[發(fā)明專利]一種高爐熱風(fēng)爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210312159.8
• 申請(qǐng)日: 2012-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN102912055A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于現(xiàn)軍;高瑞峰;王志明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京和隆優(yōu)化控制技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C21B9/00
• 分類號(hào): C21B9/00;G05B13/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高爐煉鐵優(yōu)化控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高爐熱風(fēng)爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)。_。

背景技術(shù)

高爐熱風(fēng)爐是為高爐煉鐵提供一定溫度助燃空氣的裝置，通過(guò)對(duì)熱風(fēng)爐的格子磚進(jìn)行蓄熱，再利用熱風(fēng)爐格子磚的蓄熱對(duì)供給高爐的助燃空氣進(jìn)行熱交換。高爐煉鐵對(duì)助燃空氣的溫度與流量有要求，視高爐負(fù)荷的變化而變化，總體來(lái)說(shuō)，輸送給高爐的熱空氣溫度越高，高爐煉鐵能耗就越低；熱風(fēng)爐蓄熱過(guò)程熱效率越高，燜爐時(shí)間越短或避免燜爐，向高爐輸送的熱空氣能耗就越低；同時(shí)，熱風(fēng)爐的過(guò)程控制還要考慮拱頂溫度和廢氣溫度不能超上限，以免造成設(shè)備的損壞。?

現(xiàn)有高爐熱風(fēng)爐的優(yōu)化控制技術(shù)有多種。其中，中冶南方工程技術(shù)有限公司公開了一項(xiàng)發(fā)明專利“熱風(fēng)爐自動(dòng)尋優(yōu)燃燒智能控制方法（申請(qǐng)?zhí)枺?00910273421.0）”，是根據(jù)總供熱量需求量和總蓄熱時(shí)間，按平均法計(jì)算單位時(shí)間供熱量作為助燃空氣流量設(shè)定值，根據(jù)空燃比計(jì)算煤氣流量設(shè)定值，并根據(jù)拱頂溫度和廢氣溫度對(duì)其進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣、空氣流量的實(shí)時(shí)控制，同時(shí)采用模糊自尋優(yōu)控制算法，以拱頂溫度為優(yōu)化目標(biāo)修正空燃比；冶金自動(dòng)化設(shè)計(jì)院公開了“一種混合式高爐熱風(fēng)爐優(yōu)化控制方法（申請(qǐng)?zhí)?00410000677.1）”，包括數(shù)學(xué)模型、混合模型即物理模型+智能模型及智能模型三種優(yōu)化控制方式，其中，數(shù)學(xué)模型是根據(jù)應(yīng)存儲(chǔ)的熱量和煤氣的發(fā)熱值計(jì)算出燒爐的煤氣流量，再根據(jù)所設(shè)定的空燃比和計(jì)算出燒爐的助燃空氣流量；并根據(jù)廢氣溫度控制模型修正煤氣量；智能模型是基于經(jīng)驗(yàn)，按照規(guī)則給出各個(gè)時(shí)段的燃料量和助燃空氣量，并預(yù)測(cè)燒爐結(jié)束時(shí)的廢氣溫度對(duì)燒爐后期的燃料量和空氣量進(jìn)行修正。?

現(xiàn)有主流技術(shù)主要包括基于數(shù)學(xué)模型和智能模型的優(yōu)化與控制。基于數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化控制技術(shù)其主要特征是依據(jù)總熱量需求，在燒爐時(shí)間段上按平均法求取燃料瞬時(shí)流量設(shè)定值，并在拱頂溫度和廢氣溫度超限時(shí)對(duì)燃料量進(jìn)行調(diào)整，由于沒有充分考慮在燒爐不同時(shí)段上熱風(fēng)爐蓄熱能力的不同，以及隨著格子磚使用時(shí)間變長(zhǎng)，熱風(fēng)爐蓄熱速率和效率隨之會(huì)發(fā)生變化等因素，會(huì)造成燃燒放熱速率與蓄熱速率的不匹配，導(dǎo)致廢氣帶走的熱量過(guò)多，能源利用率下降或熱風(fēng)爐蓄熱量滿足不了高爐生產(chǎn)的要求。??

現(xiàn)有基于智能模型的方法缺陷在于，當(dāng)高爐負(fù)荷變化、熱風(fēng)爐格子磚蓄熱能力特性隨使用時(shí)間變化時(shí)，參數(shù)整定起來(lái)很不方便，可操作性和使用性差。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中空燃比優(yōu)化主要采用自尋優(yōu)策略，是從另一個(gè)層面提高煤氣的利用率，達(dá)到降低能耗的作用。空燃比優(yōu)化技術(shù)中目標(biāo)函數(shù)或目標(biāo)值往往采用的是拱頂溫度，而以此變量作為優(yōu)化目標(biāo)不能完整體現(xiàn)空燃比的合理性，從機(jī)理上來(lái)講，在某一熱工操作制度下，合適的空燃比應(yīng)是采用等量的燃料使得熱風(fēng)爐蓄熱量最大或定值蓄熱時(shí)需要的燃料量最小。?

綜上所述，現(xiàn)有的技術(shù)仍舊存在一定的局限性和缺陷，因此開發(fā)本系統(tǒng)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是：發(fā)明一種高爐熱風(fēng)爐智能優(yōu)化控制系統(tǒng)，在保證滿足高爐不同負(fù)荷下所需的熱風(fēng)溫度及流量前提下，降低煤氣消耗，并保證熱風(fēng)爐設(shè)備安全并延長(zhǎng)其使用壽命。?

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明設(shè)有高爐熱風(fēng)爐蓄熱速率計(jì)算器、蓄熱速率設(shè)定器、蓄熱速率調(diào)節(jié)器、燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)器、空燃比優(yōu)化控制器、空氣流量設(shè)定值計(jì)算器、空氣流量調(diào)節(jié)器、拱頂溫度調(diào)節(jié)器、廢氣溫度調(diào)節(jié)器、選擇器A、選擇器B、選擇器C、燃料和空氣調(diào)節(jié)閥及相關(guān)的過(guò)程參數(shù)測(cè)量?jī)x表；?

本發(fā)明工作過(guò)程下：基于高爐熱風(fēng)爐熱量平衡機(jī)理模型建立燒爐階段蓄熱速率模型，并以送風(fēng)階段實(shí)際帶走的蓄熱量校正燒爐階段蓄熱速率模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄熱速率的在線計(jì)算；根據(jù)高爐對(duì)送風(fēng)總熱量的要求、燒爐時(shí)間和熱風(fēng)爐在燒爐階段的蓄熱速率過(guò)程特性，自動(dòng)計(jì)算與此相匹配的蓄熱速率設(shè)定值，以此構(gòu)造蓄熱速率調(diào)節(jié)器，蓄熱速率調(diào)節(jié)器采用PID或其它控制算法；

蓄熱速率調(diào)節(jié)器、拱頂溫度調(diào)節(jié)器與廢氣溫度調(diào)節(jié)器三者輸出之中最小值作為燃料流量調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，燃料流量作為測(cè)量值，以此構(gòu)造燃料流量調(diào)節(jié)器，實(shí)時(shí)控制燃料流量，其中拱頂溫度調(diào)節(jié)器與廢氣溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)定值為工藝允許的上限值，調(diào)節(jié)器采用PID或其它控制算法；

空燃比優(yōu)化控制器以實(shí)時(shí)蓄熱速率作為優(yōu)化目標(biāo)值，采用進(jìn)退法自尋優(yōu)算法優(yōu)化空燃比；根據(jù)實(shí)際燃料流量、煤氣熱值、空燃比，計(jì)算空氣流量設(shè)定值，空氣瞬時(shí)流量作為測(cè)量值，以此構(gòu)造空氣流量調(diào)節(jié)器，實(shí)時(shí)控制空氣流量，調(diào)節(jié)器采用PID或其它控制算法。

1.高爐熱風(fēng)爐蓄熱速率計(jì)算器?

1）依據(jù)蓄熱速率機(jī)理模型計(jì)算熱風(fēng)爐實(shí)時(shí)蓄熱速率