一种工业炉能耗分摊计算方法及系统与流程

1.本发明涉及能耗计算技术领域，特别涉及一种工业炉能耗分摊计算方法及系统。


背景技术：

2.工业炉主要使用的能源介质包括电、混合煤气、焦炉煤气、天然气、氧气等共计17种介质。其中电和混合煤气消耗位居前两位，占能源总消耗的85％以上。电价等能源介质价格预计会呈现持续上升趋势，节能降耗对于企业的重要性日益凸显。
3.因此，有必要提供一种工业炉能耗分摊计算方法及系统，以对工业炉能耗进行计算，从而为节约能耗提供数据支撑。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种工业炉能耗分摊计算方法及系统，以对工业炉能耗进行计算，从而为节约能耗提供数据支撑。
5.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种工业炉能耗分摊计算方法，各工业炉配置多个燃料传输设备以及设置于各燃料传输设备上的多个烧嘴，各燃料传输设备相互连通，管坯放置于所述工业炉中，不断移动并加工；根据燃料传输设备数量将工业炉划分为多个区段；
6.包括以下步骤：
7.s1、实时采集单个工业炉的数据，数据包括：工业炉的炉温、预设的以秒为单位的单位时间、燃料传输设备瞬时燃料消耗量、管坯长度、管坯直径、管坯外径、管坯外径和管坯直径的差、管坯内侧换热系数、管坯外侧换热系数、管坯壁导热系数、管坯数量以及各管坯的温度；
8.s2、计算所述单位时间内各单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量，计算方式如下：
[0009][0010][0011][0012]
[0013][0014]
其中，r_si为管坯内侧对流传热阻，r_pipe为管坯壁传热阻，r_so为管坯外侧对流传热阻，u为管坯热负荷系数，mc为单位时间内各单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量，a_si为管坯内侧换热系数，d_pipe为管坯外径，d_core为管坯直径，r为管坯壁导热系数，a_so为管坯外侧换热系数，d_out为管坯外径和管坯直径的差，m为燃料传输设备瞬时燃料消耗量，s为预设的以秒为单位的单位时间；
[0015]
s3、计算单位时间内各单个工业炉各区段内管坯的燃料消耗分配系数；
[0016]
s4、根据分配系数计算各单个工业炉内所有管坯的单位时间燃料消耗量；
[0017]
s5、计算整个加热过程总的燃料消耗量。
[0018]
可选的，在所述工业炉能耗分摊计算方法中，s3中，燃料消耗分配系数的计算方式如下：
[0019][0020][0021]
qa＝td*sa；
[0022]
qacj＝j∑(qai)，j＝1、2、
……
、h；
[0023][0024]
其中，td为四次方温差，sa为管坯表面积，qa为四次方温差与管坯表面积乘积，j为工业炉中任一区段的区段号，h为工业炉中区段总数，qacj为j区段的四次方温差与管坯表面积乘积总和，kj为j区段内管坯的燃料消耗分配系数，t为工业炉的炉温，i为第i根管坯，ti为第i根管坯的温度，n为管坯数量；l为管坯长度。
[0025]
可选的，在所述工业炉能耗分摊计算方法中，s4中，各单个工业炉内所有管坯的单位时间燃料消耗量的计算方式如下：
[0026]
gcj＝kj*mc；其中，gcj为j区段所有管坯的单位时间燃料消耗量。
[0027]
可选的，在所述工业炉能耗分摊计算方法中，所述工业炉设置多个固定槽位，管坯根据固定槽位移动。
[0028]
可选的，在所述工业炉能耗分摊计算方法中，s5中，整个加热过程总的燃料消耗量的计算方式如下：
[0029]
sum＝∑(gcjp)，p＝1、2、
……
、q；
[0030]
其中，sum为整个加热过程总的燃料消耗量，其中，p为当前工业炉中固定槽位编号，q为当前工业炉中固定槽位总数。
[0031]
可选的，在所述工业炉能耗分摊计算方法中，s1中采用过程计算机下发管坯基础信息数据，进行管坯静态数据的记录得到所述数据。
[0032]
可选的，在所述工业炉能耗分摊计算方法中，一个工业炉配置6个燃料传输设备，各燃料传输设备上设置60个烧嘴。
[0033]
本发明还提供了一种工业炉能耗分摊计算系统，用于执行上述的工业炉能耗分摊计算方法。
[0034]
可选的，在所述工业炉能耗分摊计算系统中，采用图形化和/或数字化的方式展示采集的数据以及计算得到的数据。
[0035]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0036]
(1)实时采集单个工业炉的数据，并用于工业炉燃耗计算模型，确定燃耗影响因子并采取措施进行改进，从而节约能耗；
[0037]
(2)通过建立计算模型，使得本发明可以计算多种型号的工业炉能耗，提高了适用性。
附图说明
[0038]
图1为本发明实施例提供的工业炉能耗分摊计算方法的流程图；
[0039]
图2为本发明实施例提供的实际调宽结果示意图；
[0040]
图3为本发明实施例提供的工业炉各区段瞬时燃料消耗量计算模型的计算结果图。
具体实施方式
[0041]
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0042]
在下文中，如果本文所述的方法包括一系列步骤，本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
[0043]
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种工业炉能耗分摊计算方法，各工业炉配置多个燃料传输设备以及设置于各燃料传输设备上的多个烧嘴，各燃料传输设备相互连通，管坯放置于所述工业炉中，不断移动并加工，直至移动到工业炉出料端。并且在工业炉中，管坯移动到不同部位均有对应的燃料传输设备及烧嘴供能。在一个实施例中，一个工业炉配置6个燃料传输设备，各燃料传输设备上设置60个烧嘴。
[0044]
本发明根据燃料传输设备数量将工业炉划分为多个区段；如图1所示，所述方法包括以下步骤：
[0045]
s1、实时采集单个工业炉的数据，数据包括：工业炉的炉温、预设的以秒为单位的单位时间(例如单位时间为30秒)、燃料传输设备瞬时燃料消耗量、管坯长度、管坯直径、管坯外径、管坯外径和管坯直径的差、管坯内侧换热系数、管坯外侧换热系数、管坯壁导热系数、管坯数量以及各管坯的温度；本发明采用过程计算机下发管坯基础信息数据，进行管坯静态数据的记录得到所述数据。
[0046]
s2、计算所述单位时间内各单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量，计算方式如下：
[0047]
[0048][0049][0050][0051][0052]
其中，r_si为管坯内侧对流传热阻，r_pipe为管坯壁传热阻，r_so为管坯外侧对流传热阻，u为管坯热负荷系数，mc为单位时间内各单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量，a_si为管坯内侧换热系数，d_pipe为管坯外径，d_core为管坯直径，r为管坯壁导热系数，a_so为管坯外侧换热系数，d_out为管坯外径和管坯直径的差，m为燃料传输设备瞬时燃料消耗量，s为预设的以秒为单位的单位时间；
[0053]
s3、计算单位时间内各单个工业炉各区段内管坯的燃料消耗分配系数；
[0054]
s4、根据分配系数计算各单个工业炉内所有管坯的单位时间燃料消耗量；
[0055]
s5、计算整个加热过程总的燃料消耗量。
[0056]
进一步的，s3中，燃料消耗分配系数的计算方式如下：
[0057][0058][0059]
qa＝td*sa；
[0060]
qacj＝j∑(qai)，j＝1、2、
……
、h；
[0061][0062]
其中，td为四次方温差，sa为管坯表面积，qa为四次方温差与管坯表面积乘积，j为工业炉中任一区段的区段号，h为工业炉中区段总数，qacj为j区段的四次方温差与管坯表面积乘积总和，kj为j区段内管坯的燃料消耗分配系数，t为工业炉的炉温，i为第i根管坯，ti为第i根管坯的温度，n为管坯数量；l为管坯长度。
[0063]
s4中，各单个工业炉内所有管坯的单位时间燃料消耗量的计算方式如下：
[0064]
gcj＝kj*mc；其中，gcj为j区段所有管坯的单位时间燃料消耗量。
[0065]
通常的，所述工业炉设置多个固定槽位，管坯根据固定槽位移动。
[0066]
s5中，整个加热过程总的燃料消耗量的计算方式如下：
[0067]
sum＝∑(gcjp)，p＝1、2、
……
、q；
[0068]
其中，sum为整个加热过程总的燃料消耗量，其中，p为当前工业炉中固定槽位编
号，q为当前工业炉中固定槽位总数。所有管坯均需要依次移动至每个固定槽位，因此计算各槽位燃料消耗量，即可获取整个加热过程总的燃料消耗量。
[0069]
通常的，在一段时间内，单个工业炉内为同一批管坯，因此这批管坯的参数均相同。在计算过程中，分别计算单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量和各单个工业炉各区段内管坯的燃料消耗分配系数，从而可以计算各单个工业炉内所有管坯的单位时间在不同区段的燃料消耗量，最后综合所有区段所有管坯计算整个加热过程总的燃料消耗量。
[0070]
如图2所示，图2为本发明实施例提供的实际调宽结果示意图，图2中包含了管坯的多个参数以及其单位之间内的燃料消耗量，可见本发明将管坯尺寸等参数加入到了计算公式中，使得本发明计算模型可以在多种型号的工业炉中运用，提高了适用性。
[0071]
如图3所示，图3为本发明实施例提供的工业炉各区段瞬时燃料消耗量计算模型的计算结果图，为了验证本发明计算模型的计算结果以及报警结论的准确性，在国内某钢厂条钢产线上进行了实际生产数据采样，在数据导入模型之后，输出结果与实际生产情况基本一致。
[0072]
本发明还提供了一种工业炉能耗分摊计算系统，用于执行上述的工业炉能耗分摊计算方法。优选的，采用图形化和/或数字化的方式展示采集的数据以及计算得到的数据。
[0073]
综上，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0074]
(1)实时采集单个工业炉的数据，并用于工业炉燃耗计算模型，确定燃耗影响因子并采取措施进行改进，从而节约能耗；
[0075]
(2)通过建立计算模型，使得本发明可以计算多种型号的工业炉能耗，提高了适用性。
[0076]
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种工业炉能耗分摊计算方法，各工业炉配置多个燃料传输设备以及设置于各燃料传输设备上的多个烧嘴，各燃料传输设备相互连通，管坯放置于所述工业炉中，不断移动并加工；其特征在于，根据燃料传输设备数量将工业炉划分为多个区段；包括以下步骤：s1、实时采集单个工业炉的数据，数据包括：工业炉的炉温、预设的以秒为单位的单位时间、燃料传输设备瞬时燃料消耗量、管坯长度、管坯直径、管坯外径、管坯外径和管坯直径的差、管坯内侧换热系数、管坯外侧换热系数、管坯壁导热系数、管坯数量以及各管坯的温度；s2、计算所述单位时间内各单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量，计算方式如下：下：下：下：下：其中，r_si为管坯内侧对流传热阻，r_pipe为管坯壁传热阻，r_so为管坯外侧对流传热阻，u为管坯热负荷系数，mc为单位时间内各单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量，a_si为管坯内侧换热系数，d_pipe为管坯外径，d_core为管坯直径，r为管坯壁导热系数，a_so为管坯外侧换热系数，d_out为管坯外径和管坯直径的差，m为燃料传输设备瞬时燃料消耗量，s为预设的以秒为单位的单位时间；s3、计算单位时间内各单个工业炉各区段内管坯的燃料消耗分配系数；s4、根据分配系数计算各单个工业炉内所有管坯的单位时间燃料消耗量；s5、计算整个加热过程总的燃料消耗量。2.如权利要求1所述的工业炉能耗分摊计算方法，其特征在于，s3中，燃料消耗分配系数的计算方式如下：数的计算方式如下：
qa＝td*sa；qacj＝j∑(qai)，j＝1、2、
……
、h；其中，td为四次方温差，sa为管坯表面积，qa为四次方温差与管坯表面积乘积，j为工业炉中任一区段的区段号，h为工业炉中区段总数，qacj为j区段的四次方温差与管坯表面积乘积总和，kj为j区段内管坯的燃料消耗分配系数，t为工业炉的炉温，i为第i根管坯，ti为第i根管坯的温度，n为管坯数量；l为管坯长度。3.如权利要求2所述的工业炉能耗分摊计算方法，其特征在于，s4中，各单个工业炉内所有管坯的单位时间燃料消耗量的计算方式如下：gcj＝kj*mc；其中，gcj为j区段所有管坯的单位时间燃料消耗量。4.如权利要求3所述的工业炉能耗分摊计算方法，其特征在于，所述工业炉设置多个固定槽位，管坯根据固定槽位移动。5.如权利要求4所述的工业炉能耗分摊计算方法，其特征在于，s5中，整个加热过程总的燃料消耗量的计算方式如下：sum＝∑(gcjp)，p＝1、2、
……
、q；其中，sum为整个加热过程总的燃料消耗量，其中，p为当前工业炉中固定槽位编号，q为当前工业炉中固定槽位总数。6.如权利要求1所述的工业炉能耗分摊计算方法，其特征在于，s1中采用过程计算机下发管坯基础信息数据，进行管坯静态数据的记录得到所述数据。7.如权利要求1所述的工业炉能耗分摊计算方法，其特征在于，一个工业炉配置6个燃料传输设备，各燃料传输设备上设置60个烧嘴。8.一种工业炉能耗分摊计算系统，其特征在于，用于执行权利要求1至权利要求7任一项所述的工业炉能耗分摊计算方法。9.如权利要求8所述的工业炉能耗分摊计算系统，其特征在于，采用图形化和/或数字化的方式展示采集的数据以及计算得到的数据。

技术总结
本发明公开了一种工业炉能耗分摊计算方法，包括以下步骤：S1、实时采集单个工业炉的数据，S2、计算单位时间内各单个工业炉各区段的热负荷系数供入燃料量；S3、计算单位时间内各单个工业炉各区段内管坯的燃料消耗分配系数；S4、根据分配系数计算各单个工业炉内所有管坯的单位时间燃料消耗量；S5、计算整个加热过程总的燃料消耗量。本发明提供的能耗分摊的计算方法，针对每个区段，分别对每种管坯应当分摊的能耗进行计算，从而合理、准确的确定了燃料在各单个工业炉的能耗分摊比例，最终得出在单个工业炉总的燃料消耗量，从而为节约能耗提供数据支撑。数据支撑。数据支撑。


技术研发人员：巢禹 龙腾 邹茂宝
受保护的技术使用者：上海智共荟智能科技有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/7