能源短缺是制约我国经济可持续发展的一个重要问题。加热炉作为冶金企业最主要的耗能设备之一,其自动控制策略是过程控制领域内的一个重要的研究方向。如何使自动控制系统能够在确保钢坯的加热质量和生产效率的基础之上,降低加热炉的能耗、确保燃烧系统的最佳燃烧以及减少对环境的污染一直是该研究领域要致力解决的问题。 本文以双蓄热式步进梁加热炉的控制系统设计为背景,在介绍现有加热炉各种节能降耗策略的基础上,针对蓄热脉沖燃烧方式,分析了加热炉的炉内热交换,建立炉子的热平衡方程,得到脉冲燃烧的热效率,并进一步得到了蓄热换向的时间优化模型。针对蓄热脉冲燃烧方式,通过一种实时改变序列内烧嘴数量的控制策略,确保了系统始终保持在最佳的燃烧状态。 基于蓄热式加热炉的脉冲燃烧方式不仅大大提高了热回收的效率,而且增加了对流给热的强度,提高了对钢坯的加热效果和生产效率,目前已经应用于冶金加热炉生产过程中。本文通过对加热炉热平衡分析证明,蓄热脉冲燃烧方式在节能降耗方面的贡献,为进一步研究加热炉热效率,减少加热炉的能耗得到理论依据。最后介绍了脉沖燃烧控制系统在蓄热式加热炉中的实际应用,以及蓄热脉冲燃烧在实际生产中换向周期的确定和具体的控制策略,实践表明其应用具有节能降耗作用。