[發明專利]一種高爐熱風爐智能優化控制系統

有效

• 申請號: 201210312159.8
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102912055A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 于現軍;高瑞峰;王志明
• 申請（專利權）人: 北京和隆優化控制技術有限公司
• 主分類號: C21B9/00
• 分類號: C21B9/00;G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高爐熱風爐智能優化控制系統，其特征在于本發明設有高爐熱風爐蓄熱速率計算器、蓄熱速率設定器、蓄熱速率調節器、燃氣流量調節器、空燃比優化控制器、空氣流量設定值計算器、空氣流量調節器、拱頂溫度調節器、廢氣溫度調節器、選擇器A、選擇器B、選擇器C、燃料和空氣調節閥及相關的過程參數測量儀表；

基于高爐熱風爐熱量平衡機理模型建立燒爐階段蓄熱速率模型，并以送風階段實際帶走的蓄熱量校正燒爐階段蓄熱速率模型，實現對蓄熱速率的在線計算；根據高爐對送風總熱量的要求、燒爐時間和熱風爐在燒爐階段的蓄熱速率過程特性，自動計算與此相匹配的蓄熱速率設定值，以此構造蓄熱速率調節器；

蓄熱速率調節器、拱頂溫度調節器與廢氣溫度調節器三者輸出之中最小值作為燃料流量調節器的設定值，燃料流量作為測量值，以此構造燃料流量調節器，實時控制燃料流量，其中拱頂溫度調節器與廢氣溫度調節器的設定值為工藝允許的上限值；

以實時蓄熱速率作為優化目標值，采用進退法自尋優算法優化空燃比；根據實際燃料流量、燃料熱值、空燃比，計算空氣流量設定值，空氣流量作為測量值，以此構造空氣流量調節器，實時控制空氣流量。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，高爐熱風爐蓄熱速率計算器工作如下：

1）依據蓄熱速率機理模型計算熱風爐實時蓄熱速率

在燒爐階段，單位時間內燃料帶入爐內的物理熱、空氣物理熱與二者反應產生的反應熱之和減去廢氣帶走的熱量，再減去熱風爐散熱損失即為熱風爐蓄熱速率；

2）實時蓄熱速率自校正

依據1）段得到的實時蓄熱速率計算得到的熱風爐蓄熱量與熱風爐實際的蓄熱量的偏差，對機理蓄熱速率模型進行修正，熱風爐實際的蓄熱量可以通過依據送風階段冷風帶走的熱量來計算。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，蓄熱速率設定器計算工作如下：

1）依據高爐負荷工況所提出對熱風爐送風的風溫和流量以及燒爐時間的明確要求，并根據冷風溫度，計算燒爐階段總蓄熱量；

2）根據熱風爐蓄熱能力前快后慢的特性，選擇蓄熱速率特性曲線，可選擇線性或非線性函數來表征熱風爐蓄熱速率特性；

3）根據總蓄熱量和蓄熱速率函數類型，得到蓄熱速率設定曲線函數；

?4）蓄熱速率設定值修改計算

在燒爐階段，當高爐工況變化時需要及時對燒爐蓄熱速率進行調整，根據高爐所需空氣總熱量的變化及送風是否提前或拖延等信息重新計算蓄熱速率設定曲線。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，空燃比優化控制器工作如下：

選定蓄熱速率作為優化目標值，并采用一維進退法優化算法實現對空燃比的優化；在恒定煤氣發熱總量條件下，通過增加或減少空氣量，待系統響應后，比較前后工況下的蓄熱速率變化，如果是蓄熱速率變化量增加且顯著，說明這種調整是有益的，繼續按原有的方向調整風量；如果蓄熱速率變化量是減少且顯著，按原有風量調整方向的反方向調整風量；當蓄熱速率變化不明顯時，則停止調整風量，表明當前的空燃比即為最佳空燃比。