【適用環(huán)境要求】

• 適用行業(yè)領(lǐng)域

加熱爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)（簡稱BCS系統(tǒng)）主要適用于國內(nèi)冶金鋼鐵制造業(yè)-軋鋼加熱爐的運行控制系統(tǒng)智能化升級改造。

• 應(yīng)用環(huán)境要求

適用于常規(guī)、蓄熱步進(jìn)式、蓄熱推鋼式等加熱爐型；加工品種不限，種類涵蓋線材、棒材、帶鋼、板材等；燃料種類不限，可單燒高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣或摻燒1~3種均可；加熱爐原控制系統(tǒng)必須支持OPC國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議；燃燒系統(tǒng)的基本測控儀表工作有效，BCS技術(shù)要求其變化趨勢正確即可；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū)或空行程盡量小于2%；大部分情況下，助燃風(fēng)量應(yīng)充足。

【技術(shù)產(chǎn)品簡介】

• 基本運行原理

加熱爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)（簡稱BCS系統(tǒng)）基于冶金加熱爐原有控制系統(tǒng)，立足于加熱爐最基本的測控儀表，采用過程信號處理技術(shù)、先進(jìn)的軟測量技術(shù)、多變量解耦技術(shù)、先進(jìn)過程控制技術(shù)、先進(jìn)過程優(yōu)化技術(shù)、故障診斷與容錯控制技術(shù)、先進(jìn)的軟件接口來實現(xiàn)加熱爐各控制回路的智能自動優(yōu)化控制，實現(xiàn)加熱爐煤氣管網(wǎng)壓力、空氣總管壓力、爐膛壓力、各段溫度控制、各段煙氣溫度控制的智能自動控制，從而自動進(jìn)行爐內(nèi)溫度梯度分布、控制最佳過量空氣系數(shù)，以減少氧化燒損和排煙熱損失，實現(xiàn)冶金加熱爐的安全、穩(wěn)定和最佳經(jīng)濟(jì)運行方式。

• 工藝流程圖表           

• 核心優(yōu)勢亮點

基于過程數(shù)據(jù)變化趨勢的相對正確而非絕對值的精確，對現(xiàn)場條件要求極低，適合國情；

用與燃燒關(guān)聯(lián)的基本測控信號基于軟測量技術(shù)構(gòu)建表征當(dāng)前工況下燃燒效果的中間變量-§，其變化規(guī)律與熱效率一致，為加熱爐實現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)提供依據(jù)；

將“瞎子爬山法”優(yōu)化策略用在了控制器設(shè)計上，通過滾動優(yōu)化使加熱爐達(dá)到“越燒越好”的運行狀態(tài)；

集模糊控制、非線性控制和預(yù)測控制等技術(shù)于一體，全面克服過程本身的非線性、純滯后和時變性等難題，實現(xiàn)加熱爐運行參數(shù)精確、穩(wěn)定控制。

• 相關(guān)參數(shù)描述

實現(xiàn)全自動優(yōu)化燒爐，長期自控率大于90%；

加熱爐運行穩(wěn)定性大幅提高，安全性明顯改善；

降低噸鋼煤氣消耗3%~6%以上；

降低氧化燒損0.1%以上。

【經(jīng)濟(jì)效益分析】

• 投資回收周期

投資回收周期0.3-1年。

• 應(yīng)用效益情況

本技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用于加熱爐優(yōu)化改造后，通過準(zhǔn)確的空燃配比調(diào)控，根據(jù)加熱爐系統(tǒng)設(shè)定的爐膛溫度，自動調(diào)節(jié)煤氣支管閥門、空氣支管閥門，穩(wěn)定爐膛溫度在精度范圍內(nèi)；同時在蓄熱體允許范圍內(nèi)盡可能的提高煙溫，增大煙氣的熱量利用率，提高空氣和煤氣入爐的溫度；控制爐膛壓力在微正壓，降低能量在爐門口的泄露浪費。保證加熱爐90%的自動投用率和降低3%以上的煤氣消耗。

【潛力前景分析】

• 市場應(yīng)用潛力

該產(chǎn)品技術(shù)除了適用冶金軋鋼加熱爐，還可適用于鋼鐵企業(yè)的高爐熱風(fēng)爐以及燃?xì)忮仩t、燒結(jié)機(jī)、豎爐、回轉(zhuǎn)窯等各種冶金燃燒裝置總計超過3500臺。預(yù)計未來5年實施期內(nèi)，冶金鋼鐵企業(yè)約有高爐熱風(fēng)爐、加熱爐、燃?xì)忮仩t等主要耗能窯爐采用燃燒智能優(yōu)化控制技術(shù)應(yīng)用達(dá)到1000臺套，以3.0%的煤氣節(jié)約率，預(yù)計節(jié)約高爐煤氣141億立方，折合標(biāo)煤181余萬噸，減排CO2量474萬噸，增加發(fā)電量37.1億度，創(chuàng)造節(jié)能效益20.4億元。BCS技術(shù)已高度集成標(biāo)準(zhǔn)化，技術(shù)先進(jìn)實施周期短，效益可觀，投資回收期短，具備在冶金鋼鐵行業(yè)大規(guī)模推廣的價值。

• 推廣應(yīng)用現(xiàn)狀

冶金鋼鐵作為耗能大戶且制造流程中多種燃燒裝置的能源消耗占冶金制造總能源的60%以上。截止2021年12月31日，全國有鋼鐵制造企業(yè)256家（具備煉鐵能力），其中純電爐煉鐵企業(yè)33家；高爐煉鐵企業(yè)223家（數(shù)據(jù)來源-國家工信部“第一批~第五批《符合鋼鐵行業(yè)規(guī)范條件》），大約有1000座軋鋼加熱爐。2021年全國粗鋼產(chǎn)量10.33億噸。

和隆優(yōu)化已實施了鋼鐵企業(yè)44家的97座加熱爐（其中11座加熱爐二級控制系統(tǒng)），大約占比9.7%。涉及線材、棒材、帶鋼板材（中厚板）、熱軋卷板等多種鋼材品種，爐型涉及步進(jìn)蓄熱式、推鋼蓄熱式加熱爐等，產(chǎn)能約9700萬噸。在大型加熱爐領(lǐng)域具備產(chǎn)業(yè)化推廣價值，市場前景廣闊。

【典型案例介紹】

鹽城市聯(lián)鑫鋼鐵有限公司二軋200t/h棒線加熱爐（推鋼式，年產(chǎn)量150萬噸），包含加熱一段、加熱二段、加熱三段、均熱段，為四段式加熱爐，所有加熱段的換向時間為60s，燃料為高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣。系統(tǒng)采用西門子PLC控制系統(tǒng)，監(jiān)控畫面為wincc?，F(xiàn)場設(shè)備完好、儀表顯示正?！，F(xiàn)場排煙溫度控制不均衡，蓄熱體的蓄熱不平衡影響燃燒效率，空燃比有優(yōu)化空間。

該項目采用BCS技術(shù)進(jìn)行改造，通過OPC通訊的方式與原DCS系統(tǒng)互聯(lián)，采用加熱爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)功能模塊庫，實現(xiàn)優(yōu)化燒爐。該項目于2020年8月簽定合同，2020年9月起實施，完成對接、調(diào)試和投運工作，投運效果良好于2020年11月通過驗收。改造后實現(xiàn)長期自控率95%以上，節(jié)能率6.01%，年節(jié)約高爐煤氣2070萬m3，折標(biāo)煤2660噸，減排二氧化碳6810噸，創(chuàng)造節(jié)能效益300萬元。項目投資回收期為3個月。

【信息提供單位】

• 單位名稱

北京和隆優(yōu)化科技股份有限公司

• 單位簡介

北京和隆優(yōu)化科技股份有限公司成立于2004年8月，總股本9500萬元。公司總部位于海淀區(qū)永豐基地中關(guān)村壹號，在北京、南京、濟(jì)南、西安、呼和浩特、沈陽、長沙等地建有全資子公司、技術(shù)研究院和辦事處等分支機(jī)構(gòu)。公司通過ISO質(zhì)量/環(huán)境/職業(yè)健康安全管理體系認(rèn)證以及知識產(chǎn)權(quán)管理體系認(rèn)證，是國家高新技術(shù)企業(yè)、雙軟企業(yè)，北京市級企業(yè)技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)、北京品牌企業(yè)、北京市知識產(chǎn)權(quán)試點單位，是北京市及國家級專精特新“小巨人”企業(yè)、國家重點支持的國家級“專精特新”小巨人企業(yè)。

和隆優(yōu)化擁有跨專業(yè)、跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的復(fù)合型技術(shù)團(tuán)隊。公司始終專注于流程工業(yè)“先進(jìn)控制（APC）+在線優(yōu)化控制（RTO）”細(xì)分領(lǐng)域，致力于邊緣計算、裝置級及企業(yè)級大數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生、機(jī)器學(xué)習(xí)等新一代信息技術(shù)的研發(fā)和推廣。先后獲省部級科技進(jìn)步獎、中國專利優(yōu)秀獎、科技創(chuàng)新成果、智能制造創(chuàng)新大賽等各種獎勵、資質(zhì)、知識產(chǎn)權(quán)200多項。其中已獲授權(quán)發(fā)明專利22項、實用新型3項、軟件著作權(quán)110項、商標(biāo)28件。公司自主研發(fā)的30多項先進(jìn)的過程優(yōu)化節(jié)能技術(shù)產(chǎn)品已被廣泛推廣應(yīng)用到全國二十八個省市自治區(qū)，行業(yè)涉及冶金、熱電、建材、化工等“兩高一低”流程工業(yè)企業(yè)的1500+生產(chǎn)裝置/生產(chǎn)線/大系統(tǒng)管網(wǎng)智能化改造業(yè)績，為企業(yè)提質(zhì)增效、節(jié)能降碳創(chuàng)造了巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是國家“雙碳”戰(zhàn)略的積極踐行者。

附件：加熱爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng).pdf