[01384468]焦炉全自动连续测温与加热优化控制技术

简介：焦炉是冶金行业中最复杂的炉窑，焦炉的加热过程是单个燃烧室间歇、全炉连续、受多种因素干扰的热工过程，是典型的大惯性、非线性、时变的复杂系统。安徽工业大学宁芳青教授与马钢煤焦化公司的工程技术人员联合，成功开发出焦炉全自动测温与加热优化控制技术，并在国内多家焦炉上推广应用。本项目属高效节能和由计算机对炼焦炉生产过程实现自动化监控与管理项目。项目针对目前人工测温存在的问题，开发研制出“焦炉非接触全自动连续测温系统”，直接在炉顶的看火孔处对立火道温度进行在线测量，这样解决了测温滞后、误差大的问题。本系统已获国家专利（ZL200620071265.1），并且在马钢JN50型炼焦炉上连续试运行了7个月，证明系统稳定可靠。将此系统结合先进的炼焦炉自动加热优化控制算法，可对焦炉实现更好的控制效果。本项目利用全自动红外测温系统，测温误差不大于±2℃，而过去利用人工三班测温，测温误差为±20℃。本项目测温过程为全自动进行，数据可直接进入计算机系统，并自动实现炼焦炉的加热控制。本项目的应用，使炼焦炉立火道温度波动明显减少，全炉平均波动小于±4℃。本项目的应用可节能减耗3%。成熟程度和所需建设条件：自90年代初在焦炉传热与热工特性研究的基础上，开始焦炉加热领域的基础和应用开发研究。较详细的掌握了焦炉的热工特性和加热控制特性，为实施焦炉的节能与优化控制奠定了良好的基础。近几年对该项技术成果进行了进一步完善，并先后在宝钢、济钢、邯钢、攀钢等国内的40多座焦炉上推广应用，都取得了较好的节能效果，积累了很多科技成果产业化的经验。2006年，宁芳青教授与马钢煤焦化公司联合开发研制“焦炉全自动测温系统”，经过历时3年的努力，取得了成功。该项技术解决了焦炉立火道温度的全自动直接测量技术，为焦炉的节能与优化加热提供了可靠的技术保证，并获国家专利（ZL200620071265.1）。该项目经过近十年多的技术积累和在工业现场运行，项目已经成熟。目前最为需要建设的是如何产业化，以及项目的宣传推广。技术指标：该项目已经通过安徽省的科技厅鉴定，并于2004年11月获安徽省科技进步二等奖（证书号为2003-2-R2）。2006年解决了焦炉立火道温度的全自动直接测量技术，并或国家专利，专利号为：ZL200620071265.1。主要技术指标：⒈直接、连续不间断地测量焦炉立火道底部鼻梁砖表面温度；⒉温度数据直接进入计算机控制系统，自动进行焦炉加热控制；⒊可取消沿用几十年的人工三班测温方法，改为人工白班巡检；⒋减小炉温波动，稳定焦炭质量；节能降耗达1.5--3%；⒌焦炉全自动红外测温系统的使用寿命是热电偶的3～4倍以上。市场分析：我国是一个炼焦生产大国，炼焦炉有2000多座，但目前炼焦炉生产自动化水平非常低，除宝钢等少数大型企业外，绝大多数企业的生产过程基本上是以人工操作控制为主，辅以一些简单的自动化手段。因此，本公司研究开发的冶金炼焦炉加热优化控制系统在目前试运行情况良好的前提下，再作进一步的修改创新，形成定型产品，将会迅速占领国内市场。根据国家“节能减排”方针的实施，国内炼焦企业必须改变目前这种炼焦炉以人工操作控制为主的落后操作方式，为此，本公司生产的“炼焦炉加热优化控制系统”完全可以取代目前炼焦炉落后的操作方式。本项目一旦正式投放市场，我们相信，将会成为炼焦企业的“抢手货”。国家“节能减排”方针对本项目是利好消息。目前，国内许多炼焦企业都在寻求用自动化监控操作改变目前炼焦炉人工操作的落后的生产方式，因此，可以说，本项目符合国家的产业政策，又适合了企业的需求。全国2000多座炼焦炉，公司每年力争到10座炼焦炉的技术更新改造项目，每年可产生1000多万元的销售收入，市场前景十分看好，企业经济效益可观。投资估算和经济社会效益分析：⒈节能量调节频率高，自动控制系统对拟合火道温度的变化采用20分钟监控一次的方法，所以高炉煤气流量可以每20分钟根据直行温度调节一次。测温精度高，精度一般在±1℃，而人工测温精度一般在±10℃。炉温波动小，由于温度测量精度高，调节频率高，所以炉温的波动比人工方法有大幅度下降。燃烧效率高，在优化控制方案中，自动根据煤气流量的大小自动调整分烟道的吸力大小，使整个燃烧过程一直处于最优状态，节约能源。⒉直接经济效益预测节能量一组座焦炉的煤气消耗量为25000m3/h，节能效率按3%计算，高炉煤气的价格为1元/m3节能量部分的经济效益：24×365×25000m3/h×1元×3%=6570000元/年节省劳动力部分的经济效益：三班测温改成白班巡检，节约人员6人6×30000=180000元总的直接经济效益为：6570000+180000=675万元⒊间接经济效益预测 炉温稳定，焦炭质量高 炉温温度，有利于延长炉体寿命 燃烧充分，节能降耗⒋投资回报率（按直接经济效益计算，未考虑间接部分）系统的设计寿命为八年，考虑到维修维护成本，按运行6年计算，投资回报率=182.128万元：（6×675万元）=1：24合作方式：技术转让或其它方式。