智能控制在轧钢加热炉上的节能应用

智能控制在轧钢加热炉上的节能应用

樊海斌

新疆天山钢铁巴州有限公司

新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州

841300

摘要：改革后，随着社会发展，带动了我国科技水平的进步，目前运用到各个行业领域。近年来，轧钢机是钢铁行业的重要装备，其节能降耗一直以来都是我国发展过程中不可缺少的部分，因为经济全球化和新能源技术不断涌现及推广，传统电控加热设备已然无法满足当前生产工艺要求，因此智能化、高效化控制在这一背景下应运而生并得到广泛应用。

关键词：智能控制；轧钢加热炉；节能应用

引言

钢铁工业的发展为支撑国民经济发展做出了巨大贡献，但钢铁行业需要消耗大量能源资源，同时还会产生废水、废气等废弃物，对环境造成危害。

1轧钢加热炉概述

轧钢加热炉是指利用高效率的连续式生产设备,以提高产品质量和产量。随着经济水平的不断发展,热技术也在飞速进步中。但由于轧制工艺复杂多变、操作难度大，导致加热过程中对温度的要求较高且要保证连续性。我国目前大部分炼铁厂采用的是连续式、单板带以及双辊可逆循环方式进行轧制加工，而近几年来，随着计算机技术和自动化控制技术的飞速发展，以及应用领域的不断扩大，导致新型高效节能环保产品逐步进入人们的视野并得到快速应用。因此，如何提高热效率成为研究课题中一个重要问题。

2智能控制在轧钢加热炉上的节能应用

2.1炉膛温度控制回路

炉膛温度控制回路主要是通过对炉料进行加热，使其达到规定的要求，进而实现轧钢生产所需要的热量。在整个控制系统中锅炉燃烧系统、给煤器和水泵等设备上都会产生一定量温差。为保证整个控制系统具有良好节能效果必须要确保这些装置之间存在可靠稳定运行状态下才能有效发挥作用；同时还要考虑到温度控制回路与其他设备间相互影响因素对整体工作效率与质量的关系，避免出现不必要浪费能源情况发生。炉膛温度控制回路主要是通过对钢管的加热、通风及自动喷水等方式，使其达到一个平衡状态，实现自动化监控。在这个过程中需要满足以下几点要求：（1）当锅炉处于正常运行工况时，为保证轧制质量和设备能稳定安全地进行生产操作；（2）在不影响机组负荷情况下尽可能提高炉内温度；（3）合理控制好钢管的加热速度与冷却水流量后再进入到调节器或喷淋塔前壁的传热效果。炉膛温度控制回路主要是通过计算机控制系统、自动开关控制器以及辅助设备来实现的，其中手动换位阀门可以对加热器进行启闭，也能够使加热器停止工作。当在自动化系统中使用了智能控制之后，其具体的作用就是完成液控和电动调节装置之间信息采集功能与信号传递功能等相关问题；另外还需要借助其他一些配套回路如继电器或者是过流保护电路、热敏电阻以及温度补偿电路来实现自动开关门的目的等等，从而有效地减少能量消耗量。

2.2合理设计加热炉燃烧器

加热效率的提高不仅会实现节能减排,还会增加生产成本。热工况下产生炉内温度分布不均，会对产品质量造成影响。所以，我们需要优化燃烧器设计，改进其性能和经济性，合理布置结构、改进燃烧器和冷却方式等措施，增加焦炭输出值。改进燃烧方法可使单位产热量增加50%以上，采用先进的自动控制技术可以有效改善温度场分布及状态调整情况。通过对现有设备进行分析、研究，找出最适合的工艺参数，在原有技术的基础上提出新方法，以达到高产能、低消耗的目的,从而提高加热效率及节能减排率,为生产提供更多的优质原料。

2.3加大资金投入，加强工艺创新

当前，我国钢材企业的发展水平处于较低的状态，使用的轧钢工艺还有很大进步空间。以轧钢加热炉为例，实际使用中受环境差异影响，轧钢加热炉不能完全满足企业发展需求，导致各类问题的出现，在一定程度上影响了生态环境。基于此，提升轧钢工艺的节能水平势在必行，加快轧钢工艺技术创新十分重要。为此，要想提高轧钢工艺节能水平，建议在新时期下企业加大资金投入，给予技术支持，深入探究工艺创新。相关人员应积极借鉴发达国家相关经验，结合我国轧钢行业现状，不断改造工艺技术。同时，企业还应加强培训和学习，与相关国家的科研人员保持密切交流，学习其先进的技能和思想。此外，在开展轧钢节能工作中，科学应用大数据等技术，明确工艺应用中的数据偏差性，深入分析轧钢内部结构，依据结构需求选择适宜的加热方式，从而降低能耗，提升能源利用率。

2.4选用合适的蓄热体

在进入20世纪90年代，在原有的高效技能技术的基础上出现了以蜂窝体型的蓄热式燃烧系统，该燃烧系统是将蜂窝体与烧嘴置于一体，较之前通道式蓄热减少了炉墙厚度，增加了炉膛面积，且蜂窝体型蓄热体与老式通道式蓄热小球相比表面积大通孔系数高，余热回收更完全。蓄热式燃烧技术所带来的节能效果非常明显，能最大限度将高温烟气的热量吸收，避免了热量浪费，回收后的热量用于预热空气和煤气，加热炉理论燃烧温度提高，可以利用低热值高炉煤气。近些年，以蜂窝体蓄热式加热炉发展迅速，市场占有率逐步提高，这项具有中国特色的换热燃烧技术很快在中、小型私营钢铁企业得到推广应用。而蜂窝蓄热体作为蓄热式高温燃烧技术的关键和核心部件，蜂窝体的选用非常关键，选用不当会使用过程中出现堵塞、烧损、坍塌等现象，造成钢温速递上升慢，烧不上温度，严重者造成停炉事故，即影响生产又增加煤气消耗。所以在选用蜂窝体时，除了考虑蜂窝体耐急冷急热、荷重软化温度、耐压强度、热膨胀系数和耐热冲击等指标外，还需考虑蜂窝体蓄热放热特性，需在选用比表面积适宜的情况下，选用比重大、黑度大、热容大和导热快等材质的蜂窝体，这样蜂窝体吸热放热更快、更多，能够有效吸收烟气的热量，显著的增加煤气、空气预热温度，提高加热炉燃烧温度，达到降低煤气消耗的目的。

2.5炉膛压力与烟温协调控制设计

在轧钢机的加热系统中，炉膛是整个设备进行运行最重要的部分，因为其温度和压力都对产品质量有着直接影响。所以要想实现控制辊坯速度、调节辊压以及改善热变形等目的需要根据具体情况来采取不同方式。对于一般加热炉来说主要就是利用燃烧室内部设置烟道器来完成这一操作；而在一些大型换热器上则可以选择加装水冷壁式布置结构以达到节能效果，炉膛压力控制系统的核心就是对轧钢过程中燃料产生量进行控制，以达到节能降耗和节省电能消耗目的。当煤种、温度等因素发生变化时就需要通过调节燃烧来改变其自身化学成分。一般情况下，在锅炉运行期间进行适当地升压或保温是减少炉内损失功率损耗最直接有效方法。目前国内大部分电厂都采用的是炉膛压力与烟道速度协调控制系统对燃料量利用率的控制，在轧钢机的加热系统中，炉膛是整个设备工作和运转过程的基础，它对设备产生热效应非常重要。一般情况下我们会采用两种方式来进行炉膛压力控制：第一个方法就是通过调节锅炉燃煤量与供热量达到改变其燃烧状态；第二个办法就是用一个或者多个参数不同形式、功能相同或相近程度大小不同和运行成本低的调节器将各部分负荷分配到各个区域内去，使整个系统处于最佳状况，从而实现节能效果。

结语

总而言之，在钢铁行业发展过程中，轧钢工艺发挥着关键作用。提高轧钢工艺的节能水平，不仅可以减少能源消耗，还能够增强能源利用率。在轧钢工艺节能化发展过程中，企业应深入研发新技术，增强自主设计和创新能力，提高工作人员素质和专业水平，加快轧钢工艺的节能化发展，促进钢铁行业持续发展。

参考文献

［1］潘炼，亢琰.神经网络在轧钢加热炉模式识别与智能控制中的应用［J］.微计算机信息，2004，20（10）：24-26.

［2］唐勇奇，赵葵银，伍萍辉.智能控制在轧钢加热炉冷却泵站的应用［J］.电工技术，2001，（8）：26-27.