【適用環(huán)境要求】

• 適用行業(yè)領(lǐng)域

高爐熱風(fēng)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)-用高爐進(jìn)行煉鐵的鋼鐵企業(yè)，適用在為高爐提供高風(fēng)溫的高爐熱風(fēng)爐的操作控制系統(tǒng)智能化升級改造。

• 應(yīng)用環(huán)境要求

本技術(shù)產(chǎn)品適用于頂燃式、內(nèi)燃式、外燃式等熱風(fēng)爐型；容積從450m3~5800m3等系列高爐熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐原控制系統(tǒng)必須支持國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，如OPC、MODBUS等；燃燒系統(tǒng)的基本測控儀表工作有效，BCS技術(shù)不要求絕對精確，但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(yùn)行原理

高爐熱風(fēng)爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)（簡稱BCS系統(tǒng)）基于原DCS系統(tǒng)最基本的測控儀表，通過OPC通訊的方式與原DCS系統(tǒng)互聯(lián)，借助高爐熱風(fēng)爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能模塊庫（通用先進(jìn)控制模塊、通用優(yōu)化控制模塊、軟測量和有限條件正確相關(guān)技術(shù)、故障診斷和自愈控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析技術(shù)、智能軟伺服接口技術(shù)、自適應(yīng)控制技術(shù)和在線建模技術(shù)），實現(xiàn)高爐熱風(fēng)爐煤氣總管壓力自動控制、空氣總管壓力自動控制、各熱風(fēng)爐煤氣支管閥自動調(diào)節(jié)、各熱風(fēng)爐空氣支管閥自動調(diào)節(jié)、送風(fēng)溫度自動控制。

• 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，為熱風(fēng)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)化使熱風(fēng)爐達(dá)到“越燒越好”的運(yùn)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)熱風(fēng)爐運(yùn)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%；

熱風(fēng)爐運(yùn)行穩(wěn)定性大幅提高，安全性明顯改善；

同等送風(fēng)溫度下，煤氣消耗降低3%~6%以上；同等煤氣消耗下，送風(fēng)溫度提高10℃~30℃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)用于高爐熱風(fēng)爐優(yōu)化改造后，為用戶實現(xiàn)高爐熱風(fēng)爐煤氣總管壓力自動控制、空氣總管壓力自動控制、各熱風(fēng)爐煤氣支管閥自動調(diào)節(jié)、各熱風(fēng)爐空氣支管閥自動調(diào)節(jié)、送風(fēng)溫度自動控制。通過高爐熱風(fēng)爐的多爐協(xié)調(diào)技術(shù)，實現(xiàn)多個熱風(fēng)爐之間的燒爐平衡，保證送風(fēng)溫度的穩(wěn)定，保證高爐熱風(fēng)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)除了適用于高爐熱風(fēng)爐，還可適用于鋼鐵企業(yè)的軋鋼加熱爐以及燃?xì)忮仩t、燒結(jié)機(jī)、豎爐、回轉(zhuǎn)窯等燃燒裝置總計超過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)能率，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)模推廣的潛力。

• 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》），共有高爐756座，2021年生鐵產(chǎn)能8.6857億噸（數(shù)據(jù)來源于鋼鐵協(xié)會統(tǒng)計）。截止目前，和隆優(yōu)化已實施76家177座高爐的熱風(fēng)爐，市場占有率達(dá)到23.4%。和隆優(yōu)化完成產(chǎn)能約1.94億噸，應(yīng)用效果顯著。已實施的項目以中型高爐居多，并且向大高爐延伸的趨勢，實施3200m3、4747m3、5800m3大型高爐熱風(fēng)爐。在高爐熱風(fēng)爐領(lǐng)域仍具備產(chǎn)業(yè)化推廣，市場化前景廣闊。

【典型案例介紹】

本溪北營鋼鐵(集團(tuán))股份有限公司2#3200m3高爐熱風(fēng)爐智能化改造項目：該鋼鐵企業(yè)高爐熱風(fēng)爐燃燒的高度復(fù)雜性、耦合嚴(yán)重，煤氣管網(wǎng)壓力波動、熱風(fēng)爐上的測控儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)精度差，先進(jìn)控制理論的工程化等問題造成熱風(fēng)爐手動燒爐，自動化程度低，煤氣消耗高、送風(fēng)始末溫差大。該項目經(jīng)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)，借助高爐熱風(fēng)爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)強(qiáng)大的功能模塊庫，實現(xiàn)優(yōu)化燒爐。項目于2020年8月~12月，完成系統(tǒng)調(diào)試、投運(yùn)，2021年4月通過驗收。該項目改造后實現(xiàn)長期自控率90%以上，節(jié)能率3.8%，年節(jié)約高爐煤氣5825m3，折年節(jié)標(biāo)煤7490噸，減排二氧化碳19620噸，創(chuàng)造節(jié)能效益843萬元。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)、EESIA“綠色低碳技術(shù)服務(wù)能力評價GSC”卓越級、EESIA“綜合能源服務(wù)能力評價ESC”杰出級。

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：高爐熱風(fēng)爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng).pdf