[发明专利]一种连退机组炉区能耗建模的方法及系统

说明书

本发明公开了一种连退机组炉区能耗建模的方法及系统，连续退火产线中的能量消耗主要以热消耗为主，在本发明中，主要针对连续退火产线炉区中预热、加热及均热段的能量走向进行建模，建立能量输入与输出平衡模型。利用了能量流的理论方法并结合热力学知识，先分析退火炉的热传递过程以及能量的流向，求解能量输入、输出与各工艺参数之间存在的内在联系，建立了能量消耗与各工艺参数之间的平衡方程。采用完善的建模方法考虑能耗与带钢各工艺参数与加工参数之间存在的关系，意义明显、合理、简单而准确，解决了连续退火产线退火炉的能耗计算问题，能够有效的为后续研究能量效率优化研究提供基础，也可进行加工能耗评估与预测。

技术领域

本发明属于连退机组的能耗优化领域，涉及到一种连退产线炉区的能耗建模方法及系统。

背景技术

我国钢铁业是能源消耗大户，能源消耗率远高于其他国家。根据统计，在工序能耗中轧制工艺能耗更是落后于国际先进水平，同时钢铁工业作为我国能耗大户，而能源利用率却不到56％。因此，对连退机组能要的研究优化，具有重要的意义。

建立连续退火产线退火炉的能量收支模型，不仅可以用于描述和评估连退机组的能源使用情况，还可以知道后续的能量利用率的优化研究。在当前的能效评估的研究中，在连续退火产线的研究中比较少，而“能量流(Energy Flow)”已经成为一种评估制造业能效的有效方法，并且在机床领域的研究已经达到了比较成熟的层次，黄拯滔提出的一种基于能量守恒原理的数控车削能耗模型的精度已经达到99％以上(HUANG Zhengtao,ZHANGChaoyong,LUO Min.An Assessment Model of Energy Consumption for NC TurningProcess Based on Principle of Conservation of Energy[J].Chinese MechanicalEngineer,2015,18(26):2419-2421)。连续退火工艺作为一种以热消耗为主的工艺过程，与机床的能耗构成完全不同，将机床的能量流模型整合、移植运用到退火炉炉区的多个能耗的分析中，对连续退火工艺的能耗进行计算、优化控制都具有实际的意义和广阔的应用前景。

目前钢铁冶金的能耗模型的分析研究一般都集中在炼钢以及连铸等工序。黄文燕和罗飞，赵业清(Zhao Yeqing.Research on Energy Flow Network Model in Iron andSteel Enterprises Based on Hybird Petri Net[J].Metallurgical IndustryAutomation,2014,38(5):27-28)应用能量流和物质流的方法对钢铁行业从原料到热轧的过程进行了分析。朱里红和王俊飞(Zhu Lihong,Wang Junfei,Zhang Feng.Developmentof Energy Monitoring System Reheating Furnace in Hot Rolling Process[J].Engineering Control Computer,2011,24(5):72-72)提出了一种在热轧过程的能耗监测加热炉实时能耗的系统。李姗姗(Li Shanshan.Research on Energy EfficiencyAssessment Method of Iron and Steel Production Process Based on ExergyAnalysis[D].Jinan:Shandong University,2013)提出了一种基于分析的能耗分析方法，主要针对钢铁生产的炼钢工序。而关于连续退火工艺能耗的研究比较少，尤其是涉及了加工过程中的多参数的能耗模型研究未见相关文献报道。

连续退火工艺作为钢铁生产的高能耗工序，节能潜力巨大。由于产线机组包含工艺参数与钢种参数众多，生产过程复杂，因此关于连退产线能耗的研究比较少，少部分研究都是针对保温方式和废热回收上，没有针对工艺参数的研究，建模方法不够完善，计算分析不够准确，因此缺少一个工艺参数与能耗之间的能量模型能对后续研究提供理论基础。

发明内容