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 。

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。

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。

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。

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。

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。