[發明專利]一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法

在審

• 申請號: 201711441946.1
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN109974447A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 李海強;鄒濤;王挺;曾鵬;于海斌
• 申請（專利權）人: 沈陽自動化研究所（昆山）智能裝備研究院;中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: F27B14/00
• 分類號: F27B14/00;F27B14/20;F27D17/00;F27D19/00;F23L15/02;F23N1/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于包括以下步驟：

分別通過預測控制器對爐膛溫度、燃燒效率和爐膛安全進行控制，實現冶金熔煉爐的安全節能控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于通過預測控制器對爐膛溫度進行控制包括以下步驟：

預先根據輸入參數和輸出參數得到熔煉爐裝置爐膛溫度調節控制器模型；

將爐膛溫度、鋁液溫度、切片溫度作為預測控制器的輸入、燃氣閥開度作為預測控制器的輸出，建立爐膛溫度調節預測控制器；

通過爐膛溫度預測控制器控制燃氣閥開度，實現爐膛溫度控制。

3.根據權利要求2所述的一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于所述預先根據輸入參數和輸出參數得到熔煉爐裝置爐膛溫度調節控制器模型具體為：

根據燃氣閥開度的輸入數據、爐膛溫度的輸出數據得到燃氣閥開度與爐膛溫度之間的模型；

根據燃氣閥開度的輸入數據、鋁液溫度的輸出數據得到燃氣閥開度與鋁液溫度的模型；

根據燃氣閥開度的輸入數據、切片溫度的輸出數據得到燃氣閥開度與切片溫度的模型；

上述三個模型構成熔煉爐裝置爐膛溫度調節控制器模型。

4.根據權利要求1所述的一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于通過預測控制器對爐膛溫度進行調節包括以下步驟：

a.通過調節燃氣閥開度使爐膛溫度達到1000～1050攝氏度對鋁片進行加熱；

b.當鋁液預測溫度達到700-750攝氏度時，提前減少燃氣閥開度，利用爐膛余熱將鋁液加熱至工藝溫度755-765攝氏度，達到鋁液生產的工藝要求，防止鋁液過燒；

c.當切片溫度高于上限時，自動觸發控制器降低燃氣閥開度值。

5.根據權利要求1所述的一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于通過預測控制器對燃燒效率進行控制包括以下步驟：

預先根據輸入參數和輸出參數得到熔煉爐裝置燃燒效率調節控制器模型；

將空燃比、煙氣氧含量、排煙溫度作為預測控制器的輸入，助燃風開度與引風機轉速作為預測控制器的輸出，建立燃燒效率預測控制器；

通過燃燒效率預測控制器控制助燃風開度與引風機轉速，實現燃燒效率控制。

6.根據權利要求5所述的一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于所述預先根據輸入參數和輸出參數得到熔煉爐裝置燃燒效率調節控制器模型具體為：

根據助燃風開度的輸入數據、煙氣氧含量的輸出數據得到助燃風開度與煙氣氧含量之間的模型；

根據助燃風開度的輸入數據、空燃比的輸出數據得到助燃風開度與空燃比之間的模型；

根據引風機轉速的輸入數據、排煙溫度的輸出數據得到引風機轉速與排煙溫度之間的模型；

上述三個模型構成熔煉爐裝置燃燒效率調節控制器模型。

7.根據權利要求5所述的一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于通過預測控制器對爐膛溫度進行調節包括以下步驟：

a.爐膛升溫時，燃料閥開大，燃料流量增加至設定的空燃比目標，控制器將同步調節助燃風開度保證空氣與燃氣的配比設定值；

b.當空燃比達到設定范圍之內時，控制器調節助燃風開度，降低煙氣氧含量，用于提高燃燒效率；

c.通過調節引風開度將排煙溫度控制在設定范圍內。

8.根據權利要求1所述的一種基于預測控制的蓄熱式冶金熔煉爐安全節能方法，其特征在于通過預測控制器對爐膛安全進行控制包括以下步驟：

預先根據輸入參數和輸出參數得到熔煉爐裝置安全調節控制器模型；

將爐膛壓力作為預測控制器的輸入，引風機轉速作為預測控制器的輸出，建立爐膛安全調節預測控制器；

將助燃風流量作為前饋擾動變量，通過爐膛安全調節預測控制器控制引風機轉速，實現爐膛安全控制。