工业炉窑节能控制解决方案

2017-08-16

  工业炉窑节能控制系统是轧钢生产的重要环节之一。工业炉窑节能控制作用:节约能源消耗、提升坯料温度均匀性、降低人工操作成本。

  工业炉窑节能控制系统主要通过与MES、加热炉燃控系统、顺控系统、轧线控制系统建立稳定的数据通讯,将坯料规格、目标轧制规格、炉内燃烧状况与轧制节奏等信息收集到控制系统服务器中。服务器实时寻优,确定最优的工艺制度,实时控制燃控系统PLC进行流量与压力的调节。在此基础上,通过巡检式烟气分析系统在线检测燃烧产物中的残氧含量,确保了燃烧过程始终处于最佳空燃配比的状态。从而达到节能能源消耗、提升坯料温度均匀性、降低人工操作成本的目的。

Ø  系统优势

  1.       烧钢自动化:整个控制系统为全自动化加热坯料,系统将根据MES的钢坯信息,自动设定加热炉各段温度,进行加热坯料。

  2.       提高产量:由于整个控制系统为全自动化模式烧钢,故系统能够保证加热炉各段最优空燃比,确保能够根据各段工艺设定温度,及时的调整炉温,并能合理安排待轧策略,保证加热节奏,确保按时出钢。

  3.       保证加热质量:严格按照加热工艺进行加热,保证出钢表面温度与头尾温差在工艺要求的范围之内。保证设定温度和实际热电偶温度值偏差小于±10℃。

  4.       降低能源消耗:实时动态的进行空燃配比调节,确保炉内燃烧处于最佳状态。在保证加热质量的前提下,降低能耗。

  5.       保密性:考虑到兴澄特钢的工艺加热制度保密性,系统将开放出设定的画面(包括温度设定和在炉时间设定),由操作人员进行设定。

Ø  系统功能

  1.       数据通讯功能:建立智能燃烧系统与MES、燃控PLC、顺控PLC数据通讯。可将坯料称重、测长、钢种等规格信息和炉内测温、步进等控制信息以及开轧温度、轧制节奏等轧制信息收集到系统中,为智能燃烧实现数据支持。

  2.       自动控制功能:根据过程控制系统给定的炉温进行自动燃烧控制,燃烧过程中根据燃烧的不同状态,选择最优的空燃配比和PID控制参数,保证燃烧过程按照工艺的要求进行。

  3.       过程控制功能:根据坯料的钢种信息,结合实时的轧制节奏,确定最优的燃烧温度,下发给自动控制系统执行,保证了出钢节奏,提高了小时产量,稳定了加热质量。

  4.       埋偶实验测试:通过埋偶实验,校正炉温测温热电偶的检测温度,同时优化了模型计算精度,为工艺探索最优加热制度提供有力保证。

  5.       烟气分析系统:巡检式烟气分析仪可实现实时的烟气残氧量检测,为自动控制系统实现实时空燃配比反馈控制提供检测依据。(上海策立独有专利)

Ø  系统实现方案

  1.       数据通讯:系统与MES之间采用TCP/IP通讯协议;与燃控、顺控PLC 采用OPC协议进行通讯;与轧机过程控制系统可通过DBLink进行数据库数据同步操作。针对MES计划信息比坯料入炉时刻到达更晚的情况,系统可提供计划信息录入界面,供人工进行录入,并将录入结果反馈给MES系统的功能。

  2.       自动控制:自动控制系统分为二级控制模式、一级控制模式与手动模式。考虑到目前现场的一级燃控无法投入自动模式,我们将重新编写一级燃控程序,先在离线状态下编写完一级燃控程序,再在调试过程中,将一级燃控程序进行下载,确保生产不会中断。考虑到自动控制模式的调试过程,可随时切换到手动模式进行烧钢操作以确保加热产量与质量。

  3.       过程控制:系统调试过程中,涉及到加热工艺制度等敏感信息,系统将提供友好人机界面,供关键岗位人员输入相应工艺参数,系统接收到参数后,自动根据参数进行控制。为了确保系统始终按照轧制节奏进行加热,系统在进行待轧处理时,将根据坯料热热物性特性,动态确定合适的降温幅度与提前升温时间,以保证开轧时随时有符合加热制度的坯料出炉,从而提高坯料加热产量。

  4.       埋偶实验测试:测试点多达24点,可充分检测坯料不同长度、厚度方向上的温度分布情况,并且可以校验坯料表面炉气温度。

  5.       烟气分析系统:采用巡检式烟气分析系统,可保证系统稳定、高效运行二年。

  6.       施工周期:整个项目的施工周期为5天时间,施工的过程不会影响加热炉的正常生产。系统的调试时间初步估计为1/炉,在系统的调试过程中,需要甲方配合协调半天的停产时间,进行1级燃控程序的切换。

Ø  经济效益及投资模式

  某棒线节能量:某棒线年产量60万吨,吨钢燃耗650m³/t,节能率5%,则系统投运后每年节能量为1950m³,高炉煤气价格为0.15/m³,则每年可节约费用292.5万元。

  


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