[發(fā)明專利]基于模糊模式識別的高爐熱風爐能耗狀態(tài)多維度評估方法

有效

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• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107330597B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 婁清輝;牛洪海;彭興;陳俊;耿欣;李兵
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了基于模糊模式識別的高爐熱風爐能耗狀態(tài)多維度評估方法，包括步驟：(1)采集鋼鐵企業(yè)能源管控系統(tǒng)中熱風爐運行數(shù)據(jù)，計算三個維度能耗指標；(2)通過歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得到能耗指標應(yīng)達值和能耗指標閾值；(3)得出能耗評估指標和多維度能耗評估特征向量；(4)循環(huán)執(zhí)行步驟(1)、(2)、(3)，得到典型的能耗評估特征向量，形成完整的狀態(tài)樣本集；(5)通過模糊C均值(Fuzzy C?means)聚類算法(簡稱FCM)，對樣本集進行聚類和分類；(6)采集高爐熱風爐待評價的運行數(shù)據(jù)，得到待評價的能耗評估指標，采用基于證據(jù)理論的模糊模式識別方法將能耗評估指標特征向量與步驟(5)中癥狀集進行匹配，從而得到熱風爐運能耗狀態(tài)的最終評估結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種能耗狀態(tài)多維度評估方法，屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及到鋼鐵企業(yè)高爐熱風爐系統(tǒng)的能耗評估。

背景技術(shù)

高爐熱風爐系統(tǒng)是鋼鐵廠高爐的鼓風設(shè)備，其主要作用是為高爐不間斷的提供1000度以上的高溫熱風，熱風溫度和熱風量直接影響高爐的出鐵量?，F(xiàn)代高爐多采用蓄熱式熱風爐，其工作原理是先燃燒煤氣，用產(chǎn)生的煙氣加熱蓄熱室的格子磚，再將冷風通過熾熱的格子磚進行加熱，然后將熱風爐輪流交替地進行燃燒和送風，使高爐連續(xù)獲得高溫熱風。熱風爐主要的能源消耗是煤氣，直接產(chǎn)品是熱風，間接產(chǎn)品是鐵水。因此，煤氣消耗量、送風量、高爐出鐵量、熱風爐溫度是熱風爐系統(tǒng)最為關(guān)鍵的幾個指標。

傳統(tǒng)的能耗評估分析，最主要對熱風爐進行熱平衡計算，通過效率來評估能耗狀況。但熱風爐效率計算存在一些困難點(1)缺乏煤氣熱值儀，不能準確的測量煤氣熱值。(2)缺乏助燃空氣計量，助燃空氣帶入的顯熱無法計算。(3)散熱損失、排煙損失只能估算。有鑒于此，熱風爐效率計算復雜、不準確、且離線進行，對熱風爐的能耗評估有一定的指導意義，但是顯然是不夠全面。

除了熱風爐效率，傳統(tǒng)的能耗評估也有熱風爐煤氣消耗總量、煤氣單耗等，但是都是單個指標進行評估。高爐熱風爐系統(tǒng)影響因素多，工況變化大，運行指標和能耗指標相互關(guān)聯(lián)，高爐工況和熱風爐工況相互影響，因此需要研究一種綜合的評估方法，能夠兼顧熱風爐能耗指標、運行指標和高爐工況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供基于模糊模式識別的高爐熱風爐能耗狀態(tài)多維度評估方法，結(jié)合高爐和熱風爐歷史運行數(shù)據(jù)和實時運行數(shù)據(jù)，根據(jù)選取的多維度能耗評估指標，來對熱風爐系統(tǒng)的綜合能耗狀態(tài)做出評估。運行人員根據(jù)綜合評估結(jié)果實時掌握熱風爐的運行狀態(tài)所處水平，是否與需求工況相符合，為熱風爐運行人員的操作，為生產(chǎn)管理考核提供有力依據(jù)。

為了達到上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

步驟1：熱風爐多維度能耗指標計算。采集鋼鐵企業(yè)能源管控系統(tǒng)中熱風爐運行數(shù)據(jù)，計算能夠反映熱風爐能耗狀態(tài)的能耗指標。

結(jié)合高爐熱風爐的物理特性，鋼鐵企業(yè)實際情況運行的調(diào)研，選取如下三個維度評估指標作為評估熱風爐能耗狀況的能耗指標：(1)θ_x單位送風耗煤氣量(m3/km3)，不考慮熱風溫度和煤氣溫度的波動，該指標能夠直接反映熱風爐能源消耗和產(chǎn)出的關(guān)系。(2)θ_y單位出鐵耗煤氣量(m3/t)，該指標也能直接反映熱風爐系統(tǒng)的能源消耗和最終產(chǎn)出關(guān)系。(3)θ_z熱風爐熱風溫度(℃)，熱風溫度是熱風爐關(guān)鍵的運行參數(shù)，能夠反映熱風爐的熱量吸收情況，從而反映熱風爐熱量轉(zhuǎn)換狀態(tài)，間接反映熱風爐能源消耗和產(chǎn)出的關(guān)系。

步驟2：熱風爐能耗指標應(yīng)達值、能耗指標閾值計算。采用歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、運行人員經(jīng)驗等手段，得到能耗指標應(yīng)達值、能耗指標閾值。

本發(fā)明中取近一年熱風爐運行數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行計算，得到熱風能耗指標的平均值作為能耗指標應(yīng)達值。剔除特殊工況的數(shù)據(jù)，取熱風爐能耗指標的最差值，作為能耗指標閾值。