一种轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法与流程

1.本技术涉及轧钢领域，具体而言，涉及一种轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法。

背景技术：

2.钢铁工业是能源密集型产业，能源管理的基础是设备的能效管理。目前部分钢铁企业由于对加热炉热工性能重要性的认识欠缺，加热炉的控制操作大多依靠操作人员的经验，根本无法准确、详细的了解轧钢加热炉的生产运行状况，容易出现轧钢加热炉热效率低下、能源浪费严重及尾气排放过高等问题。
3.目前针对轧钢加热炉能耗的监测及诊断往往是对历史数据的简单分析，并不能起到实时在线监测的目的，诊断信息存在滞后性。此外，由于加热炉本身工况的调整使得运行参数实时更新变化，造成加热炉能耗过高但不易被及时发现，不能及时对设备参数做出调整，且当能效出现异常时无法准确判断设备故障的原因，因此对于轧钢加热炉在线能效诊断与评估的研究有着极为重要的作用。

技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，能对轧钢加热炉的运行情况做出诊断，从而高效、准确的了解加热炉的热工运行状况，避免出现热效率低下及尾气排放过高等问题，同时能够实现加热炉能效的实时评估以便于及时发现设备能效异常进行调整来提高加热炉热效率。
5.本技术的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，其包括以下步骤：
7.采集加热炉加热钢坯时的数据，并将数据存储为临时数据库；
8.对临时数据库内数据进行筛选去除异常数据，随后将筛选后数据基于热平衡原理进行计算，得到加热炉运行工况的实时能效参数；
9.将加热炉运行工况的实时能效参数与数据库中对应的能效参数进行对比判断并输出设备运行情况。
10.在一些可选的实施方案中，数据参数包括加热前钢坯温度、加热后钢坯温度、钢坯重量，加热炉内空气流量、加热炉内煤气流量、加热炉温度、加热炉烟气温度、加热炉烟气成分、煤气消耗量、冷却水温度、冷却水流量、加热炉表面温度。
11.在一些可选的实施方案中，将筛选后数据基于热平衡原理进行计算包括以下步骤：
12.通过下式计算钢坯进入加热炉时的热量q
s,in
，q
s,in
＝ms×cs
×
t
s,in
；
13.通过下式计算燃料提供的热量qg，qg＝bg×vg
14.通过下式计算钢坯离开加热炉时的热量q
s,out
，q
s,out
＝ms×cs
×
t
s,out
；
15.通过下式计算烟气带出的热量qe，qe＝me×ce
×
(t
e,out-t
e,in
)；
16.通过下式计算总输入的热量∑q
in
，∑q
in
＝q
s,in
+qg；
17.通过下式计算总输出的热量∑q
out
，∑q
out
＝q
s,out
+qe+q
loss
；
18.通过下式计算加热炉的热效率η，η＝(q
s,out-q
s,in
)/(∑q
in-q
s,in
)；
19.其中，ms表示钢坯的质量流量；cs表示钢坯的比热；t
s,in
表示钢坯进入加热炉时的温度；t
s,out
表示钢坯离开加热炉时的温度；bg表示燃料热值；vg表示燃料的体积流量；me表示烟气的质量流量；ce表示比热；t
e,out
表示烟气离开加热炉时的温度；t
e,in
表示初始时刻加热炉内的温度；q
loss
表示炉体损失及冷却水带走的总热量。
20.在一些可选的实施方案中，将加热炉运行工况的实时能效参数与数据库中对应的能效参数进行对比时：
21.当实时能效参数在数据库中对应的能效参数的正常范围之内，则显示设备运行正常，同时输出该能效值及其他相应参数；
22.当实时能效参数低于数据库中对应的能效参数的正常范围，则显示加热炉运行异常；
23.当实时能效参数高于数据库中对应的能效参数的正常范围，则显示加热炉设备异常。
24.本技术的有益效果是：本技术提供的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法包括以下步骤：采集加热炉加热钢坯时的数据，并将数据存储为临时数据库；对临时数据库内数据进行筛选去除异常数据，随后将筛选后数据基于热平衡原理进行计算，得到加热炉运行工况的实时能效参数；将加热炉运行工况的实时能效参数与数据库中对应的能效参数进行对比判断并输出设备运行情况。本技术提供的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法一方面能对轧钢加热炉的运行情况做出诊断，从而高效、准确的了解加热炉的热工运行状况，避免出现热效率低下及尾气排放过高等问题，另一方面能够实现加热炉能效的实时评估，使现场维护人员及时发现设备能效异常并调整运行操作参数，从而提高加热炉热效率，实现轧钢加热炉的节能减排目的。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本技术实施例提供的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法的流程图。
具体实施方式
27.本技术所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.以下结合实施例对本技术的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法的特征和性能作进一步的详细描述。
29.如图1所示，本实施例提供了一种轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，其包括以下步骤：
30.数据采集，通过轧钢的加热炉各个设备所对应的传感器进行实时数据采集，并将
数据存储为临时数据库；数据采集过程所提取的运行参数数据包括入炉钢坯参数(规格和种类)、钢坯进入和离开加热炉时的温度、加热炉内各段温度、加热炉外表面温度、燃气消耗量、空气消耗量、空燃比、排烟温度、冷却水温度、冷却水流量。
31.数据筛选与传输，通过与轧钢的加热炉的控制系统及存储系统进行实时通讯，过滤掉异常数据，将筛选后的数据导入数据处理系统。
32.数据处理，使用数据处理系统根据热平衡原理将数据进行计算与分析，得出加热炉运行工况的实时能效参数。
33.数据诊断，将加热炉运行工况的实时能效参数与数据库中所对应钢种下的能效值进行对比，根据数据比较分析后，显示设备运行是否正常，是否存在设备故障等异常情况，并做出相应的设备检修与更换方案。
34.具体的，数据诊断中的具体能效指标为轧钢加热炉的热效率，通过对加热炉运行工况的实时热效率与数据库中对应钢种的能效值进行对比，进而判断并显示设备的运行状态，并提出相应的设备检修与更换方案。
35.上述数据诊断中的能效诊断共包括3种环节，具体情况为：
36.当实时能效参数在数据库中对应的能效参数的正常范围之内，则显示设备运行正常，同时输出该能效值及其他相应参数；
37.当实时能效参数低于数据库中对应的能效参数的正常范围，则显示加热炉运行异常，需要检修炉墙和保温材料，检修或更换燃烧器；
38.当实时能效参数低于数据库中对应的能效参数的正常范围，则显示加热炉运行异常，需检修或更换传感器，检修运行设备并逐一排查；
39.具体的，数据处理过程中所涉及到的轧钢加热炉热量输入与输出情况如表1所示：
40.表1轧钢加热炉热量输入与输出情况
41.序号热量输入热量输出1钢坯进入加热炉时的热量钢坯离开加热炉时的热量2燃料提供的热量烟气带出的热量3 炉体损失及冷却水带走的总热量
42.上述各热量输入及输出的计算方式如下：
43.根据采集的在线运行参数，基于热平衡原理，通过下式计算钢坯进入加热炉时的热量q
s,in
，q
s,in
＝ms×cs
×
t
s,in
；
44.根据采集的在线运行参数，基于热平衡原理，通过下式计算燃料提供的热量qg，qg＝bg×vg
；
45.根据采集的在线运行参数，基于热平衡原理，通过下式计算钢坯离开加热炉时的热量q
s,out
，q
s,out
＝ms×cs
×
t
s,out
；
46.根据采集的在线运行参数，基于热平衡原理，通过下式计算烟气带出的热量qe，qe＝me×ce
×
(t
e,out-t
e,in
)；
47.基于热平衡原理，通过下式计算总输入的热量∑q
in
，∑q
in
＝q
s,in
+qg；
48.基于热平衡原理，通过下式计算总输出的热量∑q
out
，∑q
out
＝q
s,out
+qe+q
loss
；
49.轧钢加热炉的热效率η通过下式计算，η＝(q
s,out-q
s,in
)/(∑q
in-q
s,in
)；
50.其中，ms表示钢坯的质量流量；cs表示钢坯的比热；t
s,in
表示钢坯进入加热炉时的
温度；t
s,out
表示钢坯离开加热炉时的温度；bg表示燃料热值；vg表示燃料的体积流量；me表示烟气的质量流量；ce表示比热；t
e,out
表示烟气离开加热炉时的温度；t
e,in
表示初始时刻加热炉内的温度；q
loss
表示炉体损失及冷却水带走的总热量。
51.需要说明的是，上述数据库中对应钢种的能效值是根据已有的历史数据，并基于热平衡原理所计算的理论数据以及相应的经验数据而建立，可根据实际需要进行相应的更改与调整。
52.本实施例提供的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法通过计算和显示轧钢加热炉各项热量具体的输入与输出情况，显示实时热效率并将一段时间的热量收支情况以折线图或柱状图的形式展现，可达到能效连续动态监测的目的，并实现数据的实时反馈，对炉内的运行情况做出准确的判断。
53.综上，本实施例提供的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法通过实时采集加热炉中相应的运行参数，并基于热平衡原理进行计算和输出，能够实现能效的连续在线监测，并对加热炉的运行情况做出诊断及实时评估，可时刻关注设备运行是否正常，可帮助作业人员及时给出能效异常时的设备故障原因，从而随时调整运行操作参数以提高加热炉热效率。
54.以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。

技术特征：

1.一种轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，其特征在于，其包括以下步骤：采集加热炉加热钢坯时的数据，并将数据存储为临时数据库；对临时数据库内数据进行筛选去除异常数据，随后将筛选后数据基于热平衡原理进行计算，得到加热炉运行工况的实时能效参数；将加热炉运行工况的实时能效参数与数据库中对应的能效参数进行对比判断并输出设备运行情况。2.根据权利要求1所述的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，其特征在于，所述数据包括加热前钢坯温度、加热后钢坯温度、钢坯重量，加热炉内空气流量、加热炉内煤气流量、加热炉温度、加热炉烟气温度、加热炉烟气成分、煤气消耗量、冷却水温度、冷却水流量、加热炉表面温度。3.根据权利要求1所述的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，其特征在于，将筛选后所述数据基于热平衡原理进行计算包括以下步骤：通过下式计算钢坯进入加热炉时的热量q
s,in
，q
s,in
＝m
s
×
c
s
×
t
s,in
；通过下式计算燃料提供的热量q
g
，q
g
＝b
g
×vg
通过下式计算钢坯离开加热炉时的热量q
s,out
，q
s,out
＝m
s
×
c
s
×
t
s,out
；通过下式计算烟气带出的热量q
e
，q
e
＝m
e
×
c
e
×
(t
e,out-t
e,in
)；通过下式计算总输入的热量∑q
in
，∑q
in
＝q
s,in
+q
g
；通过下式计算总输出的热量∑q
out
，∑q
out
＝q
s,out
+q
e
+q
loss
；通过下式计算加热炉的热效率η，η＝(q
s,out-q
s,in
)/(∑q
in-q
s,in
)；其中，m
s
表示钢坯的质量流量；c
s
表示钢坯的比热；t
s,in
表示钢坯进入加热炉时的温度；t
s,out
表示钢坯离开加热炉时的温度；b
g
表示燃料热值；v
g
表示燃料的体积流量；m
e
表示烟气的质量流量；c
e
表示比热；t
e,out
表示烟气离开加热炉时的温度；t
e,in
表示初始时刻加热炉内的温度；q
loss
表示炉体损失及冷却水带走的总热量。4.根据权利要求1所述的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，其特征在于，将加热炉运行工况的实时能效参数与数据库中对应的能效参数进行对比时：当实时能效参数在数据库中对应的能效参数的正常范围之内，则显示设备运行正常，同时输出该能效值及其他相应参数；当实时能效参数低于数据库中对应的能效参数的正常范围，则显示加热炉运行异常；当实时能效参数高于数据库中对应的能效参数的正常范围，则显示加热炉设备异常。

技术总结

一种轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法，涉及轧钢领域。轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法包括以下步骤：采集加热炉加热钢坯时的数据，并将数据存储为临时数据库；对临时数据库内数据进行筛选去除异常数据，随后将筛选后数据基于热平衡原理进行计算，得到加热炉运行工况的实时能效参数；将加热炉运行工况的实时能效参数与数据库中对应的能效参数进行对比判断并输出设备运行情况。本申请提供的轧钢加热炉在线能效诊断与评估方法能对轧钢加热炉的运行情况做出诊断，从而高效、准确的了解加热炉的热工运行状况，避免出现热效率低下及尾气排放过高等问题，同时能够实现加热炉能效的实时评估以便于及时发现设备能效异常进行调整来提高加热炉热效率。来提高加热炉热效率。来提高加热炉热效率。