時可段齟刼訶社玄撥2D2D-?-Lfi&ion-i5i00勺凸303別?3鬲202D-7-L718：on-23-001附L8091.845(2D20-7-LBDeDCH0S00212朋53-BT?EDZD-7-L9LBeDO-23!0D2T：5256佩眥202D-7-2D鳳0i>2LOO325那91L4夠2DZD-7-21610D-12E00237214如.30W2D2D-7-22LD；DCF15；0D28025992.50*2D20-7-231510D-20r00255230和2曲2020-7-2^IS：0D-23=0035231S血幽2D20-?-25ODiDO-Bi00膽咅3202020-7-26NsOLH20：DO3553202D2D-T-2?hDi>T(00333377ZD2D-7-EB厲Ou-iSi00価3&12D2D-7-2B3；0i>9；00頂3929B.OO*2DZD-7-3D4iOD-lOi003-12313刃.52K2020-7-31LH；DO-23；0D3TL369的M罰即?冊該控制系統(tǒng)通過精準檢測并控制爐內(nèi)各段氣氛，優(yōu)化空燃比（空燃比自學習控制模型功能），記錄相關數(shù)據(jù)，生成相關統(tǒng)計報表；

檢測指標：爐內(nèi)氣氛2%-4%、命中率±85%?Hl囘匿 預趨段筑魏〔溫-馮、一Ml齷會童131-10二U髓含童f2K-4lO.ICij.Ci：iKIK.i>：?202&-trlb2C2G-€-17ZQE0-6-1B13;15-00-19;Ci>21：6l1BDOODIQCi0C<9Z70SE7.59K取1縞姓JM時ZOgiHrl'J7:93.CGKBB12SK90.30S100.購2CCfi-fir2OL5：i：i：i-2L:oo9T.1419B.52J492.1*9ZG2C20ZO-6-2110:Ij：|-S：oo1QU.00H9T-2B107-醐202〔Tr匹15:&j-a；DOmoosBEL5GK廚皿9L5S2Ci2(Hr23OO；Ci>6cOO葡.那9SL29KES.*裁99_53t2QGD-G-245；c>lhQO90」對99.05Jt91.19KICO.COS2ffi0-b-2516:00-22:(1085.COSB&.29S&1.19N98.5用202(H6-2h17:W-38:叫91皿9E-10SK.5TO97.62K202卜fir貯LE：W-22：OO93.5iTiLOOlqm5L.67S91.*31ZDE0-6-ZS11!M-17:oo95.2?肌対*ES.M瑯5M202(Htr2912:&J-18:OO9T.88S弧鋤礙皿9t9?t2Ci2fi-￡r3O謝CCT業(yè)dogq.潮95l4HKE6.*戲siBn9L3395.19W.29皈TW該控制系統(tǒng)采取延遲策略，實現(xiàn)待軋優(yōu)化控制，根據(jù)鋼坯規(guī)格以及待軋時間，計算出各段的降溫幅度并防止過燒和加熱質(zhì)量降低。檢測指標：氧化燒損目標減低±7%筑也規(guī)也基準值栓測環(huán):小投適后鏟：加 乞心2D2D-4-U 石2D2D-5-1P 石2Din-p-lp .5117fiAJtB _ (1.1769-1.QS96)/L1769*1QOX=T.4173^1.0陽隅該控制系統(tǒng)實現(xiàn)以坯料溫度為目的的智能化二級加熱工藝指導，要求系統(tǒng)各模塊聯(lián)動、根據(jù)所提供的工藝出鋼溫度，合理設定/調(diào)整加熱爐各段溫度，爐內(nèi)氣氛；實現(xiàn)一鍵燒鋼，檢測指標：自動化率＞95%目勃化按運丄日期2021VB-12021VB-2203Q-B-320206-4一逼按運率96,79K96,3PK100%96-77%二爲按運率95.OLS95.03S100S9&?77S日期202>6-16202>6-1?ZQ30-&-1EZQ30-&-15_舉腿率SB.80X1妣57.3^淑Q部二怨撩運率g生eoftg生o無97,63%99.4ZN2020-&-557.02^沏.83S2020-G-20&9.1SW93-73X2020-&-G汛07\沏.07S202O-G-21汨■。品99.GK202i>B-71QQ%1D0N202>&-22B7.14：%g慘202i>B-a93.04%9B.94%202>&-2399.￡哉99.血2030-B-99比26%99.26S2030-&-Z4100SLQP%2QEQ-6-101QX100N20Z^r&-Z5100SLQP%2020-6-11100\100K2020-6-26汨?0泳嘰09K2020-6-12I!-.-!■■9B.09S202O-6-2T&Bu53H9乩59K2020-6-139乩5聆55.53S202i>6-2B93.日歸91.BOft96,E.6S96.66S202i>6-2&100KLOCi\2QEQ-6-1597.SB^97.aas2030^6-3097.01%9巴DM9乩D冊i四、結(jié)束語該智能燃燒控制系統(tǒng)項目通過在板帶加熱爐的實踐應用，實現(xiàn)了對該加熱爐全爐燃燒狀況進行實時監(jiān)控，通過對各段燃燒進行自動控制，自動調(diào)節(jié)各