顶燃式热风炉先进控制与优化策略的设计与实现
发布时间：2020-12-07 03:20
热风炉是高炉炼铁生产最重要的热交换设备,它为高炉提供稳定的高温热风。它提供的热能约占炼铁耗热的1/4,设计和实现热风炉先进控制是提高热风炉燃烧效率、节能降耗的关键。目前国内热风炉的燃烧控制多采用手动调节,燃烧时好时坏,热风炉提供的热风温度较低。为了提高热风炉的自动化水平,改善控制品质,针对热风炉燃烧过程存在滞后、时变和非线性的特点,本文以某钢铁公司顶燃式热风炉为研究对象,设计实现了热风炉先进控制与优化策略,并成功应用。本文的主要研究开发工作包括以下内容:1、针对烟气温度升温过程存在滞后、时变和非线性等特点,采用升温速度校正,并运用带遗忘因子的递推最小二乘法在线辨识时变的参数模型。设计实现了一种烟气升温速度-煤气流量串级控制方案,将GPC和PID分别作为串级控制回路中的主控制器和副控制器,很好地解决了热风炉燃烧速度的控制问题。2、拱顶温度变化过程存在非线性、多变量和时变等特点,难以通过建立精确的数学模型寻找合适的空燃比,因而燃烧效率不高。针对这一问题,设计实现了一套燃烧优化系统,采用BP神经网络建立空燃比等变量与拱顶温度之间关系的数学模型,运用遗传算法进行极值寻优,找到最佳空燃比,提高了...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１三种类型热风炉结构示意图??
图２．３热风炉工艺过程示意图??在燃烧阶段，将热风炉内的格子砖加热，此阶段也可以称为加热阶段，如??图２．３ａ所示。此时热风炉的各送风口关闭，将高炉煤气和助燃空气以合适的比??９??
热风炉充分蓄热，然后进入送风阶段。在送风阶段，将鼓风机吹来的冷风通过??格子砖进行热交换，冷风被加热到高炉炼铁所需要的温度，此时称之为热风，??并将其通过管道送入高炉，如图２．３ｂ所示。在送风阶段高炉煤气和助燃空气入??口关闭，烟气出口关闭，冷风入口和热风出口打开。送风一段时间后，热风炉??蓄存的热量减少，不能维持所需的热风温度，这时就要转入燃烧阶段（张福明等，??２０１２）〇??高炉通常采用三座或者四座热风炉轮流交替地送风，以满足炼铁过程对连??续高风温的需求。当高炉采用四座热风炉送风时，可以实现“两烧两送”制度，??即交叉并联送风制度。四座热风炉中同时有两座热风炉处于加热状态，另外两??座热风炉处于送风状态。这种送风制度可以使风温进一步提高，并且在有一座??热风炉无法工作的情况下，使用另外三座热风炉送风，保证送至高炉的热风温??度不会出现过大的上下变动
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶解氧的广义预测控制仿真研究[J]. 薛美盛,袁鑫,薛生辉,李先知,孙胜杰. 化工自动化及仪表. 2016(04)
[2]高炉热风炉燃烧输入输出数学模型的应用[J]. 丁洪起,杨春节,宋执环. 钢铁. 2016(03)
[3]推进节能环保技术管理升级 促进钢铁工业绿色转型[J]. 黄导,陈丽云,张临峰,李全功,李煜. 钢铁. 2015(12)
[4]基于神经网络遗传算法高炉热风炉空燃比寻优[J]. 李爱莲,孙天涵,詹万鹏. 自动化与仪表. 2015(02)
[5]钢铁行业“十三五”发展趋势及对煤炭产业影响分析[J]. 王道平,杜海蕾. 煤炭经济研究. 2015(01)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]首钢京唐5500m~3高炉BSK顶燃式热风炉设计研究[J]. 张福明,梅丛华,银光宇,毛庆武,钱世崇,胡祖瑞. 中国冶金. 2012(03)
[8]基于热平衡的热风炉残热推断模型研究[J]. 陈杉杉,韩丽辉,国宏伟,张建良,杨天钧. 冶金自动化. 2011(06)
[9]大型高炉热风炉技术的比较分析[J]. 钱世崇,张福明,李欣,银光宇,毛庆武. 钢铁. 2011(10)
[10]我国钢铁行业能源消费的分解分析[J]. 史红亮,陈凯. 技术经济与管理研究. 2011(06)
硕士论文
[1]基于遗传算法与人工神经网络的加热炉建模方法研究[D]. 杨猛.中国科学技术大学 2017
[2]基于样本数据的模糊规则提取方法研究及其应用[D]. 孙胜杰.中国科学技术大学 2016
[3]蓄热式加热炉炉温广义预测控制器设计与实现[D]. 袁鑫.中国科学技术大学 2016
[4]中国钢铁行业大气污染物排放清单及减排成本研究[D]. 赵羚杰.浙江大学 2016
[5]高炉热风炉混杂系统建模与协调优化控制[D]. 滕宇.浙江大学 2014
[6]基于神经网络的顶燃式热风炉自动燃烧模糊控制系统的研究[D]. 余斌.东北大学 2013
[7]一种改进的BP神经网络算法及其在集中供热系统中的应用[D]. 赵利民.吉林大学 2012
[8]热风炉全自动燃烧控制系统的设计与实现[D]. 闫本领.东北大学 2011
[9]基于遗传算法的工程多目标优化研究[D]. 阮宏博.大连理工大学 2007
[10]基于PLC实现的热风炉自动控制系统[D]. 任艳艳.重庆大学 2006
本文编号：2902519
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１三种类型热风炉结构示意图??
图２．３热风炉工艺过程示意图??在燃烧阶段，将热风炉内的格子砖加热，此阶段也可以称为加热阶段，如??图２．３ａ所示。此时热风炉的各送风口关闭，将高炉煤气和助燃空气以合适的比??９??
热风炉充分蓄热，然后进入送风阶段。在送风阶段，将鼓风机吹来的冷风通过??格子砖进行热交换，冷风被加热到高炉炼铁所需要的温度，此时称之为热风，??并将其通过管道送入高炉，如图２．３ｂ所示。在送风阶段高炉煤气和助燃空气入??口关闭，烟气出口关闭，冷风入口和热风出口打开。送风一段时间后，热风炉??蓄存的热量减少，不能维持所需的热风温度，这时就要转入燃烧阶段（张福明等，??２０１２）〇??高炉通常采用三座或者四座热风炉轮流交替地送风，以满足炼铁过程对连??续高风温的需求。当高炉采用四座热风炉送风时，可以实现“两烧两送”制度，??即交叉并联送风制度。四座热风炉中同时有两座热风炉处于加热状态，另外两??座热风炉处于送风状态。这种送风制度可以使风温进一步提高，并且在有一座??热风炉无法工作的情况下，使用另外三座热风炉送风，保证送至高炉的热风温??度不会出现过大的上下变动
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶解氧的广义预测控制仿真研究[J]. 薛美盛,袁鑫,薛生辉,李先知,孙胜杰. 化工自动化及仪表. 2016(04)
[2]高炉热风炉燃烧输入输出数学模型的应用[J]. 丁洪起,杨春节,宋执环. 钢铁. 2016(03)
[3]推进节能环保技术管理升级 促进钢铁工业绿色转型[J]. 黄导,陈丽云,张临峰,李全功,李煜. 钢铁. 2015(12)
[4]基于神经网络遗传算法高炉热风炉空燃比寻优[J]. 李爱莲,孙天涵,詹万鹏. 自动化与仪表. 2015(02)
[5]钢铁行业“十三五”发展趋势及对煤炭产业影响分析[J]. 王道平,杜海蕾. 煤炭经济研究. 2015(01)
[6]模型预测控制——现状与挑战[J]. 席裕庚,李德伟,林姝. 自动化学报. 2013(03)
[7]首钢京唐5500m~3高炉BSK顶燃式热风炉设计研究[J]. 张福明,梅丛华,银光宇,毛庆武,钱世崇,胡祖瑞. 中国冶金. 2012(03)
[8]基于热平衡的热风炉残热推断模型研究[J]. 陈杉杉,韩丽辉,国宏伟,张建良,杨天钧. 冶金自动化. 2011(06)
[9]大型高炉热风炉技术的比较分析[J]. 钱世崇,张福明,李欣,银光宇,毛庆武. 钢铁. 2011(10)
[10]我国钢铁行业能源消费的分解分析[J]. 史红亮,陈凯. 技术经济与管理研究. 2011(06)
硕士论文
[1]基于遗传算法与人工神经网络的加热炉建模方法研究[D]. 杨猛.中国科学技术大学 2017
[2]基于样本数据的模糊规则提取方法研究及其应用[D]. 孙胜杰.中国科学技术大学 2016
[3]蓄热式加热炉炉温广义预测控制器设计与实现[D]. 袁鑫.中国科学技术大学 2016
[4]中国钢铁行业大气污染物排放清单及减排成本研究[D]. 赵羚杰.浙江大学 2016
[5]高炉热风炉混杂系统建模与协调优化控制[D]. 滕宇.浙江大学 2014
[6]基于神经网络的顶燃式热风炉自动燃烧模糊控制系统的研究[D]. 余斌.东北大学 2013
[7]一种改进的BP神经网络算法及其在集中供热系统中的应用[D]. 赵利民.吉林大学 2012
[8]热风炉全自动燃烧控制系统的设计与实现[D]. 闫本领.东北大学 2011
[9]基于遗传算法的工程多目标优化研究[D]. 阮宏博.大连理工大学 2007
[10]基于PLC实现的热风炉自动控制系统[D]. 任艳艳.重庆大学 2006
本文编号：2902519
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