中关村现代节能服务产业联盟

绿色低碳技术产品集介绍

各有关单位:

为贯彻落实党中央、国务院关于加快推进生态文明建设的决策部署,紧紧围绕统筹推进“五位一体”总体布局和协调推进“四个全面”战略布局,牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,促进绿色低碳技术水平提升,推动高效节能、先进环保、新能源、资源综合利用等绿色低碳领域的技术的研发、推广和应用,中关村现代节能服务产业联盟与中国标准化研究院资源环境研究分院联合开展绿色低碳技术产品征集工作,符合要求的技术产品,将收录于征集方主编的《绿色低碳技术产品集》,面向全社会进行推广、推荐,并在标准创制创新方面提供相应支持。参与本次技术产品征集不收取任何费用,望广大绿色低碳企业积极申报。

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高炉热风炉智能优化控制系统

来源:北京和隆优化科技股份有限公司 作者: 2019-09-29


【适用环境要求】


  • 适用行业领域


高炉热风炉智能优化控制系统(简称BCS系统)主要适用于国内冶金钢铁制造业-用高炉进行炼铁的钢铁企业,适用在为高炉提供高风温的高炉热风炉的操作控制系统智能化升级改造。

 

  • 应用环境要求


本技术产品适用于顶燃式、内燃式、外燃式等热风炉型;容积从450m³~5800m³等系列高炉热风炉。热风炉原控制系统必须支持国际标准通讯协议,如OPC、MODBUS等;燃烧系统的基本测控仪表工作有效,BCS技术不要求绝对精确,但要求其变化趋势正确即可;执行机构的死区或空行程尽量小于2%;大部分情况下,助燃风量应充足。

 




【技术产品简介】


  • 基本运行原理


高炉热风炉智能优化控制系统(简称BCS系统)基于原DCS系统最基本的测控仪表,通过OPC通讯的方式与原DCS系统互联,借助高炉热风炉智能优化控制系统强大的功能模块库(通用先进控制模块、通用优化控制模块、软测量和有限条件正确相关技术、故障诊断和自愈控制技术、大数据挖掘数据统计分析技术、智能软伺服接口技术、自适应控制技术和在线建模技术),实现高炉热风炉煤气总管压力自动控制、空气总管压力自动控制、各热风炉煤气支管阀自动调节、各热风炉空气支管阀自动调节、送风温度自动控制。

 

  • 工艺流程图表           


热风炉.png


  • 核心优势亮点


1、基于过程数据变化趋势的相对正确而非绝对值的精确,对现场条件要求极低,适合国情;


2、用与燃烧关联的基本测控信号基于软测量技术构建表征当前工况下燃烧效果的中间变量-§,其变化规律与热效率一致,为热风炉实现优化目标提供依据;


3、将“瞎子爬山法”优化策略用在了控制器设计上,通过滚动优化使热风炉达到“越烧越好”的运行状态;


4、集模糊控制、非线性控制和预测控制等技术于一体,全面克服过程本身的非线性、纯滞后和时变性等难题,实现热风炉运行参数精确、稳定控制。

 

  • 相关参数描述


1、实现全自动优化烧炉,长期自控率大于90%;热风炉运行稳定性大幅提高,安全性明显改善;


2、同等送风温度下,煤气消耗降低3%~6.0%以上;


3、同等煤气消耗下,送风温度提高10℃~30℃以上。

 




【经济效益分析】


  • 投资回收周期


投资回收周期0.3-1年。

 

  • 应用效益情况


本技术产品应用于高炉热风炉优化改造后,为用户实现高炉热风炉煤气总管压力自动控制、空气总管压力自动控制、各热风炉煤气支管阀自动调节、各热风炉空气支管阀自动调节、送风温度自动控制。通过高炉热风炉的多炉协调技术,实现多个热风炉之间的烧炉平衡,保证送风温度的稳定,保证高炉热风炉90%的自动投用率和降低3%以上的煤气消耗。




【潜力前景分析】


  • 市场应用潜力


该技术产品除了适用于高炉热风炉,还可适用于钢铁企业的轧钢加热炉以及燃气锅炉、烧结机、竖炉、回转窑等燃烧装置总计超过3500台。预计未来5年实施期内,冶金钢铁企业约有高炉热风炉、加热炉、燃气锅炉等主要耗能窑炉采用燃烧智能优化控制技术应用达到1000台套,以3.0%的煤气节能率,预计节约高炉煤气141亿立方,折合标煤181余万吨,减排CO2量474万吨,增加发电量37.1亿度,创造节能效益20.4亿元。BCS技术已高度集成标准化,技术先进实施周期短,效益可观,投资回收期短,具备在钢铁企业大规模推广的潜力。

 

  • 推广应用现状


冶金钢铁作为耗能大户且存在着严重的产能过剩,制造流程中多种燃烧装置的能源消耗占冶金制造总能源的60%以上。全国钢铁企业257家,有炼铁高炉的企业224家共746座高炉,和隆已实施115座高炉的热风炉,市场占有率达到15.4%。应用效果显著。提升冶金多种燃烧装置的智能生产水平、挖潜节能力度势在必行,燃烧智能控制技术是非常重要的手段。

 



【典型案例介绍】


宣钢集团的1#2500m³高炉热风炉智能化改造项目。该钢铁企业高炉热风炉燃烧的高度复杂性、耦合严重,热风炉上的测控仪表、执行机构精度差,先进控制理论的工程化等问题造成热风炉手动烧炉,自动化程度低,煤气消耗高、送风始末温差大。业主希望实现自动优化烧炉,提升自控率,降低能耗。该项目采用BCS技术进行改造。通过OPC通讯的方式与原DCS系统互联,借助高炉热风炉智能优化控制系统强大的功能模块库,实现优化烧炉。项目于2018年4月~6月,完成系统调试、投运,通过验收。该项目改造后实现长期自控率95%以上,节能率3.2%,年节标煤8000吨,节能效益900万元。项目投资回收期为2个月。




 

【信息提供单位】


  • 单位名称


北京和隆优化科技股份有限公司

 

  • 单位简介


公司成立于2004年8月,2013年挂牌新三板,目前注册资本4500万元。获国家高新技术企业,北京市级企业研发机构,ISO9001质量管理体系认证、国家备案节能服务公司等资质。公司专注于流程工业数字工厂、智能优化控制的研发和推广应用。已获国家发明专利20项、实用新型2项、软件著作权59项、商标24件,先后获省部级科技进步奖、中国专利优秀奖等各级奖励四十余项。公司采用人工智能、过程优化控制技术及大数据挖掘及工业互联网平台领先技术等集成智能制造系统解决方案,主要服务于冶金、热电、电力、化工、建材及等重化工行业。公司多个智能优化技术产品被工信部、北京市、山东省及中国钢铁行业等列入重大节能技术装备推荐目录,是中国流程工业智能优化领域领军企业。


附件:高炉热风炉智能优化控制系统.pdf