發(fā)布時間：2020-11-19 13:01

　　 高爐煉鐵是一個非常復(fù)雜的工業(yè)過程，具有如下特征：大時滯、多場耦合、動態(tài)分布參數(shù)、間歇式和連續(xù)式操作模式并存、強非線性、多變量耦合和變量類型混雜等。這些復(fù)雜的運行特征隨生產(chǎn)條件變化而變化，受原料成分、運行工況、設(shè)備狀態(tài)等多種不確定因素的干擾，難以用精確的數(shù)學(xué)模型描述。 在高爐煉鐵過程中爐溫的預(yù)測意義重大。爐溫過高會導(dǎo)致焦比升高，生產(chǎn)成本增高，并降低高爐壽命；爐溫過低會導(dǎo)致爐內(nèi)反應(yīng)熱不足，生鐵產(chǎn)量降低，甚至有可能會引發(fā)高爐事故。影響爐溫的工藝參數(shù)非常多，許多參數(shù)無法實時檢測，很多參數(shù)對爐溫的影響是滯后的，如果等到爐溫發(fā)生明顯變化時再采取操作方針去調(diào)節(jié)爐溫，此時爐溫的波動就已經(jīng)形成了。高爐操作者必須能夠?qū)�爐溫的變化趨勢做出提前的判斷，這樣才能采用合適的操作手段保持爐溫的穩(wěn)定。 操作人員可以通過觀查高爐風(fēng)口的明亮程度了解爐缸的熱狀況，風(fēng)口窺視孔CCD輻射圖像灰度變化反映了風(fēng)口輻射強度大小，可以較準(zhǔn)確的表征風(fēng)口回旋區(qū)的熱狀態(tài)。現(xiàn)有研究存在以下問題：一方面，由于高爐的復(fù)雜性導(dǎo)致生產(chǎn)條件和爐況不斷波動，現(xiàn)有的預(yù)測模型在原料、生產(chǎn)和操作條件發(fā)生改變時無法準(zhǔn)確預(yù)測，需要根據(jù)某一高爐特定的生產(chǎn)條件建立與之對應(yīng)的爐溫預(yù)測模型；另一方面，高爐是一個“黑箱”系統(tǒng)，風(fēng)口窺視孔是高爐下部唯一能夠直接觀察到高爐內(nèi)部熱狀態(tài)的手段，高爐操作者對風(fēng)口圖像信息十分關(guān)注并將其作為預(yù)測爐溫的重要依據(jù)。但之前的研究很少考慮這一因素對爐溫預(yù)測的影響。 本文首先介紹了在節(jié)能減排的大背景下爐溫預(yù)測的重要性以及國內(nèi)外研究進(jìn)展，之后對高爐煉鐵工藝、重要參數(shù)以及風(fēng)口圖像與爐溫預(yù)測的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的描述，在此基礎(chǔ)上著重闡明本文的研究工作：首先提取風(fēng)口圖像，使用數(shù)字圖像處理方法計算得出風(fēng)口圖像平均灰度值，利用最小二乘法建立爐溫預(yù)測模型；接著將采集的高爐數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)選取和數(shù)據(jù)預(yù)處理，基于數(shù)據(jù)建立爐溫預(yù)測模型；最后綜合利用高爐數(shù)據(jù)與風(fēng)口圖像，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對高爐爐溫進(jìn)行綜合預(yù)測，并使用遺傳算法對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。仿真結(jié)果證明該方法能準(zhǔn)確預(yù)測爐溫，模型預(yù)測命中率比僅用風(fēng)口圖像或高爐數(shù)據(jù)更高。該研究能為高爐操作者提供更可靠的爐溫信息，保證高爐順行，為高爐煉鐵的高效高產(chǎn)和節(jié)能降耗提供參考。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF53
【部分圖文】：

很難通過具體的數(shù)學(xué)模型反映出來。（4）高爐煉鐵過程存在非穩(wěn)定性和隨機性。爐溫的變化多是由多個參數(shù)綜合影響的，并且參數(shù)之間存在相互干擾，難以分析某單一條件對爐溫的影響，如圖1.2所示。（5）高爐參數(shù)對爐溫的影響存在著滯后性。不同參數(shù)的時滯不同，同一參數(shù)在不同條件下的時滯也不相同。正確判斷參數(shù)對爐溫的作用時間是建立爐溫預(yù)測模型的另一個難點。（6）對于某些的中小高爐，由于設(shè)備原因或者人為檢測時出現(xiàn)問題，導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)的缺失或者采集的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不完整。另外，中小高爐原料成分復(fù)雜導(dǎo)致爐況波動較大。這些都是導(dǎo)致爐溫預(yù)測困難的重要原因。圖1.2 影響爐溫的工藝參數(shù)

物中還原出來，鐵礦石中的其他成分則與熔劑反應(yīng)生成爐渣，未反應(yīng)完全的煤氣到達(dá)高爐頂部后經(jīng)過處理被輸送到其它系統(tǒng)。高爐煉鐵過程十分復(fù)雜，涉及到氣、固、液三相的交互作用，高爐的內(nèi)部狀態(tài)如圖2.1所示。圖2.1 高爐內(nèi)部狀態(tài)示意圖高爐的主體結(jié)構(gòu)包括豎直柱狀爐殼及其內(nèi)襯的耐火材料。耐火材料層通過水冷式金屬元件（稱為冷卻壁）冷卻，冷卻壁嵌在爐殼和耐火材料之間。高爐本體包括以下幾個部分：（1）高爐爐殼

爐缸的富氧鼓風(fēng)和噴煤操作；出鐵、出渣以及成分化驗等。高爐各子工序流程圖如2.2所示。圖2.2 高爐與各子工序流程圖整個高爐煉鐵系統(tǒng)包含許多的操作環(huán)節(jié)，各個崗位的操作人員通過與主控制室的信息交流，達(dá)到整體調(diào)配和協(xié)調(diào)控制，保證所有的操作環(huán)節(jié)形成完整的整體。當(dāng)其中一個
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 羅世華;劉祥官;;高爐鐵水含硅量的分形結(jié)構(gòu)分析[J];物理學(xué)報;2006年07期

2 王永富,柴天佑;從數(shù)據(jù)中挖掘模糊規(guī)則及其系統(tǒng)實現(xiàn)[J];系統(tǒng)工程學(xué)報;2005年05期

3 王義康;劉祥官;;基于FCM的多支持向量機模型在高爐爐溫預(yù)測中的應(yīng)用[J];冶金自動化;2012年03期

4 賀詩波;劉祥官;郜傳厚;黃麗英;黃雅彬;;高爐硅含量預(yù)測控制的時間序列混合建模[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2007年10期

5 徐偉勇，余岳峰，孫江，吳建繁;數(shù)字圖像處理技術(shù)在火焰檢測上的應(yīng)用[J];中國電力;1994年10期

6 楊天鈞;張建良;左海濱;;節(jié)能減排 低碳煉鐵 實現(xiàn)中國高爐生產(chǎn)的科學(xué)發(fā)展[J];中國冶金;2010年07期

7 劉業(yè)翔,陳湘濤,張更容,李劼,鄒忠;鋁電解控制中灰關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的應(yīng)用[J];中國有色金屬學(xué)報;2004年03期

8 王文慧;劉祥官;劉學(xué)藝;;基于隨機森林算法的高爐鐵水硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)預(yù)測模型[J];冶金自動化;2014年05期

本文編號：2890044