轧钢系统能耗约占钢铁生产流程总能耗的20%左右,能源主要消耗在加热和轧制环节。加热炉作为轧钢系统加热主要耗能设备,占轧钢能耗的60%～70%,因此轧钢系统工序能效提高应以加热炉节能为重点。从生产和节能角度出发,在满足生产目标的前提下提高加热炉的燃料利用率,减少钢坯氧化烧损成为钢坯加热炉生产的首要追求目标。论文基于湘钢节能减排业务的开展和国家钢铁能效工程技术中心钢铁全流程能效优化的背景需求,以湘钢宽厚板厂1#加热炉为对象,在分析钢铁行业加热炉能耗现状及国内外在加热炉燃烧优化控制领域研究现状的基础上,开展如下方面开展研究:首先,针对湘钢已有工艺将残氧检测仪安装在预热段,控制尾部残氧量比,容易造成温度波动、氧化烧损等问题,提出了采用加热炉多段多点残氧量在线检测并进行优化控制的系统方案。接着,设计了在加热炉加热一段、加热二段及均热段加装高温残氧检测仪的在线监测系统;为满足在控制炉温分段精确控制,需要提供设定值,为此根据加热炉炉内传热机理,建立了满足不同工况的数学模型,通过模型计算,实现给定值的优化设定。最后,设计了基于模糊神经网络的加热炉炉温控制器和基于模糊控制器的空燃比优化控制器,将二者结合构成了燃烧优化控制系统。应用效果表明,本文所建立的基于残氧量在线检测的燃烧优化控制技术能够实现加热炉煤耗降低、氧化烧损少。其中燃料消耗可以降低2%以上;残氧量可以控制在2～3%范围,氧化烧损可以控制在1%以内。