加热炉二级模型与能耗评价系统.docx

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1、绿动将来2010年高校环保科研应用技术项目支持安排申报表项目编号：项目名称：加热炉二级模型与能耗评价系统单位名称：安徽工业高校项目负责人：陈光联系人：陈光联系电话：13955556807E-mai1.:redpartv2002yaho。二。一O年10月20日填写中华环境爱护基金会制项目申报人状况:项目负贡人姓名陈光性别男年龄46学历/职称博士工作单位安徽工业高校能源与环境探讨所地址（邮编）皖马鞍山湖东路59号，243002电话/传真05552311862申报项目担当主体：口个人“集体名称：能源与环境探讨所项目主要探讨人员（姓名、性别、年龄、学历、职称职务、单位）姓名性别年龄学历职称雎位顾明言女

2、45博士教授安徽工业高校钱付平男34博士副教授安徽工业高校江青阳男34博I:讲师安徽工业高校李智虎男26硕士助工安徽工业高校谢庆举男硕士助工安徽工业高校赵贺芳女硕士助工安徽工业高校张彪男学士助工安徽工业高校杨婷女学士助工安徽工业高校申报项目状况,项目起止时间2008/102011/11项目经费来源（包括社会支持）南京深大公司项目已有经费数119万项目创新类型4原始创新口集成创新口引进汲取再创新项目完成时的应用类型口形成自主研发实力口形成规模生产实力4局部试点示范较大范围推广应用项目内容摘要（3000字左右）（包括1.项目的必要性及需求分析；2.国内外技术现状、发展趋势；3.项目目标及主要指标和

3、实施方案；4.经济、环境效益；5.项目探讨的支撑条件6.其他须要说明的问题等。）1.项目的必要性及需求分析我国钢铁产量已达6.5亿吨，加热炉能耗每年超过2000万吨标煤，加热炉效率平均不到54%,影响效率的因素除了结构之外还有操作因素。加热炉二级模型与能耗评价系统是针对优化操作而建立的在线计算机限制与评价系统，该系统的应用，干脆节能可实现3%,间接节能4%0干脆节能是通过优化操作干脆节约煤气和电,，间接节能是通过精确限制工况提高合格率和削减氧化铁皮烧损来实现。假如采纳此技术，全国每年可节约140万吨标准煤，参考国外价格，国内市场容量14亿。2.国内外技术现状、发展趋势1980年，世界上第一个二

4、级最优化系统由法13斯坦因一布特公司与法国索拉克钢铁公司联合开发，较为精确的计算/炉内的钢曲柔热流分布，实现计算机自动限制。工业炉二级优化系统经过不断的实践和完善，在国外的冶金行业制盖率已达到70%。实践充分证明二级模型的应用达到了提高炉了产量:、提高钢坯加热质量、削减氧化烧损、降低能耗的目的.国外的二级限制模型软件总的来说在通信方面较国内更稳定，1.O1.长于罩式炉，斯坦因软件长于加热炉，西门子公司的通信技术稳定。但国外有些公司的数据库臃肿、冗杂,访问速度慢：有些公司的软件在工业炉专业技术支持方面较弱，在线能耗评价更是空白.国内在工业炉计算机二级限制方面起步较晚，多数冶金炉计算机限制处于燃烧

5、限制的第层次。目前二级模型应用率为13“5%：主要为西门子、斯坦因等国外公司产品，有肯定效果：但国外二级限制模型软件与国内装备水平适应差。虽然数学模型的数值模拟探讨比较早，但是能筋实现数学模型的工程实践应用较少。国内有上海宝信、凤凰、东北高校、北京科技窗校等单位有所涉及“-级模型技术在国外已经比较成熟，国内才刚刚起步，还未形成独立的学问产权。在国际、国内钢铁企业竞争日益激烈的大背足下，依据我国钢铁企业的现状，在提高我国钢铁行业的核心竞争力的内在要求下，开发拥有自主学问产权的二级模型显得尤为重要。在过去的十儿年里，随着我国生产冶金工业炉所需设备水平的提高，可调精度的极大改善，特殊是计算机技术的突

6、飞猛进，为二级模型的发展创建了有利的可行条件。3.项目目标及主要指标和实施方案目标：实现在线优化限制与在线能耗评价。主要技术指标Dx误差小于2%；2)、计算时间小于20秒;3)、建模方法与核心模型通用于加热炉：4)、采纳该模型后干脆节能大于3%、间接节能大于4%：实施方案：D建立加热炉钢坯传热模型、能耗评价模型2) 建立P1.C-FS-1.EVE1.3通信构架3) 建立数据库4) 开发界面友好的人机界面技术潞途：本二级限制模型提取热工工艺思想，深化了解各生产工艺因素的影响以及各相关因素的整合方式，充分利用现有的技术和资料的条件卜结合现场的生产技术和工艺阅历，提出采纳数据挖掘技术、热工建模和工业

7、忒验集成化方法。依据传热理论并结合工业试验建立钢坯的热工模型，对工业炉内钢坯温度场、流场进行数值模拟分析，以求出钢坯最优的加热轨迹、对其加热工艺进行优化。I）、针对系统存在岩大st的生产数据，提出r对工业炉海址数据处理的新方法，实现了数据的特征提取、数据分析和大样本量模型修正，建立了有效的优化数学模型，为冶金工业炉模型的探讨开拓了新途径。2）、依据传热学理论，开发r车靠的二级在线限制模型，并用该模里模拟结果和黑匣子试验进行对比，验证模型的牢靠性，然后用该模型对该加热炉各工况进行数值模拟，并在此基础上建立炉温优化模型。3）、通过工厂调试对模型的精度和普适性进行分析探讨，从而使限制模型计算的稳定性

8、和精确性大幅度提高，为现场技术人员确定合理的工艺参数，制定合理的温度制度供应了良好的工具，并为开发新钢种的限制模型供应了依据.二级模型功能如下：（1）板坯温度跟踪（热工）功能（THE）计算炉内每块受跟踪板坯的平均、芯部、表面的实时温度，为设定值限制功能（CT1.）供应计用炉内各区设定值的热工数据，板坯入炉时的温度值作为该功能首次计算的输入数据.（2）生产节奏功能（RRT）确定炉内每块板坯的在炉时间，板坯在炉内时间的计算考虑加热炉实力、轧机实力以及当前工作状况和由操作人先设定的生产延时，计算的时间包括：剩余在炉内时间（考虑/不考虑延时）、在炉内已过去的时间、在有用区域的预料停留时间、到达每区段末

9、端的预料时间，这些计算的时间用于选择加热曲线或计算区段温度设定值。此功能的触发条件是炉内状况改变（装钢、板坯步进、出钢）或者没有这些事务时每分钟执行一次。（3）主动生产节奏功能（ACT）依据加热炉和板坯的热工性能以及板坯的加热要求计算板坯在炉内当前最快的移动速度以达到加热炉最大的生产实力，同时计算最佳出炉节奏和步进节奏。由于不同尺寸、不同初始状况,不同钢种的板坯的加热目标不同，该功能必需能够使全部板环被加热到尽可能接近要求的目标，同时必需考虑以下限制：耐火材料允许的最大温度、耐火材料温度允许的最大上升率、板坯表面允许的最大if1.度、每区段燃料的最大流量“（4）优化加热曲线功能（OHC）在线计

10、算每块板坯到达每区段末端的目标温度并据此确定加热炉的加热策略,计兑在该块板坯入炉时进行，计算的依据是:钢种、板坯尺寸、板坯出炉目标温度、板坯入炉温度、预料在炉内时间以及每区段燃料的最大供应量。（5）设定值限制功能（CT1.）为一级系统的温度限制器（上部区）和燃料流量限制器（下部区）确定志向化的设定值，但须考虑以下限制：耐火材料允许的最大温度、每区段燃料的最大流量。设定值计克基于：板坯位置、生产节奏、热工数据以及来自一级系统的工艺数据（工艺过程测量值）。（6）轧机反馈功能（MFB）依据轧机二级系统反馈的板坯在粗轧阶段结束时的温度测量值和轧制状况计算板坯出炉温度。（7）加热炉及换热器热平衡计算功能

11、（FBD依据来自一级系统的工艺过程数据以及加热炉的状况改变状况（包括正常生产、延时、停炉等），计算不同时间段加热炉的燃料消耗状况,自动计算和存储并形成以小时、班次、日、周、月等时间段的燃料消耗报告。（8）板坯位置跟踪功能（9）模糊逻辑（供热需求）限制功能（IO）板坯数据库（Ii）加热炉数据库（12）生产状况报告功能（13）信息接收功能（14）信息发送功能（15）报警功能（16）任务（进程）协调功能（17）参数设定/配置功能（18）人机接口（操作员画面）（19）通讯功能4 .经济、环境效益市场现状国内目前为止没有一家拥有独立学问产权的加热炉二级软件公司。国外的此类技术虽然相时成熟，但二级模型是与

12、工业炉设备特性、钢坯需求特性、燃料特性有亲密关系：国外产品对国内适用性不高，且成本过高，不能满意企业特性化需求。依据中国工业加热炉市场调查报告显示，保守估计国内大型加热炉700多台，参照国外二级模型运用率，以及目前国内运用二级模型的增长率，估计有14亿元的市场容量。市场发展趋势据中国财经信息网报道，随若市场的觉醒，和国内对节能减排的大力提倡，钢铁企业加热炉二级模型的需求上呈现日益上升的趋势。我们开发的产品计算的各段炉温设定值符合生产要求，比现行炉况节能3%,有效削减了碳斌化合物的排放：从根本上节约了企业的生产成本，提高了资金利用率。达到经济、节能,低碳的要求，顺应了钢铁企业节能降耗的发展趋势.

13、行业竞争分析同类型产品比较公司精度温差（C）价格（万元）容错实力斯坦因一密特软件2%+10260中西门子S7400系列软件2%10260差上海宝信2%10160中我们的软件1.4%8118好我们产品技术先进，表现在容错实力好、反馈时间短、稳定性好、精度高，能够显著提高出炉钢材合格率，提高0.2个百分点，以T91为例每万吨节约煤气费用20万元。相较于国外同类产品，价格低廉4O%-5O%.二级模型是与炉窑设备特性、钢坯需求特性、燃料特性有亲密关系：国外产品对国内炉窑设备用性不高。我们专为国内钢铁企业炉窑设计，与国内装备水平相兀配，满意企业特性化需求.国外的二级限制模型软件总的来说在通信方面较国内更

14、稳定，斯坦因软件长于加热炉，西门子公司的通信技术稳定，但对加热炉装备水平要求很高。国外有些公司的数据库腕肿,冗杂，访问速度慢；有些公司的软件在工业炉专业技术支持方面较弱。在国内上海宝信（斯坦因内核）是以通信技术和数据库的稳定而著称，但从结果分析来看钢坯模型带有肯定阅历公式的修正。赛迪、东北高校的二级限制模型稔定性较弱，精度较志向.从上面分析可见这些二破模型系统均没有在线能耗评价功能.国内同行业的同类产品主要是对国外软件进行改进升级，缺乏自主研发的学问产权，i度依靠国外设备，与国内工业炉装备不能很好匹配，精度低、反馈时间长、容错实力弱、稳定性低,加之价格昂扬，售后服务保障度低，增加了企业的投资风

15、险。环境效益：二级模型计算的钢温与实测温度偏差不大于10C:免去传统测试的困雉及较大误差，真正做到计算机全程数控，为生产优质产品奠定了基础。对于年产百万吨钢产量的加热炉，1）二级模型计算的各段炉温设定值符合生产要求，比现行炉况节能3%：每年节约煤气8OOOOGJ,2.7341.c+003标煤，3）削减奴化铁皮产生豆，降低废品率.提高钢坯质量，相比传统模式，氧化铁皮从1.5%降低到1.2%节约费用I5（X）万元/年。4）每年削减二氧化碳排放，6840吨。5 .项目探讨的支撑条件本探讨成果己应用于南钢中板厂步进式加热炉.项目实施后，实现r温度制度限制、传动限制、燃烧限制的全自动化操作。传动限制的功能是：实现机械电气设备的自动化操作、包括装出料眼道、装出钢设备、步进机械等。燃烧限制的功能是：实现湿度的精确限制,改善f炉膛气氛、温度场的分布.达到从温度、流量、压力限制的整体系统的稳定，适