[00349396]钢坯加热过程全视场温度监测与燃烧优化控制系统

该项目针对中国钢铁行业数千座加热炉几乎均采用“过烧”工艺来保障加热质量，导致大量能源浪费和钢坯氧化烧损的现状，成功研制并推广了“钢坯加热全视场温度监测与燃烧优化控制系统”，将自主研发的钢坯表面温度实时监测技术与模糊控制和神经网络智能控制技术相结合，实时获取钢坯温度分布数据，建立在线控制模型，实现了对加热炉的优化控制，彻底改变了钢铁行业现行的“过烧”工艺，大大降低加热炉的燃气消耗、减少碳排放量，同时减少了钢坯加热过程中的氧化烧损。2010年，中国钢铁产量已达到6亿吨，能源消耗和废气排放日趋严重。钢铁行业中传统的燃烧控制无法在线实时获取关键参数-“钢坯表面温度”，只能以热电偶测量得到的炉膛温度为依据，对加热炉热工参数进行调节控制，为预防局部加热温度不够造成残废品，只能采用“过烧”工艺(即加热到比实际工艺要求高30-50度)来保障产品质量，必然导致大量能源浪费和氧化烧损。仅马钢，每年因“过烧”工艺造成的损失达上亿元人民币。项目技术内容：(1)国内首次采用拥有自主知识产权的双光路结构及“基于双CCD的温度测量技术”，精确测定炉内钢坯表面温度分布。(2)国内率先研究出一种红外波长的选择依据以及相应的计算方法，提高了测温的灵敏度和线性度，发展并完善了图像比色测温的理论与技术。(3)研究出一种消除环境辐射影响的修正方法，进一步提升了系统的测温精度。(4)创新性地设计出一种无需依托炉窑精确数学模型，即可实现燃烧优化控制的智能控制软件。(5)创新性地将钢坯加热全视场温度监测及燃烧优化控制有机结合，实现了在没有煤气热值检测或加热炉烟气残氧量检测的条件下即可以实现加热炉燃烧的全自动化控制。授权专利：项目研究中获取二项具有自主知识产权的专利技术，(1)发明专利：基于彩色和近红外双CCD的图像测温装置，CN1553157；(2)实用新型专利：基于彩色和近红外双CCD的图像测温探头，ZL200320120719.6。技术经济指标：钢坯表面温度实时监测精度达到0.5%，结合优化控制后实现在煤气的发热值及热负荷频繁波动下自动控制空/燃比、热风压力流量、煤气压力流量，保持合理燃烧，吨钢燃料单耗减少5%-8%，吨钢坯的氧化烧损减少0.3%-0.5%，即一座100万吨产能的加热炉每年可节约能耗126-202万吨标准煤，因减少氧化烧损而增效1200-2000万元，减少二氧化碳排放3140吨-5030吨。应用推广：该项目已在马钢、宝钢、济钢、攀钢、鞍钢、印度ISL钢铁厂等十余家冶金企业投入运行，武钢、新钢、湘钢等正在进行技术交流。同时该技术已辐射到石油化工等行业用于对加热炉炉管温度的安全监测，金陵石化、扬子石化、齐鲁石化、中能硅业等已采用，天津石化、青岛大炼油、大庆石化、巴陵石化、安庆石化等均表达了应用意向。经济和社会效益：至2010年底，已推广应用46台/套，累计实现销售收入3650万元，新增利税1840万元；预计2011年项目销售收入将达到4000万元。该项目技术已为用户创造包括节约燃气、减少氧化烧损等所产生的直接经济效益就达4亿以上，减少二氧化碳排放6万吨以上。仅马钢就由该项技术节能和减少氧化烧损降本1.29亿元，节约1066万吨标准煤，减少2万吨的CO<,2>排放量。