工业项目案例

工业项目案例：碳钢加热炉数字化升级

项目背景

2025年底，中国江苏省一家中型碳钢钢厂面临日益严峻的压力，需要降低能耗并提高生产一致性。该厂现有的推钢式加热炉于2012年投产，存在钢坯加热不均、燃料成本高昂以及频繁的计划外停机等问题。该厂年产线材和螺纹钢120万吨，需要一套可靠、回报快的解决方案以保持竞争力。

已识别的挑战

1. 能效低 – 旧加热炉每吨钢坯能耗为1.45 GJ，比同类产品的行业基准高出18%。
2. 温度不均匀 – 钢坯之间温差高达±25°C，导致轧制缺陷并增加废品率。
3. 人工控制 – 操作人员依赖经验，导致过度燃烧并加速耐火材料磨损。
4. 排放 – 氮氧化物水平偶尔超过当地环保限值（≤ 400 mg/Nm³）。

拟订解决方案

项目团队由该厂工程师和一家工业自动化供应商组成，设计了一套数字化燃烧控制升级方案，核心要素包括：

• 分区PID温度控制，带空燃比优化的交叉限幅逻辑。
• 实时钢坯热模型（部署在边缘计算设备上），用于预测芯部温度并动态调整加热曲线。
• 高速自蓄热式烧嘴，替换原有的低速烧嘴，提高热回收效率。
• 集中式SCADA（监控与数据采集）系统，具备历史数据记录和远程报警功能。

项目总投资为380万元人民币（约53万美元），计划实施周期6个月（2026年1月–6月）。

实施过程

本次升级在两个计划内的检修停产期间（共12天）以及加热炉运行期间的并行工作中完成。关键里程碑：

• 2026年1月 – 拆除旧烧嘴系统和保温层。
• 2026年2–3月 – 安装新烧嘴、热电偶和控制柜。
• 2026年4月 – 软件部署及控制回路整定。
• 2026年5月 – 操作人员培训（课堂培训+现场试运行）。
• 2026年6月 – 完整性能验收测试。

取得的成果（截至2026年7月）

参数	改造前	改造后	改善幅度
单位能耗（GJ/t）	1.45	1.21	-16.6%
温度均匀性（±°C）	25	8	-68%
废品率（因加热缺陷导致）	1.1%	0.65%	-41%
氮氧化物排放（mg/Nm³）	390	310	-20.5%
年能源成本节约	–	210万元	静态回收期：1.8年

此外，加热炉的可用率从94%提高到97%，操作人员的人工干预减少了70%。

结论

本工业项目案例表明，中型钢厂无需整体更换加热炉即可实现显著的节能、质量提升和环保收益。这套数字化方法——结合智能烧嘴、实时建模和基础自动化——在两年内收回了投资。目前该厂正在第二座加热炉上复制该方案，预计2027年初启动。