蓄熱式加熱爐控制模型研究.pdf

1、加熱爐是軋線和連鑄機(jī)之間的重要環(huán)節(jié)，它按照軋線節(jié)奏提供滿足加熱質(zhì)量的板坯同時(shí)要盡量節(jié)能。 在當(dāng)前國內(nèi)國際能源短缺，能源需求增加，排放嚴(yán)格的形勢(shì)下，如何節(jié)約能源同時(shí)減低排放成為重要課題。蓄熱式加熱爐的出現(xiàn)正體現(xiàn)了這種要求，它采用了高溫空氣燃燒技術(shù)，該技術(shù)通過蓄熱高溫?zé)煔鉄犰蕘眍A(yù)熱空氣或煤氣從而提高了燃料理論燃燒溫度。 蓄熱式加熱爐與傳統(tǒng)加熱爐相比具有一些優(yōu)點(diǎn)，比如工藝溫度更高，能回收更多煙氣熱焓，低氧燃燒污染小，熱效率高等

2、；可是，蓄熱式加熱爐也有一些缺點(diǎn)。比如蓄熱式加熱爐的預(yù)熱段難以控制，爐尾煙氣易超溫，嚴(yán)重時(shí)甚至燒壞換熱器管道，引起故障停工。蓄熱室的尾部煙氣也容易超溫，嚴(yán)重時(shí)燒壞換向閥；由于加熱爐本身的大慣性，非線性，多變量，控制本身就具有復(fù)雜性，蓄熱式加熱爐的操作更加復(fù)雜。蓄熱室的換向操作過于頻繁且本身也存在延時(shí)，這不僅造成不同負(fù)荷下蓄熱式加熱爐火焰寬度難以控制，爐溫調(diào)節(jié)不連續(xù)，另外也造成換向閥磨損加劇，壽命減少。 本論文研究內(nèi)容為：①推導(dǎo)鋼

3、溫模型并求出代數(shù)形式解用于爐溫決策研究。本文決策采用模式法以加熱質(zhì)量和燃料積分為性能指標(biāo)，鋼坯升溫速度以及相鄰段溫差限制為約束進(jìn)行優(yōu)化求得局部解。②在連續(xù)式加熱爐熱平衡理論基礎(chǔ)上，針對(duì)蓄熱式加熱爐的新特點(diǎn)采用分段能量分析法建立蓄熱式加熱爐熱平衡模型，模型包括爐膛熱平衡負(fù)荷分配模型和蓄熱室能量平衡模型。在這一部分，還推導(dǎo)了只有預(yù)熱段和爐尾段的熱平衡模型用于研究控制段與非控制段之間的特殊平衡情況。③依據(jù)經(jīng)典熱學(xué)與傳熱學(xué)理論，采用微元蓄熱體與

4、氣體能量守恒的思路建立蓄熱室過程模型并利用該模型模擬換向工作過程以及氣體流量、換向周期的決策。④在研究加熱爐產(chǎn)量與加熱質(zhì)量這一對(duì)矛盾的基礎(chǔ)上，建立以產(chǎn)量與加熱質(zhì)量為目標(biāo)爐長分段以及各溫度過程量為參數(shù)的產(chǎn)量與加熱質(zhì)量模型。本論文重點(diǎn)就是對(duì)熱平衡負(fù)荷分配以及蓄熱室操作在機(jī)理上進(jìn)行建模并作一些仿真控制研究。目的有三個(gè)：一是提供對(duì)蓄熱式加熱爐的運(yùn)行機(jī)理的一些理解，為爐溫設(shè)定，供氣與排氣分配，換向等操作做一個(gè)指導(dǎo)。二是研究蓄熱式加熱爐在何種情況下