[發明專利]一種建立綜合焦比預測模型和預測綜合焦比的方法

有效

• 申請號: 201611156077.3
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106777684B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 吳敏;陳鑫;曹衛華;胡杰;杜勝;周凱龍
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;C22B1/16
• 代理公司: 42238 武漢知產時代知識產權代理有限公司
• 代理人: 曹雄

本發明公開了一種建立綜合焦比預測模型和預測綜合焦比的方法，包括以下步驟，選定綜合焦比作為衡量燒結過程碳效的指標；通過燒結過程的機理分析，確定影響綜合焦比的燒結參數，采用主成分析法對燒結參數進行數據降維及重新組合處理，得到主成分變量，基于主成分變量，建立綜合焦比預測模型，分析待燒結礦的燒結參數，將燒結參數轉化為主成分變量，將待燒結礦的主成分變量輸入綜合焦比預測模型，輸出變量即為綜合焦比。本發明能解決燒結參數之間存在的耦合問題，為燒結過程碳效優化奠定基礎，并且能夠實現燒結過程綜合焦比的精確預測，滿足實際燒結過程生產要求。

技術領域

本發明涉及鋼鐵燒結過程生產節能降耗領域，具體涉及一種建立綜合焦比預測模型和預測綜合焦比的方法。

背景技術

鋼鐵工業是國民經濟支柱產業之一，鋼鐵工業的發展也將決定我國國民經濟的發展。隨著鋼鐵行業的快速發展，其所帶來的能源消耗以及環境問題也日益突顯。燒結過程又是煉鐵過程的一個重要環節，其過程生產的燒結礦是高爐煉鐵的主要原料，并且燒結過程也是鋼鐵生產過程除高爐煉鐵過程外最大的耗能工序，其能耗約占鋼鐵冶金總能耗的10％～15％，在能源消耗中，主要有焦粉燃燒、燃氣點火和電能消耗，其中焦粉燃料消耗約為80％，燃氣消耗約為6％，電能消耗約為13.5％，其他約為0.5％。隨著近幾年來全球生態環境的持續惡化，各國也越來越重視對環境的保護，“可持續發展”、“綠色制造”和“低碳經濟”等經濟發展觀念被越來越多的國家接受，并融入到各國的經濟發展之中。由此可見，通過提高燒結過程碳能源利用率(即提高碳效)，將是實現我國鋼鐵行業生產過程節能減排的重要途徑之一。

目前，國際上著名鋼鐵企業所采用的鋼鐵生產方式是帶式抽風燒結方式，其生產過程主要是先把原料充分混合得到混合料，然后將混合料平鋪在臺車上，混合料在點火爐處點燃料層表面，料層隨臺車移動而移動，此時臺車下方的風箱開始進行負壓抽風，料層將自上而下地進行燃燒，直到在燒結終點處燒穿料層，最終完成燒結造塊過程。燒結過程的工藝流程見附圖1。但帶式抽風燒結方式在燒結生產中，充分混合的混合料在料層中燃燒會產生1300℃左右的高溫，使得燒結混合料會在這樣的高溫環境下會發生一系列的化學物理變化，這樣會使混合料層出現分層現象，其中料層自上而下可分為燒結礦層、燃燒層、預熱干燥層、過濕層和生料層等，其中燒結料層的分層現象見附圖2。另外，燒結生產過程中，焦粉作為燒結過程主要的能量來源，無法在保證燒結礦質量和產量的前提下提高焦粉利用率，而且，燒結過程涉及到配料、制粒、布料、燒結點火和燒結終點等等工序，并且該過程具有非線性、強耦合、機理復雜和工藝流程長等特征。因此，為了保證燒結礦的質量和產量，需要對燒結過程碳效指標進行準確有效預測。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種能對燒結過程碳效指標進行準確預測的建立綜合焦比預測模型和預測綜合焦比的方法。

本發明的實施例提供一種建立綜合焦比預測模型和預測綜合焦比的方法，包括以下步驟：

(1)選定綜合焦比作為衡量燒結過程碳效的指標，并計算綜合焦比；

(2)確定影響綜合焦比的燒結參數，對燒結參數的生產歷史數據進行時序配準和平均值濾波處理，得到樣本數據庫；

(3)對步驟(2)得到的樣本數據庫采用主成分分析法對燒結參數進行數據降維，并重新組合，得到主成分變量；

(4)以步驟(3)得的主成分變量作為輸入變量，以步驟(1)得的綜合焦比作為輸出變量進行重復計算和驗證，建立綜合焦比預測模型；

(5)分析待燒結礦的燒結參數，對待燒結礦的燒結參數進行數據降維，并重新組合，得到待燒結礦的主成分變量；

(6)將步驟(5)得到的待燒結礦的主成分變量輸入步驟(4)建立的綜合焦比預測模型，綜合焦比預測模型的輸出變量即為待燒結礦燒結過程的綜合焦比。

進一步，所述步驟(1)中，綜合焦比是生產每噸鐵水消耗的燃料所折合成的焦炭數量，綜合焦比的的計算式如下：