专利名称：基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法
技术领域：
本发明涉及自动化控制领域，特别是涉及一种用于钢铁企业能源生产和调度的 基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法。
背景技术：
钢铁企业是能源消耗大户，约占全国总能耗的10%左右，钢铁企业能源系统的 运行情况是否稳定、经济、可靠将直接影响到产品的质量和企业的经济效益，对大型耗 能的钢铁企业来说更是如此。如何减少能源的放散和增加能源的回收利用，一直是钢铁 企业节能降耗的重要课题。利用钢铁企业能源系统中的大量能耗数据，通过对热轧生 产流程中加热炉工序物质、能量正向平衡的研究，以及不同因素对能耗的影响特性的研 究，找到一种合理的能耗分析模型，并建立一个优化的能源调度过程，将有效促进大规 模能源系统管理技术的发展和节能技术的推广。钢铁企业的能源系统是一个复杂的系统，在这个系统内部，各个工序的生产参 数、操作过程及生产过程等多种因素都会对能源消耗产生影响，而且各个因素间的相互 影响、相互耦合也会引发不同工序间的能耗此消彼涨的关系，从而影响整个企业的能源 消耗总量。加热炉作为热轧生产线关键设备之一，也是主要耗能设备，对应的能源消耗具 有非线性、时变、分布参数特性，加热炉区域能源调度方法直接影响能源消耗指标和产 品质量。实际工业生产过程中，人们主要通过测量得到的钢坯实际温度来调整对加热炉 的能源供应量，这种闭环反馈的控制方法虽然能够适时调整加热炉的能源消耗，但从钢 铁企业整体能源系统的角度来分析，局部区域的能源调整可能会影响钢厂整个能源系统 的稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法， 为钢铁企业能源平衡调度、精细化能源消耗分析提供基础，有效促进钢铁企业的节能减 排。为解决上述技术问题，本发明的基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法包括如 下步骤步骤一、输入加热炉单位时间内各块钢坯的质量数据，经累加得到生产率， 即t/d，其中，t表示时间，单位为小时；d为钢坯的质量，单位为公斤；步骤二、输入加热炉对应单位时间内的生产参数，依照热平衡收入项计算出加 热炉小时能耗Q，103MJ/d ；步骤三、由加热炉的能耗Q与生产率P之间的关系式Q(p) =Aekp拟合出钢坯的 能耗系数A与k，得到加热炉的能耗与生产率的关系式，吨钢电耗与生产率的关系式，并 计算得出相关指数R；
步骤四、根据“经济点”上加热炉的生产率P、能耗Q的计算公式，Pi=I Q1 =Ae分别计算出“经济点”的加热炉的生产率p，能耗Q;步骤五、采用曲线图表示出拟合后的加热炉的能耗与生产率之间的关系式Q(P)
O Aeip
= Aekp,吨钢能耗与生产率的关系式？ = S =——，并在上面标明“经济点”及相应p，q
P P
的数值；步骤六、采用拟合得到的Q(p)公式，带入一组生产数据(即生产率p)，计算出 相应的加热炉能耗值；步骤七、根据以上计算结果数据，调整热轧能源使用量，在能源管理系统的配 合下完成自动控制和自动调整。采用本发明的方法进行能源消耗分析研究与工序能耗的比较研究，进而形成热 轧加热炉区域基于热平衡的产品能耗分析和能源调度，为进一步实现钢铁企业能源系统 的在线分析以及自动控制和自动调整技术的优化提供理论基础。本发明利用钢铁企业的能耗和生产数据，通过对热轧生产流程中加热炉工序物 质、能量正向平衡的研究，找到了一种基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法，为钢铁 企业能源优化平衡、精细化能源消耗分析提供基础，能够有效促进钢铁企业的节能减 排。
具体实施例方式钢铁企业的能源系统是一个复杂的系统，能源系统的平衡供给直接影响企业的 能源成本和产品质量。根据热能的转换与守恒定律，进入能源系统的热能除去物质吸收的有效热外， 就是能源系统到环境的各项热损失。因此，找到主要热损失产生的原因并加以改进，通 过减少热损失来提高系统的热效率，就是热平衡的方法。在计算热平衡时，首先应该划定热平衡区域，通常有加热炉的炉膛区域、预热 区域及全炉区域。本发明是以全炉区域为例，把进入该区域的热量作为热收入，反之为 热支出。热平衡的方程式如下EQm = EQout (公式 1)加热炉的热效率定义为7^c=(公式 2)(公式 2)上述公式中，ZQm表示收入的各项热量之和，表示支出的各项热量之和， Q1表示燃料燃烧的化学热，η。表示热效率。热平衡的收入项与支出项如表1所示。
权利要求
1. 一种基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、输入加热炉单位时间内各块钢坯的质量数据，经累加得到生产率，即t/ d，其中，t表示时间，单位为小时；d为钢坯的质量，单位为公斤；步骤二、输入加热炉对应单位时间内的生产参数，依照热平衡收入项计算出加热炉 小时能耗Q，103MJ/d;步骤三、由加热炉的能耗Q与生产率P之间的关系式Q(p) =Aekp拟合出钢坯的能耗 系数A与k，得到加热炉的能耗与生产率的关系式，吨钢电耗与生产率的关系式，并计算 得出相关指数R；步骤四、根据“经济点”上加热炉的生产率ρ、能耗Q的计算公式，
全文摘要
本发明公开了一种基于热平衡的热轧加热炉能源调度方法，输入加热炉单位时间内各块钢坯的质量数据，得到生产率；输入加热炉对应单位时间内的生产参数，计算出加热炉小时能耗Q；由能耗Q与生产率P之间的关系式拟合出钢坯的能耗系数A与k，得到能耗与生产率和吨钢电耗与生产率的关系式，得出相关指数；分别计算出“经济点”的加热炉的生产率，能耗；采用曲线图表示出拟合后的能耗与生产率和吨钢能耗与生产率的关系式，并标明经济点及相应数值；采用拟合得到的Q(p)公式，带入一组生产数据，计算出相应的能耗值；根据计算结果，调整热轧能源使用量。本发明能为钢铁企业能源平衡调度、精细化能源消耗分析提供基础，有效促进钢铁企业的节能减排。
文档编号C21D9/70GK102021312SQ20091005793
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者冯为民, 纵琦, 陈在根 申请人:上海宝信软件股份有限公司