D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.02.010 第25卷第2期 北京科技大学学报 VoL25 No.2 2003年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2003 空气燃料比寻优技术在加热炉中的应用 朱宏祥”温治”徐海”陶曙明) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)宝山钢铁股份有限公司，上海201900 摘要分析了燃气加热炉热工特点，建立了热值前馈和烟气中氧含量反馈的空气燃料比寻 优模型，并将模糊控制技术运用于所建立的空气燃料比寻优模型中，现场实际运行结果表明， 使用该模型能合理地控制炉气的含氧量，提高钢坯加热质量，降低燃料消耗，取得了很好的 效果。 关键词加热炉：空气燃料比：前馈：反馈：模糊控制 分类号TF345 轧钢加热炉的任务是保证出炉钢坯的温度 热值 各回路空气 残氧 在满足工艺要求的前提下，实现加热炉的优质、 前馈 燃料比优化 反馈 高产和低消耗.在一定的炉温制度下，空气燃料 煤气 比的优化设定对提高加热炉的加热质量和降低 基础燃 烟气 热值 控制 氧量 燃料消耗起着至关重要的作用，合理的空气燃 检测 检测 料比不但可以提高燃料的燃烧效率，减少排烟热 加热炉 损失，而且还可以合理控制炉内的氧含量，减少 混合煤气 烟气 钢坯的氧化烧损，提高钢坯的成材率， 图1加热炉空气燃料比寻优控制系统示意图 Fig.1 Schematic diagram of the optimization control sys- 1空气燃料比寻优模型 tem of air/fuel ratio for the heating furnace 在钢铁联合企业中，轧钢加热炉通常使用的 1.1热值前馈模型 燃料是由高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气组成的 煤气热值的波动是由煤气成分的变化引起 混合煤气，由于混合煤气的成分是不确定的，使 的，而理论空气需要量L又与煤气成分有关.因 得空气燃料比的设定十分困难.本文采用前馈和 此，必须对混合煤气的热值及其成分进行分析， 反馈相结合的方法来控制合理的空气燃料比，即 (1)混合煤气热值及其成分分析， 根据煤气热值建立前馈模型，根据烟气含氧量利 表1为宝钢提供的燃料成分及其配比情况. 用模糊控制技术建立反馈模型，轧钢加热炉空气 显然，混合煤气热值的波动是由于三种煤气的配 燃料比寻优控制系统框图见图1. 比关系变化引起的. 表1宝钢提供的燃料成分（质量分数）和配比 Table I Ingredients and proportion of the mixed gas offered by BaoSteel % 热值 煤气种类 配比 co 及 C02 Na CH C.H MJ.m O 高炉煤气 3.177 52.2 23.5 2.0 19.5 55.0 焦炉煤气 19.002 34.8 7.5 53.5 2.0 4.9 29.2 2.8 0.1 转炉煤气7.106 13.0 6.35 19.7 24.0 设焦炉煤气占混合煤气的比例为b(0≤b≤1)， 收稿日期2002-06-11 朱宏样男，28岁，博士研究生 则高炉煤气和转炉煤气之和占1-b,再设高炉煤 *国家“九五”科技攻关项目No.95-523-02-01-03)第 2 5 卷 第 2 期 2 0 03 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n i v e r s yit o f S e i e n e e a n d Te e h n o l o gy B e ij i n g 、 b L2 5 N 0 . 2 A P .r 20 0 3 空气燃料 比寻优技术在加热炉 中的应用 朱宏 祥 ” 温 治 ” 徐 海 ` , 陶 曙 明 ” 川匕京科 技大 学机械工 程 学 院 , 北 京 10 0 0 83 2) 宝 山 钢 铁股份 有 限公 司 , 上海 2 01 9 0 摘 要 分析 了燃 气加 热炉 热 工特 点 , 建 立 了热值 前 馈和 烟气 中 氧含 量反 馈 的空 气燃 料 比 寻 优 模 型 , 并将模 糊控 制技术 运用 于所 建立 的空气 燃料 比寻优 模型 中 . 现场 实 际运行 结果表 明 , 使用 该模 型 能合理 地控 制 炉气 的含 氧 量 , 提 高钢 坯加 热 质量 , 降低燃 料 消耗 , 取 得 了很好 的 效果 , 关键 词 加 热炉 ; 空 气燃 料 比 ; 前馈 ; 反 馈 ; 模 糊 控制 分类 号 T F 3 4 5 轧钢 加 热 炉 的任 务 是 保 证 出炉 钢 坯 的温 度 在 满足 工艺 要求 的前 提 下 , 实 现 加热 炉 的 优质 、 高产和 低 消耗 `1] . 在 一定 的炉温 制度 下 , 空气燃 料 比 的优 化 设 定对 提 高加 热 炉 的加 热质 量 和 降低 燃 料 消 耗起 着 至关 重 要 的作 用 仪, . 合 理 的 空气 燃 料 比不 但 可 以提高 燃料 的燃 烧效率 , 减 少 排烟 热 损 失 , 而且 还 可 以合 理控 制 炉 内的氧 含量 , 减 少 钢 坯 的氧 化 烧损 , 提 高钢 坯 的成 材 率 . 热值 前馈 各 回路空气 燃料 比优化 残氧 反馈 煤气 热值 检测 基础燃 烧控制 烟气 氧量 检测 混合煤气 加热炉 烟气 1 空 气 燃 料 比寻 优模 型 在钢 铁 联合 企 业 中 , 轧钢 加 热炉 通 常使 用 的 燃 料是 由高炉 煤气 、 焦 炉煤 气和 转 炉煤 气组 成 的 混 合煤 气 . 由于混 合 煤气 的成 分是 不 确定 的 , 使 得 空气 燃料 比 的设 定十 分 困难 . 本 文采用前 馈 和 反馈 相 结合 的 方法来 控制合 理 的空气 燃 料 比 , 即 根据 煤气 热值 建 立前 馈模 型 , 根 据烟 气 含氧 量 利 用模 糊 控制 技 术建 立反 馈模 型 . 轧钢 加 热炉 空 气 燃 料 比 寻 优控 制 系统 框 图见 图 1 . 图 1 加热 炉 空气 燃料 比寻 优控 制 系统 示 意图 F ig . 1 S e h e m a it e d i a g r a m o f ht e o P t im 让a t i o n e o n t or l , y s - t e m o f a i r /fu e l r a ti o fo r t h e h e a ti n g fu r n a e e L l 热值 前 馈模 型 煤 气 热 值 的波 动 是 由煤 气 成 分 的 变 化 引 起 的 , 而 理论 空 气 需 要量 L 。 又 与煤 气 成 分有 关 . 因 此 , 必 须对 混 合 煤气 的热 值及 其成 分进 行 分 析 . ( 1) 混合 煤 气 热值及 其 成 分分 析 . 表 1 为宝 钢提 供 的燃 料 成 分及 其 配 比情 况 . 显 然 , 混 合煤 气热 值 的波 动 是 由于三 种 煤气 的 配 比 关系 变 化 引起 的 . 表 1 宝 钢提 供 的燃料 成 分 (质 量 分数 ) 和 配 比 aT b le 1 I n g er d i e n st a n d P or P o rt io n Of t h e m h ed g a s o 价 r e d by B a o s t e e l 煤气 种类 热 值 M J · m - 3 . 1 7 7 19 . 0 0 2 7 . 1 0 6 配 比 C O H : C O : N Z C H ; C 。氏 0 2 高炉 煤气 焦炉煤 气 转炉煤 气 5 2 . 2 3 4 . 8 1 3 . 0 1 9 . 5 2 . 0 1 9 . 7 5 5 . 0 -一 一 一 4 . 9 2 9 . 2 2 . 8 0 . 1 2 4 . 0 - 一 一 一 .20.53 一 .235 75 .635 收稿 日期 2 0 2 e o 余 1 朱宏 样 男 , 28 岁 , 博 士研 究生 * 国家 “ 九五 ” 科 技攻 关项 目(N 。 夕 5 一 5 2 3 一 0 2 一 01 一 0 3) 设焦 炉煤气 占混 合煤 气 的 比例 为b (0 ` b ` l) , 则 高炉 煤气 和 转 炉 煤气 之 和 占 1一 b , 再 设 高炉 煤 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 02. 010