高炉布料过程建模的方法研究
发布时间：2021-04-12 06:00
钢铁工业是国民经济的重要支柱产业,其存在着产能过剩矛盾加剧、自主创新水平不高、资源环境约束增强等问题,亟需优化当前生产工艺以进一步提高能源利用率、实现冶炼智能化。高炉炼铁是钢铁工业中最为重要的环节。“高效、优质、低耗、长寿、环保”是炼铁的基本技术方针。《钢铁工业“十三五”发展规划》强调提高自主创新能力、提升钢铁有效供给水平,积极发展智能制造和推进绿色制造。依此背景,实现高炉炼铁智能化和信息化,符合国家发展的需要。高炉炼铁中的布料制度是高炉四大操作制度之一。布料制度决定着炉料在炉内的分布状况,是改善高炉炉况、保证高炉顺行常用的操作手段。布料环节机理复杂、环境恶劣、关键参数检测困难,其优化过程一直是研究热点。本研究以高炉布料矩阵为研究对象,以高炉布料矩阵优化设定为目标,建立高炉布料矩阵聚类模型,分析历史布料规律;改进高炉布料过程数据驱动建模算法,为后续分析优化提供建模基础;建立高炉布料矩阵调整的分类模型,判断当前布料矩阵是否需要调整;建立高炉布料矩阵生成机制及优化模型,获得布料矩阵和料面的映射关系,进而优化布料矩阵的设定策略,改善传统布料矩阵设定方法。主要研究内容和创新性成果如下:（1）建...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１高炉炼铁工艺??、、尘、渣处理
?高炉布料过程建模的方法研宄???主要任务是及时处理高炉排出的渣铁，保证高炉生产的正常运行。??（５）喷吹燃料系统包含喷煤和喷油。喷吹燃料系统的主要任务是均匀、??稳定地向高炉内部喷入煤粉（或油），以煤粉（或油）代替焦炭，降低消耗。??此外，高炉本体是高炉炼铁中最重要的技术设备。图２－２展示了高炉炼??铁的操作制度。高炉生产操作包含四大制度，分别是装料制度、送风制度、??造渣制度和热制度［１］：??（１）装料制度指炉料送入炉内的方法，改变装料制度可以改变炉料在炉??喉处的分布状况。??（２）送风制度指在一定的冶炼条件下，保证适当的鼓风参数和风口的进??风状态，从而达到合理的煤气流初始分布与炉况顺行状态。??（３）造渣制度指在某冶炼条件下，选择适合的炉渣成分和碱度，使其性??能可以满足炉况顺行、稳定的炉温等要求。??（４）热制度指在风口处产生的煤气热能、化学能与炉料对热能、化学能??之间的供求平衡关系。??装料制度?＇??广，（包含布料制度）??矿石、．．焦炭．、?Ｉ??雷达??料面也严ｆｔ??图２－２高炉炼铁操作制度??－６－??
?北京科技大学博士学位论文???３．２高炉布料矩阵聚类模型的参数选取??高炉操作现场，操作人员按照布料矩阵进行布料，进而得到料面形状。??为了得到高炉布料矩阵聚类模型所需的料面参数，首先使用摆动雷达获取料??面数据，然后对获取的料面数据进行特征提取，最后得到表征料面形状的料??面特征参数。??图３－１展示了摆动雷达安装位置及料面检测示意图。通过不同的摆动角??度，摆动雷达可以得到１０个检测点信息，结合料面关于高炉中心线对称的特??点，可得到料面的形状模型。??＼?１?１??图３－１摆动雷达位置及检测点示意图??本章采用张海刚［１１２］提出的七个料面特征对料面形状进行描述，这七个料??面特征分别为：①零料线到料面平台的垂直距离；②漏斗深度；③漏斗宽度；??④平台宽度；⑤漏斗倾斜角；⑥漏斗圆心角；⑦边缘倾斜角。上述七个高炉??料面特征如图３－２所示，各分界点由或足Ｃ，／）表示，每个点的坐标表示为??（？，？＾），（？，＞＾），（ｘｃ，＿＞Ｖ）和（？，心），并且这七个料面特征的计算公式如??式（３－１）－（３－７）所示。??：③?／丨?ｉ?＾?，?＇－４??①＇?｝＇?！④、??晝??标少??①：零料线到漏斗区上测的垂直距离化；②：漏斗的深度办２：??③：漏斗的宽度／１；④：平台的宽度／２；?⑤：漏斗倾斜角ａ；??⑥：漏斗圆心角ｙｇ；⑦：边缘区倾斜角尸。???图３＿２高炉料面特征示意图??－１９－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种对混养细胞基于形态的细胞分选方法[J]. 刘凯强,化梦姣,林楠,吴禹. 医用生物力学. 2019(02)
[2]基于K-means聚类算法改进算法的研究[J]. 魏杰. 信息通信. 2018(05)
[3]对高炉无料钟炉顶精确布料的改进[J]. 郭龙,张兴中,岳利涛,冯常喜. 钢铁. 2017(03)
[4]基于全局优化支持向量机的多类别高炉故障诊断[J]. 张海刚,张森,尹怡欣. 工程科学学报. 2017(01)
[5]高炉透气性指数的改进多层超限学习机预测模型[J]. 苏晓莉,尹怡欣,张森. 控制理论与应用. 2016(12)
[6]无钟高炉环形布料优化及布料精度[J]. 马财生,任廷志,杨二旭. 钢铁研究学报. 2016(12)
[7]基于复合差分进化算法与极限学习机的高炉铁水硅含量预报[J]. 蒋朝辉,尹菊萍,桂卫华,阳春华. 控制理论与应用. 2016(08)
[8]基于遗传算法的无钟高炉布料工艺优化[J]. 任廷志,马财生. 钢铁. 2016(06)
[9]高炉布料设定值优化控制[J]. 李晓理,刘德馨,周翔,陈先中. 控制理论与应用. 2015(12)
[10]高炉布料过程仿真与决策系统[J]. 张军,宋相满. 东北大学学报(自然科学版). 2015(10)
博士论文
[1]面向指标优化的高炉料面建模与布料研究[D]. 张海刚.北京科技大学 2018
[2]无钟高炉装料过程炉料运动分布规律及颗粒偏析行为研究[D]. 赵国磊.北京科技大学 2017
硕士论文
[1]面板数据聚类分析方法研究及实证分析[D]. 任淑红.长安大学 2018
[2]基于模糊C均值的脑部MR图像分割方法研究[D]. 周丹.西南交通大学 2017
[3]基于量子理论的聚类算法研究[D]. 王蕴.浙江工业大学 2011
本文编号：3132762
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１高炉炼铁工艺??、、尘、渣处理
?高炉布料过程建模的方法研宄???主要任务是及时处理高炉排出的渣铁，保证高炉生产的正常运行。??（５）喷吹燃料系统包含喷煤和喷油。喷吹燃料系统的主要任务是均匀、??稳定地向高炉内部喷入煤粉（或油），以煤粉（或油）代替焦炭，降低消耗。??此外，高炉本体是高炉炼铁中最重要的技术设备。图２－２展示了高炉炼??铁的操作制度。高炉生产操作包含四大制度，分别是装料制度、送风制度、??造渣制度和热制度［１］：??（１）装料制度指炉料送入炉内的方法，改变装料制度可以改变炉料在炉??喉处的分布状况。??（２）送风制度指在一定的冶炼条件下，保证适当的鼓风参数和风口的进??风状态，从而达到合理的煤气流初始分布与炉况顺行状态。??（３）造渣制度指在某冶炼条件下，选择适合的炉渣成分和碱度，使其性??能可以满足炉况顺行、稳定的炉温等要求。??（４）热制度指在风口处产生的煤气热能、化学能与炉料对热能、化学能??之间的供求平衡关系。??装料制度?＇??广，（包含布料制度）??矿石、．．焦炭．、?Ｉ??雷达??料面也严ｆｔ??图２－２高炉炼铁操作制度??－６－??
?北京科技大学博士学位论文???３．２高炉布料矩阵聚类模型的参数选取??高炉操作现场，操作人员按照布料矩阵进行布料，进而得到料面形状。??为了得到高炉布料矩阵聚类模型所需的料面参数，首先使用摆动雷达获取料??面数据，然后对获取的料面数据进行特征提取，最后得到表征料面形状的料??面特征参数。??图３－１展示了摆动雷达安装位置及料面检测示意图。通过不同的摆动角??度，摆动雷达可以得到１０个检测点信息，结合料面关于高炉中心线对称的特??点，可得到料面的形状模型。??＼?１?１??图３－１摆动雷达位置及检测点示意图??本章采用张海刚［１１２］提出的七个料面特征对料面形状进行描述，这七个料??面特征分别为：①零料线到料面平台的垂直距离；②漏斗深度；③漏斗宽度；??④平台宽度；⑤漏斗倾斜角；⑥漏斗圆心角；⑦边缘倾斜角。上述七个高炉??料面特征如图３－２所示，各分界点由或足Ｃ，／）表示，每个点的坐标表示为??（？，？＾），（？，＞＾），（ｘｃ，＿＞Ｖ）和（？，心），并且这七个料面特征的计算公式如??式（３－１）－（３－７）所示。??：③?／丨?ｉ?＾?，?＇－４??①＇?｝＇?！④、??晝??标少??①：零料线到漏斗区上测的垂直距离化；②：漏斗的深度办２：??③：漏斗的宽度／１；④：平台的宽度／２；?⑤：漏斗倾斜角ａ；??⑥：漏斗圆心角ｙｇ；⑦：边缘区倾斜角尸。???图３＿２高炉料面特征示意图??－１９－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种对混养细胞基于形态的细胞分选方法[J]. 刘凯强,化梦姣,林楠,吴禹. 医用生物力学. 2019(02)
[2]基于K-means聚类算法改进算法的研究[J]. 魏杰. 信息通信. 2018(05)
[3]对高炉无料钟炉顶精确布料的改进[J]. 郭龙,张兴中,岳利涛,冯常喜. 钢铁. 2017(03)
[4]基于全局优化支持向量机的多类别高炉故障诊断[J]. 张海刚,张森,尹怡欣. 工程科学学报. 2017(01)
[5]高炉透气性指数的改进多层超限学习机预测模型[J]. 苏晓莉,尹怡欣,张森. 控制理论与应用. 2016(12)
[6]无钟高炉环形布料优化及布料精度[J]. 马财生,任廷志,杨二旭. 钢铁研究学报. 2016(12)
[7]基于复合差分进化算法与极限学习机的高炉铁水硅含量预报[J]. 蒋朝辉,尹菊萍,桂卫华,阳春华. 控制理论与应用. 2016(08)
[8]基于遗传算法的无钟高炉布料工艺优化[J]. 任廷志,马财生. 钢铁. 2016(06)
[9]高炉布料设定值优化控制[J]. 李晓理,刘德馨,周翔,陈先中. 控制理论与应用. 2015(12)
[10]高炉布料过程仿真与决策系统[J]. 张军,宋相满. 东北大学学报(自然科学版). 2015(10)
博士论文
[1]面向指标优化的高炉料面建模与布料研究[D]. 张海刚.北京科技大学 2018
[2]无钟高炉装料过程炉料运动分布规律及颗粒偏析行为研究[D]. 赵国磊.北京科技大学 2017
硕士论文
[1]面板数据聚类分析方法研究及实证分析[D]. 任淑红.长安大学 2018
[2]基于模糊C均值的脑部MR图像分割方法研究[D]. 周丹.西南交通大学 2017
[3]基于量子理论的聚类算法研究[D]. 王蕴.浙江工业大学 2011
本文编号：3132762
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