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鋁屑鋁錠兼用熔化爐使用蓄熱式燃燒技術的分析（上）[ 09-29 08:05 ]

20 世紀80 年代以來，蓄熱式燃燒技術得到了充分發展，這項燃燒技術集燃燒裝置、蓄熱裝置、換向裝置、排煙裝置、控制裝置于一身，充分利用燃燒廢氣的顯熱預熱燃氣和助燃空氣，可有效提高燃氣理論燃燒溫度及降低工業爐窯的能耗，為我國各類工業爐窯的節能減排做出了應有的貢獻。然而，由于各種爐子的結構特點及生產工藝存在差異，因而在應用蓄熱式燃燒技術時也必須進行相關分析，使設計更為合理，否則很難取得預期效果。文中針對3.0t /h 鋁錠鋁屑兼用爐的設計及生產實踐進行分析與總結。1 主要技術條件某公司鋁屑鋁錠兼用爐主要用于鋁屑、鋁錠的

加熱爐爐溫控制系統的總體控制方案[ 09-28 08:20 ]

加熱爐的爐溫對象是一個大慣性、大滯后、慢時變的被控對象，用普通PID控制難以獲得滿意的控制效果，溫度波動大，超調嚴重。因為對象存在慢時變，采用離線辨識獲得的對象模型就不能準確表述加熱爐爐溫對象真正的狀態，從這個模型出發獲得的優化控制器參數就不能保證獲得滿意的控制性能。因為純滯后特性存在，而通常采用的最小二乘法辨識無法辨識純滯后項，因此最小二乘法辨識在這里失效。為了克服辨識中存在的問題，本文采用基于改進遺傳算法的在線辨識，實時跟蹤對象的變化。因為對象存在慢時變，PID控制器參數如果固定為某一組數值，就不能保證當對象變

遺傳算法整定PID參數的意義[ 09-28 08:15 ]

PID是古典控制理論中技術最成熟，應用最廣泛的一種控制方式，其控制效果的好壞取決于參數的整定和優化。PID控制器的設計可視為一個多目標的優化問題。PID的參數整定，就是在系統控制的快速性和穩定性之間進行折衷。常規的PID參數整定方法很難同時兼顧各項指標，都帶有經驗性，因此，設計出的PID控制器通常不是最優的，常難以滿足實際控制中的要求。近年來許多學者提出了基于各種智能算法的PID整定策略(如模糊PID、神經元網絡PID)。但這些先進算法都要求對被控對象有很多的先驗知識，這在實際控制系統應用中往往難以做到。進一步提高

遺傳算法辨識的優缺點[ 09-28 08:10 ]

遺傳算法作為其一種新興的優化算法，它是建立在自然選擇和種群遺傳的基礎上，模擬自然界“物競天擇，適者生存”的進化過程，在問題空間進行全局并行的、隨機的搜索優化，使種群向全局最優的方向收斂。由于其具有不受函數性質制約、全方位搜索及全局收斂等許多優點，在各學科各領域普遍受到重視，應用領域也日益廣泛。相對于傳統的模型辨識方法，遺傳算法具有魯棒性、全局性、易于應用且效率高等優勢。一般來說，它只需要代價函數或目標函數值，不必計算復雜函數的梯度，不需要復雜的數學計算，優化過程簡單。遺傳算法用于系統辨識有如

加熱爐爐溫對象的系統辨識[ 09-28 08:05 ]

加熱爐爐溫控制要得到理想的控制效果就需要優化，而幾乎任何優化方法都需要準確的數學模型。各種系統辨識方法是獲得準確數學模型，尤其是時變對象獲得實時模型 參數的必由之路。加熱爐爐溫對象具有一定的復雜性，使得在系統辨識方法的選擇上也 具有一定的特殊性。系統辨識分為在線辨識和離線辨識。離線辨識是指通過采集一段時間內被控對象的 輸入和輸出數據，獲得一組輸入數據和一組輸出數據，再轉移到計算機上計算出對象參 數，辨識過程脫離控制系統。而在線辨識則是邊采集數據邊辨識，辨識過程與控制過程 同步運行。加熱爐爐溫對象參數的時變性決定了對

編碼方式[ 09-27 08:20 ]

遺傳算法的編碼方式很多，在處理連續問題時主要有兩類編碼方式比較常用，一類 是二進制編碼，另一類是實數編碼，改進算法使用實數編碼[24]。二進制編碼有兩個主要 缺點：1、在對結果的精度要求較高時會使碼串過長；2、要進行編碼及解碼操作。這兩 個缺點都使計算效率下降，程序運行時間延長。實數編碼則省略了編解碼操作，沒有海 明崖問題，便于大空間搜索。但是二進制編碼的搜索能力比實數編碼的搜索能力強，使 用實數編碼時對性能的要求又往往比二進制編碼高，因此使用通常的方法難以滿足人們 對它的期望，有必要結合一些其他的優化方法進一步提

經典遺傳算法求解步驟[ 09-27 08:15 ]

(1) 參數編碼：遺傳算法一般不直接處理問題空間的參數而是將待優化的參數集進 行編碼，一般總是用二進制將參數集編碼成由 0 或 1 組成的有限長度的字符串。(2) 初始種群的生成：隨機地產生 n 個個體組成一個群體，該群體代表一些可能解的集合。GA 的任務是從這些群體出發，模擬進化過程進行擇優汰劣，最后得出優 秀的群體和個體，滿足優化的要求。(3) 適應度函數的設計：遺傳算法在運行中基本上不需要外部信息，只需依據適應度 函數來控制種群的更新。根據適應度函數對群體中的每個個體計算其適應度，為 群體進化的選擇提供依據。

遺傳算法基本原理[ 09-27 08:10 ]

遺傳算法(Genetic Algorithms簡稱GA)是由美國Michigan大學的John Holland教授于20 世紀 60 年代末創建的。70 年代De  Jong基于遺傳算法的思想在計算機上進行了大量 的純數值優化計算實驗。在一系列研究工作的基礎上，80 年代由Goldberg進行歸納總結， 形成了遺傳算法的基本框架。它來源于達爾文(Charles  Darwin)的進化論和孟德爾 (G.Mendel)、摩爾根(T.H.Morgan)的遺傳學理論，通過模擬自然界遺傳機制和生物進化而

建立加熱爐模型的復雜性[ 09-27 08:05 ]

鋼鐵行業使用的加熱爐以焦爐煤氣、高爐煤氣、天然氣、重油等為燃料，利用燃料燃燒產生的熱量將鋼錠加熱到需要的溫度。加熱爐是軋鋼生產線上的重要設備，窯爐溫度的穩定性對后續工序的正常進行和保證產品質量至關重要。但是由于加熱爐是一個多干擾通道的分布參數系統，且有些很多參數無法測量，有些參數會緩慢變化，隨著窯爐運行工況的不同某些參數還可能會快速變化，而且是一個大慣性、大滯后、時變的被控對象。這類對象被公認為是比較難控制的。因此對加熱爐的溫度控制方法進行研究具有較大的現實意義。加熱爐爐溫對象具有以下不利于控制的特點：1、大滯后特

加熱爐的工藝[ 09-26 08:20 ]

加熱爐爐體在物理上可分為預熱段，加熱段，均熱段。劃分依據是各段的加熱作用，段與段之間沒有明確的界限。鋼坯進入加熱爐后經預熱、加熱、均熱達到軋制目標溫度，完成全過程。預熱段主要是將剛送進爐口的鋼坯預熱。溫度一般應保持在850?1100°C。鋼坯在加熱初期會因溫差過大而產生熱應力，因此要求控制升溫速度。鋼坯經過預熱段預熱后進入加熱段，加熱段是加熱爐中最重要的段，鋼坯在加熱段被加熱的程度決定了鋼坯是否能被燒透、爐口能否正常出鋼。一般，溫度應保持在1150?1220°C。均熱段主要將鋼坯均勻加熱到1200?

加熱爐的種類[ 09-26 08:15 ]

加熱爐（reheatingfurnaces)是將物料或工件加熱的設備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應加熱爐、微波加熱爐等。應用遍及石油、化工、冶金、機械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業領域。以下介紹的是冶金行業中常見的幾種加熱爐。在冶金工業中，加熱爐習慣上是指把金屬加熱到軋制或鍛造溫度的工業爐，包括連續加熱爐和室式加熱爐等。金屬熱處理用的加熱爐另稱為熱處理爐，初軋前加熱鋼錠或使鋼錠內部溫度均勻的爐子稱為均熱爐。廣義而言，加熱爐也包括均熱爐和熱處理爐。連續加熱爐從結構、熱工制

研究工業爐現狀及發展趨勢[ 09-26 08:10 ]

加熱工業爐作為工況復雜、參數多變、運行慣性大、控制滯后的一個系統，其數學模型相對來說較難的建立，現階段對其描述多靠定性和局部的定量表達來完成。而其中還有許多不穩定因素，如空氣、煤氣壓力值和燃料發熱值的頻繁波動，各變量之間會相互耦合、相互干擾，雖不占主導地位，但對加熱爐的正常生產不可忽略。采用常規理論和方法進行控制效果不夠理想，通常還需輔以操作工的看火經驗來調節控制。在一定程度上，操作工的經驗成為一種不可缺少的控制因素。目前，爐溫優化控制絕大多數還是采用溫度流量雙閉環PID控制器，控制精度差，超調嚴重，升降溫速度慢。

加熱工業爐的現狀[ 09-26 08:05 ]

隨著國家的大規模基礎建設的不斷發展，國內對鋼鐵制品，特別是高附加值的鋼板需求量不斷加大。而加熱爐作為軋鋼生產線重要的生產設備，對軋鋼生產具有重要影響和意義。隨著現代的軋機向連續、高速、大型、高精度、多品種方向發展，對待軋鋼坯的加熱質量提出了越來越高的標準要求。從而提高鋼坯的加熱質量，只有通過加熱爐高精度的控制來實現。在鋼鐵企業中，加熱爐是軋鋼生產線的重要設備之一，其自動控制水平直接影響到能耗、燒損率、廢鋼率、產量和質量等指標，而鋼坯加熱占鋼鐵工業總能耗的25%，因此對加熱爐控制過程進行優化，可以提高加熱爐的熱效率、

蜂窩陶瓷蓄熱體的換熱過程[ 09-25 08:20 ]

當煙氣流過蜂窩體時，煙氣把自身的熱量傳給蜂窩體，蜂窩體存儲熱量，溫度逐漸升高;當冷流體流過時，冷流體從蜂窩體得到熱量,蜂窩體的溫度逐漸降低。如此反復,形成一個非穩態的傳熱過程。這樣,通過蜂窩體的助燃空氣達到了預定高溫，通過的煙氣又下降到了預定低溫，蜂窩體就把高溫煙氣中的顯熱轉移到了助燃空氣中。蓄熱體換熱過程工作原理圖見圖1。蜂窩體傳熱面結構緊湊，比表面積大，流通性能好，不易積灰、堵塞，冷、熱流體摻混少，即使蓄熱體產生裂紋也不會對換熱有大的影響;而且換向周期短，經過蓄熱體預熱后的空氣溫度比較均勻。

蜂窩陶瓷蓄熱體[ 09-25 08:15 ]

2、蜂窩陶瓷蓄熱體材料的選配目前普遍采用的蓄熱體材料是堇青石蜂窩陶瓷，其典型物性為:孔壁密度1.6g.cm-3，熱膨脹系數1.0X10-6℃-1，室溫下的熱導率9.2×10-3W.(m.K)-1，耐壓強度124MPa(平行于孔道）、1.7MPa(垂直于孔道）；后續又開發了鈦酸鋁、鋰輝石、氧化鋁、碳化硅、莫來石等的蜂窩陶瓷產品。常見的蜂窩陶瓷材料的物理性能見表2,化學與力學性能見表3。3、高性能蜂窩陶瓷蓄熱體在實際應用中發現，由于我國燃料的潔凈性較差，大部分冶金窯爐廢氣中含有各種雜質，導致在高溫使用時,堇

蜂窩陶瓷蓄熱體的性能要求[ 09-25 08:10 ]

根據蜂窩陶瓷蓄熱體蓄熱、換熱的工作原理，對蓄熱材料提出了很高要求[8]。1高溫要求耐高溫是蜂窩陶瓷蓄熱體的優點之一，在于能夠克服常規金屬換熱器不能在高溫下長期工作的弱點。無論是高溫余熱回收，還是實現高溫預熱，蜂窩陶瓷蓄熱體必須首先滿足長期在高溫下工作的要求，因此，作為蓄熱介質的蜂窩陶瓷材料的耐火度一般不能低于1250'C。2高抗熱震性由于蜂窩陶瓷蓄熱體始終處于加熱和冷卻交替循環的工作狀態，經常承受著因內外溫差變化而引起的應力的作用，因此對蜂窩體的抗熱震性提出了較高的要求。如果達不到相應的要求，蜂窩體會因為溫

蓄熱體[ 09-25 08:05 ]

蓄熱體安裝在蓄熱室內或直接安裝在燃燒器內，是蓄熱燃燒系統中的關鍵部件之一，也是最具技術含量和體現工業制造水平的部件。蓄熱換熱系統溫度效益及熱效率的高低，直接取決于蓄熱體的性能。蓄熱體主要有蜂窩陶瓷、蓄熱球和蓄熱管3種。蓄熱球具有耐高溫、強度高、使用壽命長、重復使用性好、成本低的優點，在蓄熱式加熱爐上得到了廣泛的應用。缺點是熱效率比蜂窩體低，同等產量的加熱爐，填充小球的蓄熱箱要比填充蜂窩體的蓄熱箱體積大，即蓄熱室的橫斷面積要大，箱體個數要增加。蜂窩陶瓷采用硅鋁系耐火材料，體積小，質量輕，比表面積大，耐火度高，傳熱能力

蜂窩陶瓷蓄熱體發展概況[ 09-24 08:20 ]

1828年，JaneNieson發明了管式換熱器,世界上首次出現了回收煙氣余熱來產生高溫熱風的余熱回收技術。1858年，WillianSiemens發明了蓄熱室，許多大型工業爐改用了這種技術,如高爐熱風爐、玻璃爐窯、均熱爐等。此時的蓄熱室采用格子磚作為蓄熱體，蓄熱室體積龐大,造價高,換向時間很長,預熱氣體的溫度波動也大。1982年，英國的HoworkDevelopment公司和BritishGas公司合作開發出一種在工業爐和鍋爐上節能潛力巨大的蓄熱式陶瓷燃燒器（RegenerativeCeramicBurner,簡

爐型與工藝改革[ 09-24 08:15 ]

爐子結構形式對節能效果影響很大，在生產環境允許的情況下，采用上排煙的爐子不僅爐體結構簡化、制造成本降低，而且有助于提高余熱回收率。例如同樣設置空氣預熱器的臺車式加熱爐。爐型為上排煙結構時,進預熱器前的煙氣溫度可高達1150-1200℃;下排煙結構時,進預熱器煙氣溫度只900℃左右。如果限定出預熱器的煙氣溫度為700℃,則上排煙爐子的空氣預熱溫度將成倍高于下排煙的爐子，因而節能效果會顯著增加。有的資料提出：用圓形截面爐膛代替傳統的矩形截面爐膛，能減少爐體體積,降低造價，強化傳熱，在_定程度上能加快升溫速度、均勻爐溫、

改革燃料結構[ 09-24 08:10 ]

我國工業爐能源結構以煤為主，占總構成的57.19%,但并不意味著工業爐應采取直接燒煤的燃燒方式。直接燒煤會有許多缺點，不僅爐體龐大，主要是燃燒過程不能穩定，爐溫不均勻,氣氛不能控制，煙塵危害大，余熱不能充分利用，無法完成某些加熱工藝要求等。即使采用機械加煤方式,上述缺點也不能根本解決。將煤轉化成煤氣是改革燃料結構的重要步驟。焦爐的發展在向市場提供了工業用焦炭的同時，也提供了焦爐煤氣。這種副產煤氣隨同煤中分餾出的一些化學成分，具有較高的發熱量,熱值達16-17MJ/Nm3,經過精制后可方便地進行管道輸送。高爐煤氣是焦