[發(fā)明專利]焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程煙道吸力反饋設(shè)定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310608299.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103593578A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷琪;吳敏;曹衛(wèi)華;陳鑫;安劍奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;C10B21/10
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼鐵冶金生產(chǎn)的過(guò)程監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種大型焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程煙道吸力反饋設(shè)定方法。

背景技術(shù)

作為冶金、機(jī)械、化工等行業(yè)的主要原料和燃料，焦炭已廣泛應(yīng)用于高爐煉鐵、電石、氣化、鑄造和有色金屬冶煉等方面，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位。

焦?fàn)t是煤化學(xué)工業(yè)中極為重要的工業(yè)爐之一，是焦炭的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備。焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程通過(guò)控制加入到焦?fàn)t燃燒室的煤氣量和空氣量，維持焦?fàn)t溫度的穩(wěn)定，使炭化室保持良好的干餾條件，以生產(chǎn)出合格的焦炭。在加熱燃燒過(guò)程中主要采用混合煤氣進(jìn)行加熱，即高爐煤氣中混入3％-7％的焦?fàn)t煤氣作為主要燃料。通過(guò)設(shè)定煙道吸力調(diào)節(jié)維持合適的空氣系數(shù)，對(duì)于使煤氣能夠充分燃燒，維持焦?fàn)t溫度穩(wěn)定，提高焦炭質(zhì)量，保證焦?fàn)t穩(wěn)順運(yùn)行十分關(guān)鍵。

在實(shí)際的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程中，空氣系數(shù)的好壞是判斷燃燒過(guò)程好壞的重要指標(biāo)，為了使煤氣能夠充分燃燒，必須通過(guò)調(diào)節(jié)煙道吸力調(diào)節(jié)維持合適的空氣系數(shù)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般根據(jù)溫度的偏差獲得煤氣流量的變化，而煙道吸力的設(shè)定往往通過(guò)前饋的方式獲得，即根據(jù)當(dāng)前的煤氣流量變化，根據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)確定煙道吸力的變化。這主要是由于含氧量分析儀容易損壞，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般不安裝含氧量分析儀，導(dǎo)致煙道吸力無(wú)法根據(jù)當(dāng)前的含氧量進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制。

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)缺少熱值檢測(cè)裝置和廢氣含氧量分析儀表的情況下，廢氣含氧量通過(guò)離線人工測(cè)量獲得，通過(guò)離線獲得的廢氣含氧量估計(jì)空氣系數(shù)是否合適，導(dǎo)致時(shí)間滯后性較大，不能對(duì)煉焦生產(chǎn)過(guò)程的空燃比進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。所以對(duì)空氣系數(shù)的進(jìn)行在線預(yù)估，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程中煙道吸力的實(shí)時(shí)反饋設(shè)定，提高焦?fàn)t的節(jié)能效果有著十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程中煙道吸力的合理設(shè)定，提高燃燒效率，保證焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的穩(wěn)順運(yùn)行，本發(fā)明提出一種基于含氧量在線估計(jì)的煙道吸力實(shí)時(shí)設(shè)定方法。利用最大線性無(wú)關(guān)組的加權(quán)LSSVM方法建立空氣系數(shù)預(yù)估模型，進(jìn)行空氣系數(shù)在線估計(jì)，并基于空間投影和增量遞推算法的數(shù)在線更新；以空氣系數(shù)的估計(jì)值為反饋，根據(jù)燃燒機(jī)理得到典型風(fēng)門擋板開(kāi)度值下煙道吸力反饋設(shè)定值，并采用專家規(guī)則對(duì)不同風(fēng)門擋板開(kāi)度值下的煙道吸力進(jìn)行前饋修正，從而形成一種前饋和反饋相結(jié)合的煙道吸力設(shè)定值實(shí)時(shí)優(yōu)化方案。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

建立基于最大線性無(wú)關(guān)組加權(quán)LSSVM的空氣系數(shù)估計(jì)模型，通過(guò)對(duì)煤氣流量、焦?fàn)t煤氣流量和煙道吸力的采集與預(yù)處理，并通過(guò)構(gòu)造歷史數(shù)據(jù)集的最大線性無(wú)關(guān)組，利用加權(quán)具體包括LSSVM方法建立空氣系數(shù)預(yù)估模型以提高建模速度，并通過(guò)樣本的更新與模型的自適應(yīng)，保證空氣系數(shù)預(yù)估的實(shí)時(shí)性，具體包括：

(1)通過(guò)機(jī)理分析，確定空氣系數(shù)計(jì)算模型的輸入輸出，形成建模歷史數(shù)據(jù)集；

(2)對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中高爐煤氣流量、焦?fàn)t煤氣流量和煙道吸力檢測(cè)值數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

(3)構(gòu)造歷史數(shù)據(jù)集的最大線性無(wú)關(guān)組以形成訓(xùn)練樣本集，利用加權(quán)LSSVM方法建立空氣系數(shù)預(yù)估模型，在不影響模型精度的情況下提高建模的速度。

(4)對(duì)操作人員在燃燒廢氣出口處采集的氧氣、一氧化碳、二氧化碳的體積含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，利用空間投影方法判斷該數(shù)據(jù)是否含有足夠的有效信息，更新訓(xùn)練樣本集，并利用增量遞推算法跟新預(yù)估模型的參數(shù)，得到在線自適應(yīng)最優(yōu)模型，保證當(dāng)前空氣系數(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)能及時(shí)有效的反映在空氣系數(shù)計(jì)算中。

通過(guò)上述在線加權(quán)LSSVM模型，可以獲得當(dāng)前時(shí)刻燃燒過(guò)程廢氣的空氣系數(shù)預(yù)估值，將該值作為反饋值與最佳空氣系數(shù)進(jìn)行比較，基于混合煤氣燃燒機(jī)理得到典型風(fēng)門擋板開(kāi)度值下煙道吸力反饋設(shè)定量，再根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)其他風(fēng)門擋板開(kāi)度下的煙道吸力進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙道吸力設(shè)定值的反饋設(shè)定和前饋補(bǔ)償，降低混合煤氣熱值波動(dòng)和隨機(jī)干擾的不利影響，使混合煤氣處于最佳燃燒狀態(tài)。具體包括：

(1)根據(jù)當(dāng)前的焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣流量，利用空氣系數(shù)預(yù)估模型獲得當(dāng)前時(shí)刻燃燒過(guò)程廢氣的空氣系數(shù)預(yù)估值，將該值與最佳空氣系數(shù)進(jìn)行比較，以偏差作為基礎(chǔ)，基于混合煤氣燃燒機(jī)理計(jì)算典型風(fēng)門擋板開(kāi)度值下煙道吸力設(shè)定值；

(2)根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得到的煙道吸力設(shè)定值進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煙道吸力設(shè)定值的反饋修正和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，以適應(yīng)不同風(fēng)門擋板開(kāi)度值下煙道吸力的控制要求。