近日，国家知识产权局对拟授予第二十四届中国专利奖的专利进行了公示，中冶焦耐凭借“一种正压烘炉优化控制方法”荣获第二十四届中国专利优秀奖。这是中冶焦耐第七次荣获中国专利奖，其中2016年荣获中国专利金奖。

研发背景

能源和环境问题目前已成为世界关注的焦点，焦化领域环境保护技术的发展是现代炼焦技术完善的重要标志。同时，计算机控制等自动化技术的发展，在提高劳动生产率、提高产品质量、降低能耗及治理污染物等方面都起到了重要作用。

烘炉是焦炉投产前重要而复杂的工艺过程，烘炉质量的优劣对焦炉寿命有着至关重要的影响，需要严格按制定的烘炉标准曲线进行焦炉的升温管理。

烘炉主要有正压烘炉和负压烘炉两种方式；与负压烘炉相比，正压烘炉可使炉内耐火材料受热更均匀，防止外部冷空气进入炉体，炉体在烘炉过程中也不易产生裂缝，可延长焦炉使用寿命，降低焦炉的窜漏率，使焦炉投产后减少了氮氧化物等污染物的排放，降低对外部环境的污染，是一种更节能、环保的烘炉方式。

然而，正压烘炉需要在每个炭化室的机侧或焦侧各放置一套烘炉装置，炉内温度控制通过对所有烘炉装置的有效调整共同实现，炉内温度变化滞后和相邻燃烧室间温度耦合在正压烘炉温度控制表现的非常明显。因此，如何按照烘炉标准曲线对每套烘炉装置进行有效的自动控制，将是正压烘炉优化控制必须解决的问题。

图片中冶焦耐总承包山西美锦焦化项目正压烘炉装置

中冶焦耐自主研发的“一种正压烘炉优化控制方法”通过建立合理的正压烘炉升温控制框架和燃烧室温度的控制模型，制定能解决温度大滞后问题的控制策略，辅助操作人员对烘炉升温过程进行有效控制，保证烘炉全过程的实际升温曲线严格跟随烘炉标准曲线，从而确保烘炉质量，解决了该领域关键性、共性的技术难题。

技术优势

“一种正压烘炉优化控制方法”的基本原理是根据预先给定的计划温度曲线，把烘炉温度作为系统输入，计算燃气所需要的烘炉压力或流量，把烘炉装置作为系统输出，在烘炉升温的全过程中对炉内温度进行自动控制。

首先，对烘炉升温过程建模并分析影响炉内温度变化的因素，其次通过Smith预估对当前燃烧室温度进行补偿后计算温度偏差值，最后用烘炉升温过程模型、仿人智能控制和解耦控制相结合方法根据温度偏差值计算烘炉装置的控制量。其中仿人智能控制，将模仿控制专家的结构和行为功能，建立控制器的知识模型，通过控制器自身的智能行为去应对对象及环境的各种变化。在烘炉升温过程模型的使用过程中，仿人智能控制将作为主要的调节手段，根据系统当前的炉内温度偏差以及偏差变化率确定不同的控制模式，根据计划温度曲线实现正压烘炉升温过程的温度自动控制，从而提高升温过程中温度控制的精度。

技术应用

截至目前，“一种正压烘炉优化控制方法”已成功应用于国内13个工程、20座焦炉的正压烘炉，合同金额为3000多万元。产品得到宝钢、首钢、包钢等国内大型钢铁企业的一致好评。

应用本专利技术的正压烘炉，烘炉期间平均温度同计划温度偏差：炉温≤200℃，≤±1℃；炉温200～500℃，≤±2℃；炉温≥500℃，≤±3℃；各燃烧室温度同全炉平均温度偏差：±3℃以内达到95%。焦炉投产后可延长焦炉使用寿命，降低焦炉的窜漏率，减少氮氧化物等污染物的排放，降低对外部环境的污染。该技术的应用，标志着我国焦化领域环境保护技术的进一步提升，是实现清洁型焦炉的必备手段，具有显著的社会、经济和环境效益。