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工业窑炉作为冶金、建材、陶瓷等行业的“心脏”设备，其能耗占工业总能耗的15%~25%，碳排放量占比超30%。在“双碳”战略背景下，以智能控制为核心的窑炉系统控制优化技术，正从单一设备改造升级为涵盖工艺革新、能源管理、数字赋能的系统性解决方案，推动传统高耗能产业向高效低碳方向转型。

一、传统控制模式缺陷

粗放式温控：依赖人工经验调节燃料与风量配比，温度波动范围常达±30℃，导致热效率损失10%~15%；

燃烧不充分：空气过剩系数高达1.5~2.2，烟气中CO含量超2000ppm，造成燃料浪费与污染加剧；

热损失严重：窑体散热损失占比8%~12%，烟气余热温度300~600℃，直接排放率超60%。

二、控制系统优化关键技术

1. 智能燃烧控制多变量耦合调控技术

采用模糊PID算法，实时匹配燃料流量、助燃风量、窑压参数，将温度波动控制在±5℃以内；采用“机理模型+AI”双驱动控制策略，控制系统具备深度强化学习（DRL）功能，不断通过算法优化喷煤量、窑速、冷却风量。

2、智能燃烧控制空燃比动态优化技术

基于烟气氧含量在线监测，自动调节空气过剩系数至1.05~1.15，使CO排放降至500ppm以下；

3、高温烟气在线监测技术

在被控工业炉窑尾部或烟道内插入烟气采样头，烟气在仪器系统作用下，从采样头吸入，经冷却、除湿、除尘等净化后进入测量室。测量室各气体传感器，将烟气中各相关气体成份浓度值，转变成标准模拟电信号后与原DCS系统各相关数据均被共同输送到中央控制系统，并与控制系统预先的设定值进行比较、运算，经处理后的数据被输送到炉窑的各执行器（如：燃料阀、送风阀、风机变频器等）执行控制。从而实现合理给风、合理给能、合理调节风机转速，达到优化控制炉温、炉压、和控制炉膛燃烧气氛的目的。高温烟气在线监测仪能保证仪器在高温环境下连续工作一年以上。

三、技术特点：

高温烟气在线监测仪能保证仪器在高温环境下连续工作，保证采样分析的可靠性和准确度。

燃烧控制系统达到最优空燃比，减少供风量可以减少风机耗电量。

确保燃料充分燃烧，提高燃料利用率，减少尾气中CO含量过高带来到热量损失；

可以减少单位产值燃料消耗量。

可以降低氮化物排放，减少尾气中NOx的排放不少于20%，降低氨水用量。

可实现“后馈式”燃烧调整，可以实时根据燃烧状况调整燃料供应量和供风量。

精确控制窑炉温度，温度波动可以控制在设定温度的±5℃。

提高产品品质。