基于能量平衡的高炉燃料比协同优化决策研究
发布时间:2021-05-06 09:16
高炉是钢铁工业中最为重要的工业对象之一,也是我国钢铁工业高能耗,高排放的主要来源。面对钢铁工业节能降耗的严峻形势,高炉炼铁向高效、低耗、自动化方向发展势在必行。高炉喷煤技术是现代高炉炼铁生产广泛采用的技术,已成为高炉下部调节所不可缺少的重要手段之一,以价格低廉的煤粉部分替代价格昂贵且日趋匮乏的焦炭,既降低了高炉炼铁的焦比,节约成本,也降低了炼焦生产的能耗与污染。因此,提高喷煤量替代部分焦炭是高炉生产降低能耗、节约成本的有效措施。目前,高炉冶炼喷煤操作仍采用人工模式,即操作人员根据工艺指标及冶炼知识,凭借积累的经验决策出喷煤设定值,并根据炉温、炉况对喷煤量进行增减操作。但由于高炉冶炼过程存在复杂性、滞后性和状态多变性,喷煤设定值由炉长人为给定,存在盲目性,粗糙性等问题,无法准确地决策出当前炉况下的最佳喷煤设定值。同时,在高炉冶炼过程中,各单元都是孤立运行的,缺乏协同优化,严重影响了大型高炉运行的效率,安全性和可靠性,导致难实现低耗、高产、优质的优化控制目标。因此,利用高炉冶炼过程的专家知识和过程数据建立运行优化控制模型,是冶金与控制领域研究的热点问题,也是亟待解决的难点问题。针对以上问题...
【文章来源】:内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】:61 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高炉喷煤技术研究现状
1.2.2 高炉冶炼过程优化决策现状
1.3 本文研究内容
2 高炉冶炼问题描述及研究方案
2.1 高炉冶炼工艺描述
2.2 喷煤对高炉冶炼过程的影响
2.3 高炉冶炼过程控制模式及解耦描述
2.4 高炉喷煤优化研究方案
2.5 本章小结
3 高炉冶炼过程数据分析处理
3.1 变量选取
3.2 数据预处理
3.2.1 异常值检测
3.2.2 缺失值修补
3.2.3 数据归一化
3.3 数据降维
3.3.1 相关性分析原理
3.3.2 相关性分析应用
3.4 本章小结
4 喷煤量设定值优化模型建立
4.1 基于K-均值聚类的径向基神经网络
4.2 优化目标关联模型
4.3 炉温预测模型
4.4 模型评价
4.5 本章小结
5 基于燃料比最优的高炉喷煤量设定值优化
5.1 NSGA-Ⅱ算法原理
5.2 单目标优化及其结果
5.2.1 基于燃料比最小的单目标优化
5.2.2 基于煤比最大的单目标优化
5.3 多目标优化及其结果
5.4 优化结果对比分析
5.5 本章小结
6 基于DE和 NSGA-Ⅱ混合进化算法的多目标优化
6.1 差分进化算法
6.2 DE和 NSGA-Ⅱ混合进化算法
6.3 多目标优化及其结果
6.4 两种算法优化结果对比分析
6.5 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]高炉多目标优化模型的建立及验证[J]. 张宗旺,车晓锐,张宏博. 过程工程学报. 2017(01)
[2]基于NSGA-Ⅱ算法的高炉生产配料多目标优化模型建立[J]. 华长春,王雅洁,李军朋,唐英干,卢志刚,关新平. 化工学报. 2016(03)
[3]钢铁制造资源优化配置研究[J]. 张璋,赵刚,张业祥,章翔,方成. 冶金自动化. 2015(06)
[4]以损失最小为目标的高炉炼铁过程优化及分析[J]. 刘雄,秦晓勇,陈林根,孙丰瑞. 钢铁研究. 2015(04)
[5]分段线性回归和动态加权神经网络融合的高炉料位预测[J]. 蒋朝辉,李晞月,桂卫华,谢永芳,阳春华. 控制理论与应用. 2015(06)
[6]沙钢5800m3高炉的合理喷煤比分析[J]. 雷鸣,张明星,杜屏,邱辉. 钢铁. 2015(05)
[7]数据驱动的复杂磨矿过程运行优化控制方法[J]. 代伟,柴天佑. 自动化学报. 2014(09)
[8]高炉铁水温度的多元时间序列建模和预测[J]. 崔桂梅,李静,张勇,卢俊慧,马祥. 钢铁研究学报. 2014(04)
[9]一种基于感红外图像处理的高炉中心煤气流分布模式识别方法[J]. 崔桂梅,曹安威,马祥. 信息与控制. 2014(01)
[10]复杂工业过程运行优化与反馈控制[J]. 柴天佑. 自动化学报. 2013(11)
硕士论文
[1]基于数据驱动的高炉冶炼过程喷煤优化[D]. 高翠玲.内蒙古科技大学 2015
[2]基于炉温趋势的高炉喷煤量预测研究[D]. 侯佳.内蒙古科技大学 2015
[3]高炉生产多目标优化模型及高炉煤气预测研究[D]. 户彦飞.天津理工大学 2015
[4]基于数据驱动的高炉冶炼喷煤规则挖掘[D]. 张轩.内蒙古科技大学 2014
[5]高炉炉况预测和煤气流分布关系建模方法研究[D]. 杜楠.中南大学 2014
[6]焦炉火道温度的多目标优化与控制方法研究[D]. 李江宁.东北大学 2011
[7]首钢高炉喷煤自动控制系统的设计与实现[D]. 周德谋.东北大学 2009
[8]重钢高炉喷煤优化与实践研究[D]. 黎均红.重庆大学 2007
[9]攀钢2000m~3高炉风口回旋区特征的研究[D]. 曾华锋.重庆大学 2007
本文编号:3171663
【文章来源】:内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】:61 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高炉喷煤技术研究现状
1.2.2 高炉冶炼过程优化决策现状
1.3 本文研究内容
2 高炉冶炼问题描述及研究方案
2.1 高炉冶炼工艺描述
2.2 喷煤对高炉冶炼过程的影响
2.3 高炉冶炼过程控制模式及解耦描述
2.4 高炉喷煤优化研究方案
2.5 本章小结
3 高炉冶炼过程数据分析处理
3.1 变量选取
3.2 数据预处理
3.2.1 异常值检测
3.2.2 缺失值修补
3.2.3 数据归一化
3.3 数据降维
3.3.1 相关性分析原理
3.3.2 相关性分析应用
3.4 本章小结
4 喷煤量设定值优化模型建立
4.1 基于K-均值聚类的径向基神经网络
4.2 优化目标关联模型
4.3 炉温预测模型
4.4 模型评价
4.5 本章小结
5 基于燃料比最优的高炉喷煤量设定值优化
5.1 NSGA-Ⅱ算法原理
5.2 单目标优化及其结果
5.2.1 基于燃料比最小的单目标优化
5.2.2 基于煤比最大的单目标优化
5.3 多目标优化及其结果
5.4 优化结果对比分析
5.5 本章小结
6 基于DE和 NSGA-Ⅱ混合进化算法的多目标优化
6.1 差分进化算法
6.2 DE和 NSGA-Ⅱ混合进化算法
6.3 多目标优化及其结果
6.4 两种算法优化结果对比分析
6.5 本章小结
结论
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]高炉多目标优化模型的建立及验证[J]. 张宗旺,车晓锐,张宏博. 过程工程学报. 2017(01)
[2]基于NSGA-Ⅱ算法的高炉生产配料多目标优化模型建立[J]. 华长春,王雅洁,李军朋,唐英干,卢志刚,关新平. 化工学报. 2016(03)
[3]钢铁制造资源优化配置研究[J]. 张璋,赵刚,张业祥,章翔,方成. 冶金自动化. 2015(06)
[4]以损失最小为目标的高炉炼铁过程优化及分析[J]. 刘雄,秦晓勇,陈林根,孙丰瑞. 钢铁研究. 2015(04)
[5]分段线性回归和动态加权神经网络融合的高炉料位预测[J]. 蒋朝辉,李晞月,桂卫华,谢永芳,阳春华. 控制理论与应用. 2015(06)
[6]沙钢5800m3高炉的合理喷煤比分析[J]. 雷鸣,张明星,杜屏,邱辉. 钢铁. 2015(05)
[7]数据驱动的复杂磨矿过程运行优化控制方法[J]. 代伟,柴天佑. 自动化学报. 2014(09)
[8]高炉铁水温度的多元时间序列建模和预测[J]. 崔桂梅,李静,张勇,卢俊慧,马祥. 钢铁研究学报. 2014(04)
[9]一种基于感红外图像处理的高炉中心煤气流分布模式识别方法[J]. 崔桂梅,曹安威,马祥. 信息与控制. 2014(01)
[10]复杂工业过程运行优化与反馈控制[J]. 柴天佑. 自动化学报. 2013(11)
硕士论文
[1]基于数据驱动的高炉冶炼过程喷煤优化[D]. 高翠玲.内蒙古科技大学 2015
[2]基于炉温趋势的高炉喷煤量预测研究[D]. 侯佳.内蒙古科技大学 2015
[3]高炉生产多目标优化模型及高炉煤气预测研究[D]. 户彦飞.天津理工大学 2015
[4]基于数据驱动的高炉冶炼喷煤规则挖掘[D]. 张轩.内蒙古科技大学 2014
[5]高炉炉况预测和煤气流分布关系建模方法研究[D]. 杜楠.中南大学 2014
[6]焦炉火道温度的多目标优化与控制方法研究[D]. 李江宁.东北大学 2011
[7]首钢高炉喷煤自动控制系统的设计与实现[D]. 周德谋.东北大学 2009
[8]重钢高炉喷煤优化与实践研究[D]. 黎均红.重庆大学 2007
[9]攀钢2000m~3高炉风口回旋区特征的研究[D]. 曾华锋.重庆大学 2007
本文编号:3171663
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3171663.html