钢铁工业是国家重要的材料和基础工业，担负着国⺠经济高速发展和国防安全所需要的钢铁的生产重任,这与我国目前能源短缺状况存在巨大的矛盾，随着经济的持续发展，国家倡导低碳节能环保。为了更好地应对当前的市场及环保要求，必须在提高产品质量的同时，持续不断的降低产品的制造成本。加热炉是轧钢生产中的主要能耗设备，其中的煤气消耗占了加热炉能耗的80%以上。因此，提高生产效率降低加热炉单耗是降低轧钢工序能耗和生产成本的工作重点。

现状

轧钢加热炉的炉压变换频繁、燃空比难以抓取、对工人操作技术要求较高。轧钢加热炉燃料使用高炉煤气，由于外网压力经常波动，炉内煤气燃烧的好坏将直接影响炉膛温度、出钢温度、燃料热效率及氧化烧损率，因此燃烧控制环节是加热炉控制最关键的环节之一。

目前加热控制过程频繁的出现过氧燃烧和缺氧燃烧，进而导致炉压不稳，出现炉膛进出口蹿火现象，空燃比难以维持在最佳状态、不但浪费煤气，而且影响加热炉的产量。

目标

实现加热炉温连续测量和炉内温度可控。提高生产效率，减少能源消耗，降低污染排放。

项目大纲

方案⼀（高炉煤气为原料加热炉）

高炉煤气的发热量一般为3300-4200KJ/m³。热值低的高炉煤气是不容易燃烧的，为了提高燃烧的热效应，除了空⽓需要预热外，高炉煤气也必须预热。因此使⽤高炉煤气加热时，燃烧系统上升气流的蓄热室中，有一半用来预热空气，另一半用来预热煤气。实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。

方案描述：通过比⾊测温仪测量炉内钢坯的温度，通过氧传感器测量空气的含氧量，压力或者流量传感器测量高炉煤气的气压，采用人工智能算法，控制空气及高炉煤气的进气量及储热室的温度，达到控制炉温的目的。由于目前加热炉的设计和功能多样性，具体的方案还需要现场考察，了解加热炉的构造，制定出更详细的方案。

系统优势：首先由于加热炉内部空间大，加热及降温速度会有很大的滞后。普通的PID算法无法实现温度的平稳控制。该系统采用人工智能算法和大数据分析。通过温度反馈，结合进气量及其热值换算，可以相对准确的推算系统实时热能耗。达到真实控制温度，降低燃⽓消耗及降低排放的目的。其次，比色测温仪极高的响应速度可以实时测得炉内的温度变换。这是传统热电偶无法比拟的。

⽅案二（天然气加热炉）

天然气为优质洁净能源，容易点火，燃点低。只要通过比色测温仪测得的温度反馈控制天然⽓的进气量即可实现加热炉温度控制。同方案一一样，由于炉体内部空间较大，炉内温度升降会有很大的滞后。需要人工智能算法控制。

关键设备概述

比色测温仪

比色测温设备的极高响应速度，可以及时真实地测量出炉膛温度变化。实际测试结果比较表明，在一段时间内，热电偶测量得到的炉内温度变化在25℃以内，而⽐⾊测温设备测量的温度变化范围在70℃以内。就目视观察，炉膛内亮度明显变化，而热电偶的测温值并无变化，因为热电偶测量的是其所在的位置的平均温度，对于瞬间温度变化没有反应。

基尔霍夫定律告诉我们，目标物体温度的极小变化可以引起红外辐射量的极大变化，这说明，红外测温仪可以极其敏锐地测量到物体温度的变化，这也是红外测温仪高速响应的理论基础。因此，比色测温系统可以真实的反映炉膛温度变化过程。

比色温度计采用双色测温方法，即通过目标物体辐射的两个红外波段的能量的比值来确定被测定物体的温度。因测量结果取决于两个波段辐射功率之比，所以，辐射能量的部分损失对测量结果没有影响。可克服传输介质有灰尘，烟雾，水汽；视场局部遮挡，或测量距离改变产生的辐射量衰减而引起的测量误差。特别适合⽤于相对恶劣的测温现场。

比色温度计配备目视瞄准系统和测量值显示及参数设置系统。目视瞄准方便用户安装仪器器，也可以通过目视系统，直观了解加热体的实时工况；测量值显示及参数设置系统可以实时显示当前测量值，显示窗口配合按键可以自由设置用户参数。还可以通过用户参数，定义测温仪的工作模式，即双⾊测量和单⾊测量可切换。该仪器操作简单，使用⽅便。

红外测温仪使⽤过程中，一般会遇到以下几种原因引起的测量误差：1、材料氧化表面状态发生改变，或者氧化物和母体材料开裂，引起较大的测量误差；2、由于材料本身发射率较低，引起的测量误差；3、由于测量环境恶劣引起的测量误差。双⾊测温方法可以很好的解决这些测量问题。

1.2比⾊测温仪主要技术参数：

1.2.1、测量范围：600～1400℃

1.2.2、基本误差：0.5（±0.5%FS）

1.2.3、重复精度：0.2%

1.2.4、距离系数：280:1

1.2.5、测量距离：0.56m～∞

1.2.6、可测最小目标：Φ2mm（560mm）

1.2.7、响应时间：< 10ms

1.2.8、斜率补偿： 0.850～1.150

1.2.9、发射率：0.10～1.00

1.2.10、响应波长范围：

双⾊：0.8～1.1 μm & 0.4-1.1 μm

单⾊：0.4-1.1 μm

1.2.11、温度分辨率：0.5℃

1.2.12、测头尺寸：Φ58×183mm

1.2.13、模拟量输出：4-20mA

1.2.14、通讯接口：RS485

1.2.15、工作电源：24VDC

1.2.16、功率：＜1.2W

1.2.17、工作环境：0～60℃，相对湿度10-95% (无冷凝25-45℃)

1.2.18、使⽤标准：比色温度计行业标准JB/T 9240-1999

1.3、比色测温仪结构

人工智能控制系统

系统框图

AI人工智能控制器软件及硬件均为公司开发。专门针对燃⽓加热炉的温度测量及控制。通过⽐⾊测温仪测量炉内钢坯的温度，通过氧传感器测量空⽓的含氧量，压力或者流量传感器测量高炉煤气的气压及流量，采⽤人⼯智能算法，控制空⽓及高炉煤气的进气量及储热室的温度，达到控制炉温，节约煤气，降低排放的目的。

由于人工智能系统的引⼊，整个系统的智能化拓展空间很大。如果加入视频监控和机器视觉系统，可以大幅度减少工人的现场操作和巡查。最终实现无人值守。也可拓展移动终端功能，实现远程监控操作等功能。

项目大纲

1、测温孔（使⽤当前热电偶的测温孔）

2、安装固定位置（在测温孔前设计独立于炉壁的安装支架。优势：安装支架及仪表安装位置的温度为环境温度；在炉壁将安装支架固定在炉壁上。优势：不占用周边位置。劣势：安装支架和炉壁直接链接，温度较高。）

3、加热炉燃料系统测量传感器及控制执行单元的加装。

4、加热炉点火及喷嘴联动改造。