一种加热炉气氛场调控方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102297451A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102297451A(43)申请公布日2011.12.28(21)申请号201110191974.9(22)申请日2011.07.08(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人罗自学周怀春(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人方放(51)Int.Cl.F23N1/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种加热炉气氛场调控方法(57)摘要一种加热炉气氛场调控方法，属于燃烧监测及控制领域，适用于加热炉燃烧检测及优化控制，解决现有炉内燃烧监控依靠经验模式，当实际运行工况偏离模型预设条件，或当用以支持模型运行的参数检测出现异常时，需要对模型重新训练的问题。本发明包括：(1)检测设备布置步骤；(2)图像数字处理步骤；(3)控制步骤。本发明从布置在加热炉不同区段的火焰图像中提取辐射能信号，结合不同区段气氛场检测，计算合理的风/燃比，减少因不合宜炉内气氛场导致的钢材和炉管氧化烧损，防止不同班次产品质量参差不齐。本发明可营造炉内合适的气氛场，降低温度测量误差，实现加热炉的运行优化和节能减排。CN1029745ACCNN110229745102297459A权利要求书1/2页1.一种加热炉气氛场调控方法，包括：(1)检测设备布置步骤：在四段式加热炉中，沿程布置2N个火焰探头，N＝1～8，每个火焰探头由CCD摄像机和光学镜筒构成，各火焰探头分别连接到视频分割器，视频分割器将2N个火焰探头拍摄的2N幅图像合成为一幅火焰图像输出到计算机；(2)图像数字处理步骤：计算机对火焰图像进行处理，得到各区段辐射能信号，包括下述子步骤：(2.1).计算图像灰度：计算火焰图像中各像素的灰度值Gi，j：Gi，j(n)＝0.11ri，j(n)+0.59gi，j(n)+0.30bi，j(n)，式中，i、j分别为火焰图像水平方向和垂直方向的像素个数，i＝15～45、j＝15～45；ri，j(n)、gi，j(n)、bi，j(n)分别为火焰图像中像素的红色、绿色及蓝色分量，n为采样次数；(2.2).计算图像温度：计算各像素的温度值Ti，j(n)：1/4Ti，j(n)＝T0(n)(Gi，j(n)/G0(n))，式中，G0(n)为图像中像素的最高灰度，T0(n)为最高灰度对应的比色温度；(2.3).计算各区段辐射能Ek(n)：其中，k＝1～4，为加热炉区段编号，n1＝15～45；(2.4).计算各区段辐射能的连续采样：Ek(n+1)＝Ek(n-τ1)；式中，τ1为辐射能信号的导前时间常数，由现场实测得到；(3)控制步骤，包括如下子步骤：(3.1).计算辐射能差A0：式中，n2＝6～20，为偶数，为辐射能总采样次数；i1、j1分别为辐射能先、后采样次数；(3.2).计算各区段烟气中CO的含量及CO体积浓度差B0：Pk(m+1)＝Pk(m-τ2)，式中，m＝6～20，为偶数，为CO的含量及CO体积浓度总采样次数；Pk为该区域的CO体积浓度，由现场实测得到；τ2为烟气成份的导前时间常数，由现场实测得到；i2、j2分别为CO体积浓度先、后采样次数；(3.3).比较控制：|A0-B0|≥H时，风量开度增1％，总增加量不大于5％；2CCNN110229745102297459A权利要求书2/2页|A0-B0|＜H时，风量开度减1％，总减少量不超过5％；式中，H为幅值，取0.05～0.1。2.如权利要求1所述的加热炉气氛场调控方法，其特征在于：所述检测设备布置步骤中，在四段式加热炉中，四段之一、之二、之三或四段均布置火焰探头，每段中布置2个或4个火焰探头。3CCNN110229745102297459A说明书1/4页一种加热炉气氛场调控方法技术领域[0001]本发明属于燃烧监测及控制领域，具体涉及一种加热炉气氛场调控方法，适用于加热炉燃烧检测及优化控制。背景技术[0002]我国钢铁行业的钢坯加热炉能耗占整个轧钢能耗的一半以上，加热炉是否经济运行直接关系到企业的生产成本。目前轧钢加热炉在线生产中热效率不高的问题主要有：加热炉热损失大，燃烧控制精度不高，燃料供给量和空燃比达不到最佳状态，导致炉膛温度和钢坯出炉温度不能充分满足工艺设定值的更高要求，既增加了能耗，又影响了钢坯加热质量。[0003]目前我国大多数轧钢加热炉仍为人工控制燃料和风的供给量，由于受操作者的技能、生产的均匀性、燃料热值的波动、风温变化等影响，空燃比的控制往往难以达到最佳状态，导致加热炉燃耗高、氧化烧损严重。[0004]燃烧控制首先要根据不同材质和不同规格的坯料的工艺要求和燃料热值确定加热制度，根据加热制度和炉内温度检测结果控制燃