CN108717499A - 一种轧钢加热炉燃耗分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种轧钢加热炉燃耗分析方法及系统，方法包括：在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测；计算热装变化影响燃耗、空气预热变化影响燃耗；在预设时间段内对轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测；计算出钢温度变化影响燃耗、空燃比变化影响燃耗、蒸汽变化影响燃耗；计算生产负荷率变化影响燃耗。系统包括：钢坯检测装置、气体检测装置、数据采集装置和上位机，钢坯检测装置和气体检测装置分别与数据采集装置连接，数据采集装置与上位机连接，数据采集装置包括能源网。本申请提供的轧钢加热炉燃耗分析方法及系统，解决了轧钢加热炉燃耗分析可靠性差的问题。

Description

一种轧钢加热炉燃耗分析方法及系统

技术领域

本申请涉及轧钢加热炉技术领域，尤其涉及一种轧钢加热炉燃耗分析方法及系统。

背景技术

钢铁企业的轧钢加热炉通常燃用煤气来产生热能，在轧材生产线中煤气占总生产成本的40％～65％，分析明确影响煤气燃耗的主要因素，确定调控方向，对降低钢材生产运行成本具有重要意义。

目前，钢铁行业对轧材生产线上的煤气燃耗日常分析，主要是对轧钢加热炉地运行进行阶段性分析，具体为通过收集轧钢加热炉在一个生产阶段内的煤气燃耗总量和钢坯生产总量等生产数据，分析钢坯生产总量与煤气燃耗总量之间的关系，把握煤气燃耗与钢坯生产总量及其他生产因素之间的关系。

然而，在轧材生产线上，生产负荷率、钢坯热送热装率、空气预热温度等多种因素都会对煤气燃耗产生重要影响，但是这些影响因素相互交织，每一影响因素的变化对燃耗的影响难以具体量化；另外，现有的煤气燃耗测算依靠人力统计费时费力，准确性和时效性较差，不能有效反应影响燃耗的真实问题。

发明内容

本申请提供了一种轧钢加热炉燃耗分析方法及系统，以解决轧钢加热炉燃耗分析可靠性差的问题。

第一方面，本申请提供了一种轧钢加热炉燃耗分析方法，该方法包括：

在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，得到钢坯带入热量、煤气带入热量和空气带入热量；

根据所述钢坯带入热量计算热装变化影响燃耗，根据所述空气带入热量计算空气预热变化影响燃耗；

在所述预设时间段内对所述轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测，得到出钢带出热量、烟气带出综合热量和蒸汽带出热量；

根据所述出钢带出热量计算出钢温度变化影响燃耗，根据所述烟气带出综合热量计算空燃比变化影响燃耗，根据所述蒸汽带出热量计算蒸汽变化影响燃耗；

根据所述钢坯带入热量、煤气带入热量和出钢带出热量，计算生产负荷率变化影响燃耗。

优选地，所述方法还包括：

测量所述预设时间段内的钢坯氧化放热热量和钢坯氧化烧损带出热量；

根据所述钢坯氧化放热热量和钢坯氧化烧损带出热量，计算氧化烧损变化影响燃耗。

优选地，所述方法还包括：

测量所述预设时间段内的炉体散热损失热量；

根据所述炉体散热损失热量，计算炉体外壁温度变化影响燃耗。

优选地，所述方法还包括：

计算所述钢坯带入热量、煤气带入热量、空气带入热量、钢坯氧化放热热量的和，得到所述轧钢加热炉的输入总热量；

计算所述出钢带出热量、烟气带出综合热量、蒸汽带出热量、钢坯氧化烧损带出热量、炉体散热损失热量、系统损耗热量的和，得到所述轧钢加热炉的输出总热量。

优选地，在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，包括：

在预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的钢坯进行入炉重量和入炉温度的动态监测；

在所述预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的混合煤气进行入炉流量和热值的动态监测；

在所述预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的空气进行入炉流量和入炉温度的动态监测。

优选地，在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，还包括：

在预设时间段内，对混合煤气加压站内的混前高炉煤气、混前焦炉煤气进行入炉流量的动态监测，对所述混合煤气加压站内的混前转炉煤气进行入炉流量和热值的动态监测。

优选地，在所述预设时间段内对所述轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测，包括：

在所述预设时间段内，对所述轧钢加热炉输出的钢坯进行出钢温度的动态监测；

在所述预设时间段内，对所述轧钢加热炉输出的烟气进行残氧量和温度的动态监测；

在所述预设时间段内，对所述轧钢加热炉输出的蒸汽进行蒸汽量和温度的动态监测。

第二方面，本申请还提供了一种轧钢加热炉燃耗分析系统，所述轧钢加热炉燃耗分析系统包括钢坯检测装置、气体检测装置、数据采集装置和上位机。

所述钢坯检测装置包括设置在轧钢加热炉钢坯进炉口的入炉钢坯称重仪和入炉钢坯测温仪，设置在所述轧钢加热炉钢坯出炉口的出炉钢坯测温仪；

所述气体检测装置包括设置在所述轧钢加热炉煤气进入口的混合煤气流量计和混合煤气热值仪，设置在所述轧钢加热炉空气进入口的空气流量计和空气测温计，设置在混合煤气加压站的混前高炉煤气流量计、混前焦炉煤气流量计、混前转炉煤气流量计和混前转炉煤气热值仪，设置在所述轧钢加热炉汽化冷却蒸汽出口的蒸汽流量计量装置和蒸汽测温仪，设置在所述轧钢加热炉炉顶的烟气残氧仪和出炉烟道上的烟气测温仪；

所述钢坯检测装置和气体检测装置分别与所述数据采集装置连接，所述数据采集装置与上位机连接，所述数据采集装置包括能源网。

优选地，所述数据采集装置包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器与所述能源网连接。

优选地，所述轧钢加热炉燃耗分析系统还包括炉体测温装置，所述炉体测温装置的测量位置包括加热炉炉顶、炉墙外壁、加热炉入钢端墙外壁和加热炉出钢端墙外壁。

本申请提供的轧钢加热炉燃耗分析方法及系统的有益效果包括：

本申请提供的轧钢加热炉燃耗分析方法，通过对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，计算出了热装变化影响燃耗和空气预热变化影响燃耗，通过对轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测，计算出了出钢温度变化影响燃耗、空燃比变化影响燃耗和蒸汽变化影响燃耗，并进而计算出了生产负荷率变化影响燃耗，实现了燃耗的在线监测。一方面可实现加热炉在线热平衡，另一方面可动态、准确量化影响燃耗的主要因素和影响比例，提高了燃耗分析的可靠性，同时可在日常运行中及时反馈动态调整空燃比等参数，为降低燃耗提供有力的技术支撑和优化调控方向，最终达到降低燃耗和生产成本的目的。本申请提供的轧钢加热炉燃耗分析系统，通过设置在轧钢加热炉各个位置的检测装置，动态监测影响燃耗的各关联因子，通过数据采集装置分别采集各检测装置的检测数据并发送到上位机，利用上位机对各燃耗关联因子进行动态分析，实现了轧钢加热炉燃耗的可靠性分析。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种轧钢加热炉燃耗分析方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种轧钢加热炉热平衡示意图；

图3为本申请实施例提供的一种轧钢加热炉燃耗分析系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本申请实施例提供的一种轧钢加热炉燃耗分析方法的流程示意图，如图1所示，本申请实施例提供的轧钢加热炉燃耗分析方法，具体包括以下步骤：

步骤S100：对轧钢加热炉的燃耗进行分析，确定燃耗的关联因子。

本实施例中，对轧钢加热炉的燃耗在线分析主要从生产组织方面、设备管理方面、热工操作方面进行。从生产组织方面，梳理分析从炼钢连铸坯到轧材生产过程，对与轧钢加热炉燃耗有关的热因素进行辨识，确定连铸坯产量、热送坯量、加热炉入炉坯量、热装坯量、热装温度等主要关联因子；从设备管理方面主要对轧钢加热炉有关设备热流向运行方面的关联因子进行辨识，确定汽化冷却系统的蒸汽量、蒸汽压力、空气预热系统的空气量、空气温度、炉体散热系统的炉顶、炉墙温度等主要关联因子；从热工操作方面分别对与加热炉燃耗在热工运行操作方面有关因素进行辨识，确定轧钢加热炉出钢温度、烟气体积量、排烟温度、烟气中残氧量、空气量、煤气量、混合煤气混前高、焦、转炉煤气量、煤气热值等主要关联因子。本实施例从三个方面对轧钢加热炉的燃耗进行分析，全面涵盖了对轧钢加热炉燃耗具有影响的关联因子，为可靠分析轧钢加热炉的燃耗、优化燃耗奠定了重要基础。

进一步的，对确定的关联因子进行分析，可归类为热装变化、生产负荷率变化、空气预热变化、空燃比变化、出钢温度变化、蒸汽变化、氧化烧损变化和炉体外壁温度变化。对关联因子进行归类，有利于模块化分析，便于各关联因子的测算和分析。

步骤S110：在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，得到钢坯带入热量、煤气带入热量和空气带入热量。

具体地，预设时间段为分析轧钢加热炉燃耗而选取的一个单位时间段，在本实施例中，根据轧钢加热炉的生产计划：8小时作为一次计量周期，选取8小时作为预设时间段，每隔8小时对轧钢加热炉在线监测的各种数据进行统计分析。当然，也可选取其他时间长度进行燃耗统计分析。

在预设时间段内，对输入到轧钢加热炉的热量进行动态监测，需要进行动态监测的热量输入源包括钢坯、煤气和空气。

第一方面，在预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的钢坯进行入炉重量和入炉温度的动态监测，具体为对入炉钢坯进行在线称重和测温，得到钢坯重量G_坯和入炉温度T_钢入，将钢坯重量G_坯和入炉温度T_钢入通过PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、MES(Manufacturing Execution System，制造企业生产过程执行管理系统)等数据采集装置捆绑上传，识别出热装温度高于预设热装最低温度的热装坯量G_热，其中，预设热装最低温度为400℃。计算入炉钢坯带入热量Q_钢入：

R＝G_热/G_坯

Q_钢入＝T_钢入*R*C_钢入 (1)

(1)式中，R为入炉钢坯的钢坯热装率R，C_钢入为该入炉钢坯在该热装温度下的比热容。

第二方面，在预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的混合煤气进行入炉流量和热值的动态监测，具体为动态监测进入轧钢加热炉的混合煤气流量V_混气和混合煤气热值q_混气，在线测算出煤气带入的单位产品化学热Q_煤气：

Q_煤气＝V_混气*q_混气/G_坯 (2)

第三方面，在预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的空气进行入炉流量和入炉温度的动态监测，具体为动态监测进入轧钢加热炉的空气流量V_空气和空气预热温度T_空气，计算出入炉空气带入热量Q_空气：

Q_空气＝(V_空气*(T_空气*(1.302+0.000075*T_空气+(0.0595*

T_空气/1000)^2)－20*1.302))/1000/G_坯 (3)

进一步的，煤气的混配、煤气与空气的混配也会影响轧钢加热炉的燃耗。本申请实施例还包括对进入轧钢加热炉之前的煤气，即混合煤气加压站内的混前高炉煤气、混前焦炉煤气进行入炉流量的动态监测，对混合煤气加压站内的混前转炉煤气进行入炉流量和热值的动态监测，得到煤气混配比例V_高：V_焦：V_转和转炉煤气热值q_转气，在线测算出理想空气量V_空i(空气过剩系数为1)，理想空燃比b_空煤i，实际空燃比b_空煤，空气过剩系数n_空实际。计算公式如下：

V_空i＝(V_高*0.612+V_焦*4.2+V_转*(q_转气/12644*1000*

0.5－0.5％)/0.21)/(V_高+V_焦+V_转)*V_混气

b_空煤i＝V_空i/V_混气

b_空煤＝V_空气/V_混气

n_空实际＝V_空气/V_空I (4)

(4)中，0.612为燃烧高炉煤气需要空气量，4.2为燃烧焦炉煤气需要空气量。

更进一步的，钢坯进入轧钢加热炉后会进行氧化放热。本申请实施例还包含了对钢坯氧化放热的计算。氧化放热产生的热量为阶段性数据，通过测量预设时间段内的钢坯氧化烧损率a，可计算出钢坯氧化放热热量Q_氧化放热：

Q_氧化放热＝5652*a*50％ (5)

(5)式中，5652为钢铁氧化单位放热量，乘以50％的是因为考虑炉内钢坯氧化部分放热。

步骤S120：根据钢坯带入热量计算热装变化影响燃耗，根据空气带入热量计算空气预热变化影响燃耗。

具体地，根据步骤S110中得到的钢坯带入热量、煤气带入热量和空气带入热量，分别计算出热装变化影响燃耗J_热装和空气预热变化影响燃耗J_空气：

J_热装＝T_钢m*C_钢入－Q_钢入

J_空气＝(V_空气*(T_空i*(1.302+0.000075*T_空i+(0.0595*T_空i*

1000)^2)－20*1.302))/1000/G_坯－Q_空气 (6)

(6)式中，T_钢m为该轧钢加热炉生产线预设热装最高温度，预设热装最高温度为可热装最高温度，具体大小可根据实际热装需求进行设置，T_空i为空气控热器设计空气预热温度。

步骤S130：在预设时间段内对轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测，得到出钢带出热量、烟气带出综合热量和蒸汽带出热量。

具体地，在预设时间段内，对轧钢加热炉输出的热量进行动态监测，需要进行动态监测的热量输出量包括钢坯、烟气和蒸汽。

第一方面，在预设时间段内，对轧钢加热炉的出炉钢坯进行动态监测，具体为对出炉钢坯进行在线测温，得到出钢温度T_钢出，在线测算出出钢带出热量Q_钢出：

Q_钢出＝(T_钢出*C_钢出)/1000 (7)

进一步的，计算出轧钢加热炉的热效率E_加热炉：

E_加热炉＝(Q_钢出－Q_钢入)/Q_煤气 (8)

第二方面，在预设时间段内，对轧钢加热炉的出炉蒸汽进行动态监测，具体为对轧钢加热炉输出的蒸汽量和蒸汽温度进行检测，得到蒸汽量G_汽、饱和蒸汽温度T_汽，在线测算出蒸汽带走的单位热量Q_蒸汽：

Q_蒸汽＝(2677+(T_汽－100)*1.1+10-H_水e)*G_汽/G_坯/1000 (9)

(9)式中，H_水e为进水热焓。

第三方面，在预设时间段内，对轧钢加热炉的出炉烟气进行动态监测，具体为对轧钢加热炉输出的烟气温度和残氧量进行检测，得到出炉烟气温度T_烟出和烟气中残氧量O_2烟。根据步骤S110得到的空气过剩系数在线测算出烟气带出理想物理热Q_烟理想，测算出烟气带出物理热Q_烟物正(按实际空燃比正向测算)；根据烟气中残氧量O_2烟在线测算出烟气带走物理热Q_烟物反(根据残氧反向测算)，测算出燃料不完全燃烧的化学热Q_烟化，根据残氧量O_2烟、烟气带出物理热Q_烟物正和烟气带走物理热Q_烟物反，测算出烟气带走综合热量Q_烟综。

进一步的，钢坯的氧化烧损也会带出部分热量。本申请实施例还包含了对钢坯氧化烧损热量的计算。氧化烧损热量带出的热量为阶段性数据，通过测量预设时间段内的钢坯氧化烧损率a，可计算出钢坯氧化烧损带出热量Q_烧损出：

Q_烧损出＝a*C_铁皮*(T_钢出－Te) (10)

(10)式中，C_铁皮为氧化铁皮比热为轧钢加热炉后会进行氧化放热。Te为环境钢坯温度。

更进一步的，炉体散热会损耗部分热量，由于炉体散热通常比较稳定，可一周测量一次炉体散热量，炉体散热量的测量位置包括加热炉炉顶温度T_炉顶、炉墙外壁温度T_外墙、入钢端墙外壁温度T_入钢墙、出钢端墙外壁温度T_出钢墙，根据上述位置测得的温度，测算出炉体散热损失Q_炉体。

本实施例中，根据轧钢的输入总热量Q_入总和输出总热量Q_出总可实现轧钢机热炉的热平衡，参见图2，为本申请实施例提供的轧钢加热炉热平衡示意图，如图2所示，每隔8小时作为一次计量时间段，根据热平衡原理，测算出输入总热量Q_入总和输出总热量Q_出总：

Q_入总＝Q_钢入+Q_煤气+Q_空气+Q_氧化放热

Q_出总＝Q_钢出+Q_烟综+Q_蒸汽+Q_烧损出+Q_炉体+Q_其它 (11)

(11)式中，Q_其它为系统损耗热量，包括炉门辐射、炉门逸气、管道散热量等，可通过热平衡反推出大小：

Q_其它＝Q_入总－Q_钢出－Q_烟综－Q_蒸汽－Q_烧损出－Q_炉体 (12)

步骤S140：根据出钢带出热量计算出钢温度变化影响燃耗，根据烟气带出综合热量计算空燃比变化影响燃耗，根据蒸汽带出热量计算蒸汽变化影响燃耗。

具体的，根据步骤S130中得到的出钢带出热量、烟气带出综合热量和蒸汽带出热量，分别计算出出钢温度变化影响燃耗J_钢出、空燃比变化影响燃耗J_空燃和蒸汽变化影响燃耗J_蒸汽：

J_钢出＝(T_钢出－T_钢i)*C_钢出/1000

J_空燃＝Q_烟综－Q_烟理想

J_蒸汽＝(Q_蒸汽－(2677+(T_汽i－100)*1.1+10－H_水e)*

G_汽i/G_坯/1000 (13)

(13)式中，T_钢i为该生产线理想出钢坯温度，H_水e为进水热焓，T_汽i为设计蒸汽温度，G_汽i为设计蒸汽量。

步骤S150：根据所述钢坯带入热量、煤气带入热量和出钢带出热量，计算生产负荷率变化影响燃耗。

具体的，本申请实施例还考虑了生产负荷率变化对燃耗的影响J_生产负荷。生产负荷率变化对燃耗的影响如下式：

J_生产负荷＝(1－G_坯/G_坯i)*(Q_煤气+Q_钢入－Q_钢出)*E_加热炉 (14)

(14)式中，G_坯i为轧钢还加热炉理想产能。

进一步的，根据炉体散热损失Q_炉体还可计算炉体外壁温度变化影响燃耗J_炉体。

分别测算出加热炉生产负荷影响燃耗J_生产负荷、入炉热装变化影响燃耗J_热装、空气预热温度影响燃耗J_空气、空燃比变化影响燃耗J_空燃、出钢温度变化影响燃耗J_钢出、蒸汽变化影响燃耗J_蒸汽、氧化烧损影响燃耗J_烧损、炉体表面温度变化影响燃耗J_炉体后，得到燃耗总影响J_综合：

J_综合＝J_热装+J_生产负荷+J_空气+J_空燃+J_钢出+J_蒸汽+J_烧损+J_炉体 (15)

本申请实施例还提供了一种轧钢加热炉燃耗分析系统，用于实现上述方法实施例各个步骤，参见图3，为本申请实施例提供的轧钢加热炉燃耗分析系统的结构示意图，如图3所示，本申请实施例提供的轧钢加热炉燃耗分析系统，包括钢坯检测装置、气体检测装置、炉体测温装置15、数据采集装置17和上位机18。

具体的，钢坯检测装置包括设置在轧钢加热炉1钢坯进炉口的入炉钢坯称重仪2和入炉钢坯测温仪3，设置在轧钢加热炉1钢坯出炉口的出炉钢坯测温仪12。

气体检测装置包括设置在轧钢加热炉1煤气进入口的混合煤气流量计4和混合煤气热值仪5，设置在轧钢加热炉1空气进入口的空气流量计16和空气测温计6，设置在混合煤气加压站的混前高炉煤气流量计7、混前焦炉煤气流量计8、混前转炉煤气流量计9和混前转炉煤气热值仪10，设置在轧钢加热炉1汽化冷却蒸汽出口的蒸汽流量计量装置11和蒸汽测温仪19，设置在轧钢加热炉1炉顶的烟气残氧仪14和出炉烟道上的烟气测温仪13。

入炉钢坯称重仪2用于钢坯重量G_坯，入炉钢坯测温仪3用于测量温度T_钢入，混合煤气流量计4用于测量混合煤气流量V_混气，混合煤气热值仪5用于测量混合煤气热值q_混气，空气流量计16用于测量空气流量V_空气，空气测温计6用于测量空气预热温度T_空气。

混前高炉煤气流量计7用于测量混前高炉煤气流量V_高，混前焦炉煤气流量计8用于测量混前焦炉煤气流量V_焦，混前转炉煤气流量计9用于测量混前转炉煤气流量V_转，混前转炉煤气热值仪10用于测量转炉煤气热值q_转气。

汽化冷却蒸汽流量计量装置11用于测量蒸汽量G_汽，蒸汽测温仪19用于测量饱和蒸汽温度T_汽，出炉钢坯测温仪12用于测量出钢温度T_钢出，烟气测温仪13用于测量出炉烟气温度T_烟出，烟气残氧仪14用于测量残氧O_2烟。

炉体测温装置15可为手动测温装置，测温位置包括加热炉炉顶、炉墙外壁、加热炉入钢端墙外壁和加热炉出钢端墙外壁。当然，也可多设置几个测温位置，以提高测量准确度。

钢坯检测装置和气体检测装置分别与数据采集装置17连接(连接关系未示出)，数据采集装置17与上位机18连接，数据采集装置17包括能源网。数据采集装置17与上位机18连接。

进一步的，数据采集装置17包括可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与能源网连接。数据采集装置17还可包括MES(Manufacturing Execution System，制造企业生产过程执行管理系统)、ERP(Enterprise Resource Planning，企业资源计划系统)和加热炉二级系统等。钢坯检测装置、气体检测装置分别与数据采集装置17的数据通讯接口连接，利用各数据采集装置17可自动获取各检测装置的数据，进一步的，炉体测温装置15的数据也可输入到数据采集装置17内。利用大数据传输、信息集成系统，在上位机18上对与加热炉煤气燃耗有关的关联因子进行系统分析，按照热流向分布及热平衡原理，对各关联因子进行分类测试、测算研究。形成动态量化分析轧线燃耗影响机理的模块化应用工具：轧钢加热炉燃耗在线分析平台。轧钢加热炉燃耗在线分析平台为根据加热炉热量分析测算模型搭建的轧钢加热炉能源管理软硬件平台，平台基于Microsoft Visual Studio编程软件建立客户端系统，数据库兼容Oracle及SQL Server主流管理软件，实现基于应用层、逻辑层、数据层三层架构的软件产品。在此基础上将软件系统划分为后台数据处理层、中间业务逻辑处理层、前台业务逻辑处理层和表现层，保证数据采集、数据处理、数据表现之间的连接。

搭建关联因子支撑系统接口：在轧钢加热炉燃耗在线分析平台设计加热炉能源管理模块，加热炉能源管理模块与能源网、MES、PLC、ERP、加热炉二级等多套系统或设备进行数据通讯接口，自动获取数据，减少人工整理、输入的误差，提高支撑数据的正确性，为燃耗分析的正确性提供有力保障。

实现程序模块的数据集成及在线分析功能：(1)建立能源信号模块，实现加热炉能耗分析关联因子的数据集成、分类配置、查询功能。(2)建立实绩信息管理模块，实现了生产组织、设备管理、热工操作等实绩信息的采集与模型计算功能，并形成班报报表。(3)建立加热炉在线分析模块，分别实现了按照班(8个小时)为每一个测算区间的加热炉热流向平衡、加热炉热平衡趋势、入炉坯燃耗主要影响因素等分析模型。(4)建立加热炉动态运行优控模块，动态反馈优化调整空燃比、炉压等参数达到经济运行区间。

本申请实现了加热炉在线热平衡，分析出加热炉热量输入和输出变化趋势，实现了每个班次与理想热平衡的对比分析，明确了加热炉运控状况；实现了对加热炉燃耗主要影响因素动态量化分析，直观明了的显示出与理想燃耗的差距，明确改善方向；可对加热炉烟气残氧、空燃比、空气过剩系数、炉压等实时数据与理想值对比监控，动态分析加热炉在线运控的合理性，反馈优化调整空燃比、炉压等参数达到经济运行区，指导烧钢操作，可在线降低煤气消耗。形成一种动态量化轧钢加热炉燃耗影响机理的模块化分析方法----“轧线燃耗影响机理在线分析模型”，该分析模型在某钢厂一轧钢生产线得到成功研发应用，为降低该生产线的煤气消耗和实现智能制造工厂发挥了重要技术支撑，实施效果：关键影响因子明显改善，加热炉燃耗降低显著。通过在某钢厂一轧钢生产线成功开发轧线燃耗影响机理在线分析模型研发项目以来，该轧线明确了降低燃耗的改善方向，对应实施了一系列优化改善措施，取得了显著效果，生产负荷率和钢坯热装率分别提高了9％和10％以上，加热炉运行控制达到较好水平，空燃比基本控制在经济合规区，燃耗降低明显，由2016年的1.89GJ/t，2017年降为1.539GJ/t材，2017年该轧线产量为116.98万t，混合煤气价格为31.3元/GJ,2017年降低燃耗运行成本达1286万元。

由上述实施例可见，本申请提供的轧钢加热炉燃耗分析方法，通过对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，计算出了热装变化影响燃耗和空气预热变化影响燃耗，通过对轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测，计算出了出钢温度变化影响燃耗、空燃比变化影响燃耗和蒸汽变化影响燃耗，并进而计算出了生产负荷率变化影响燃耗，实现了燃耗的在线分析监测；另外，本实施例还对氧化烧损变化影响燃耗、炉体外壁温度变化影响燃耗进行阶段性测算，提高了燃耗综合分析准确度。本申请实施例一方面可实现加热炉在线热平衡，另一方面可动态、准确量化影响燃耗的主要因素和影响比例，提高了燃耗分析的可靠性，同时可在日常运行中及时反馈动态调整空燃比等参数，为降低燃耗提供有力的技术支撑和优化调控方向，最终达到降低燃耗和生产成本的目的。本申请提供的轧钢加热炉燃耗分析系统，通过设置在轧钢加热炉各个位置的检测装置，动态监测影响燃耗的各关联因子，通过数据采集装置分别采集各检测装置的检测数据并发送到上位机，利用上位机对各关联因子进行动态分析，实现了轧钢加热炉燃耗的可靠性分析。

由于以上实施方式均是在其他方式之上引用结合进行说明，不同实施例之间均具有相同的部分，本说明书中各个实施例之间相同、相似的部分互相参见即可。在此不再详细阐述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的电路结构、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种电路结构、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的电路结构、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种轧钢加热炉燃耗分析方法，其特征在于，包括：

在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，得到钢坯带入热量、煤气带入热量和空气带入热量；

根据所述钢坯带入热量计算热装变化影响燃耗，根据所述空气带入热量计算空气预热变化影响燃耗；

在所述预设时间段内对所述轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测，得到出钢带出热量、烟气带出综合热量和蒸汽带出热量；

根据所述出钢带出热量计算出钢温度变化影响燃耗，根据所述烟气带出综合热量计算空燃比变化影响燃耗，根据所述蒸汽带出热量计算蒸汽变化影响燃耗；

根据所述钢坯带入热量、煤气带入热量和出钢带出热量，计算生产负荷率变化影响燃耗。

2.如权利要求1所述的轧钢加热炉燃耗分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

测量所述预设时间段内的钢坯氧化放热热量和钢坯氧化烧损带出热量；

根据所述钢坯氧化放热热量和钢坯氧化烧损带出热量，计算氧化烧损变化影响燃耗。

3.如权利要求2所述的轧钢加热炉燃耗分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

测量所述预设时间段内的炉体散热损失热量；

根据所述炉体散热损失热量，计算炉体外壁温度变化影响燃耗。

4.如权利要求3所述的轧钢加热炉燃耗分析方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算所述钢坯带入热量、煤气带入热量、空气带入热量、钢坯氧化放热热量的和，得到所述轧钢加热炉的输入总热量；

计算所述出钢带出热量、烟气带出综合热量、蒸汽带出热量、钢坯氧化烧损带出热量、炉体散热损失热量、系统损耗热量的和，得到所述轧钢加热炉的输出总热量。

5.如权利要求1所述的轧钢加热炉燃耗分析方法，其特征在于，在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，包括：

在预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的钢坯进行入炉重量和入炉温度的动态监测；

在所述预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的混合煤气进行入炉流量和热值的动态监测；

在所述预设时间段内，对输送到轧钢加热炉的空气进行入炉流量和入炉温度的动态监测。

6.如权利要求5所述的轧钢加热炉燃耗分析方法，其特征在于，在预设时间段内对输送到轧钢加热炉的钢坯、煤气和空气分别进行动态热量监测，还包括：

在预设时间段内，对混合煤气加压站内的混前高炉煤气、混前焦炉煤气进行入炉流量的动态监测，对所述混合煤气加压站内的混前转炉煤气进行入炉流量和热值的动态监测。

7.如权利要求1所述的轧钢加热炉燃耗分析方法，其特征在于，在所述预设时间段内对所述轧钢加热炉输出的钢坯、烟气和蒸汽分别进行动态热量监测，包括：

在所述预设时间段内，对所述轧钢加热炉输出的钢坯进行出钢温度的动态监测；

在所述预设时间段内，对所述轧钢加热炉输出的烟气进行残氧量和温度的动态监测；

在所述预设时间段内，对所述轧钢加热炉输出的蒸汽进行蒸汽量和温度的动态监测。

8.一种轧钢加热炉燃耗分析系统，其特征在于，包括钢坯检测装置、气体检测装置、数据采集装置(17)和上位机(18)，其中，

所述钢坯检测装置包括设置在轧钢加热炉(1)钢坯进炉口的入炉钢坯称重仪(2)和入炉钢坯测温仪(3)，设置在所述轧钢加热炉(1)钢坯出炉口的出炉钢坯测温仪(12)；

所述气体检测装置包括设置在所述轧钢加热炉(1)煤气进入口的混合煤气流量计(4)和混合煤气热值仪(5)，设置在所述轧钢加热炉(1)空气进入口的空气流量计(16)和空气测温计(6)，设置在混合煤气加压站的混前高炉煤气流量计(7)、混前焦炉煤气流量计(8)、混前转炉煤气流量计(9)和混前转炉煤气热值仪(10)，设置在所述轧钢加热炉(1)汽化冷却蒸汽出口的蒸汽流量计量装置(11)和蒸汽测温仪(19)，设置在所述轧钢加热炉(1)炉顶的烟气残氧仪(14)和出炉烟道上的烟气测温仪(13)；

所述钢坯检测装置和气体检测装置分别与所述数据采集装置(17)连接，所述数据采集装置(17)与上位机(18)连接，所述数据采集装置(17)包括能源网。

9.如权利要求8所述的轧钢加热炉燃耗分析系统，其特征在于，所述数据采集装置(17)包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器与所述能源网连接。

10.如权利要求8所述的轧钢加热炉燃耗分析系统，其特征在于，所述轧钢加热炉燃耗分析系统还包括炉体测温装置(15)，所述炉体测温装置(15)的测量位置包括加热炉炉顶、炉墙外壁、加热炉入钢端墙外壁和加热炉出钢端墙外壁。