頂燃式熱風爐先進控制與優(yōu)化策略的設計與實現
發(fā)布時間：2020-12-07 03:20
熱風爐是高爐煉鐵生產最重要的熱交換設備,它為高爐提供穩(wěn)定的高溫熱風。它提供的熱能約占煉鐵耗熱的1/4,設計和實現熱風爐先進控制是提高熱風爐燃燒效率、節(jié)能降耗的關鍵。目前國內熱風爐的燃燒控制多采用手動調節(jié),燃燒時好時壞,熱風爐提供的熱風溫度較低。為了提高熱風爐的自動化水平,改善控制品質,針對熱風爐燃燒過程存在滯后、時變和非線性的特點,本文以某鋼鐵公司頂燃式熱風爐為研究對象,設計實現了熱風爐先進控制與優(yōu)化策略,并成功應用。本文的主要研究開發(fā)工作包括以下內容:1、針對煙氣溫度升溫過程存在滯后、時變和非線性等特點,采用升溫速度校正,并運用帶遺忘因子的遞推最小二乘法在線辨識時變的參數模型。設計實現了一種煙氣升溫速度-煤氣流量串級控制方案,將GPC和PID分別作為串級控制回路中的主控制器和副控制器,很好地解決了熱風爐燃燒速度的控制問題。2、拱頂溫度變化過程存在非線性、多變量和時變等特點,難以通過建立精確的數學模型尋找合適的空燃比,因而燃燒效率不高。針對這一問題,設計實現了一套燃燒優(yōu)化系統(tǒng),采用BP神經網絡建立空燃比等變量與拱頂溫度之間關系的數學模型,運用遺傳算法進行極值尋優(yōu),找到最佳空燃比,提高了...
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１三種類型熱風爐結構示意圖??
圖２．３熱風爐工藝過程示意圖??在燃燒階段，將熱風爐內的格子磚加熱，此階段也可以稱為加熱階段，如??圖２．３ａ所示。此時熱風爐的各送風口關閉，將高爐煤氣和助燃空氣以合適的比??９??
熱風爐充分蓄熱，然后進入送風階段。在送風階段，將鼓風機吹來的冷風通過??格子磚進行熱交換，冷風被加熱到高爐煉鐵所需要的溫度，此時稱之為熱風，??并將其通過管道送入高爐，如圖２．３ｂ所示。在送風階段高爐煤氣和助燃空氣入??口關閉，煙氣出口關閉，冷風入口和熱風出口打開。送風一段時間后，熱風爐??蓄存的熱量減少，不能維持所需的熱風溫度，這時就要轉入燃燒階段（張福明等，??２０１２）〇??高爐通常采用三座或者四座熱風爐輪流交替地送風，以滿足煉鐵過程對連??續(xù)高風溫的需求。當高爐采用四座熱風爐送風時，可以實現“兩燒兩送”制度，??即交叉并聯送風制度。四座熱風爐中同時有兩座熱風爐處于加熱狀態(tài)，另外兩??座熱風爐處于送風狀態(tài)。這種送風制度可以使風溫進一步提高，并且在有一座??熱風爐無法工作的情況下，使用另外三座熱風爐送風，保證送至高爐的熱風溫??度不會出現過大的上下變動
【參考文獻】：
期刊論文
[1]溶解氧的廣義預測控制仿真研究[J]. 薛美盛,袁鑫,薛生輝,李先知,孫勝杰. 化工自動化及儀表. 2016(04)
[2]高爐熱風爐燃燒輸入輸出數學模型的應用[J]. 丁洪起,楊春節(jié),宋執(zhí)環(huán). 鋼鐵. 2016(03)
[3]推進節(jié)能環(huán)保技術管理升級 促進鋼鐵工業(yè)綠色轉型[J]. 黃導,陳麗云,張臨峰,李全功,李煜. 鋼鐵. 2015(12)
[4]基于神經網絡遺傳算法高爐熱風爐空燃比尋優(yōu)[J]. 李愛蓮,孫天涵,詹萬鵬. 自動化與儀表. 2015(02)
[5]鋼鐵行業(yè)“十三五”發(fā)展趨勢及對煤炭產業(yè)影響分析[J]. 王道平,杜海蕾. 煤炭經濟研究. 2015(01)
[6]模型預測控制——現狀與挑戰(zhàn)[J]. 席裕庚,李德偉,林姝. 自動化學報. 2013(03)
[7]首鋼京唐5500m~3高爐BSK頂燃式熱風爐設計研究[J]. 張福明,梅叢華,銀光宇,毛慶武,錢世崇,胡祖瑞. 中國冶金. 2012(03)
[8]基于熱平衡的熱風爐殘熱推斷模型研究[J]. 陳杉杉,韓麗輝,國宏偉,張建良,楊天鈞. 冶金自動化. 2011(06)
[9]大型高爐熱風爐技術的比較分析[J]. 錢世崇,張福明,李欣,銀光宇,毛慶武. 鋼鐵. 2011(10)
[10]我國鋼鐵行業(yè)能源消費的分解分析[J]. 史紅亮,陳凱. 技術經濟與管理研究. 2011(06)
碩士論文
[1]基于遺傳算法與人工神經網絡的加熱爐建模方法研究[D]. 楊猛.中國科學技術大學 2017
[2]基于樣本數據的模糊規(guī)則提取方法研究及其應用[D]. 孫勝杰.中國科學技術大學 2016
[3]蓄熱式加熱爐爐溫廣義預測控制器設計與實現[D]. 袁鑫.中國科學技術大學 2016
[4]中國鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放清單及減排成本研究[D]. 趙羚杰.浙江大學 2016
[5]高爐熱風爐混雜系統(tǒng)建模與協(xié)調優(yōu)化控制[D]. 滕宇.浙江大學 2014
[6]基于神經網絡的頂燃式熱風爐自動燃燒模糊控制系統(tǒng)的研究[D]. 余斌.東北大學 2013
[7]一種改進的BP神經網絡算法及其在集中供熱系統(tǒng)中的應用[D]. 趙利民.吉林大學 2012
[8]熱風爐全自動燃燒控制系統(tǒng)的設計與實現[D]. 閆本領.東北大學 2011
[9]基于遺傳算法的工程多目標優(yōu)化研究[D]. 阮宏博.大連理工大學 2007
[10]基于PLC實現的熱風爐自動控制系統(tǒng)[D]. 任艷艷.重慶大學 2006
本文編號：2902519
【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１三種類型熱風爐結構示意圖??
圖２．３熱風爐工藝過程示意圖??在燃燒階段，將熱風爐內的格子磚加熱，此階段也可以稱為加熱階段，如??圖２．３ａ所示。此時熱風爐的各送風口關閉，將高爐煤氣和助燃空氣以合適的比??９??
熱風爐充分蓄熱，然后進入送風階段。在送風階段，將鼓風機吹來的冷風通過??格子磚進行熱交換，冷風被加熱到高爐煉鐵所需要的溫度，此時稱之為熱風，??并將其通過管道送入高爐，如圖２．３ｂ所示。在送風階段高爐煤氣和助燃空氣入??口關閉，煙氣出口關閉，冷風入口和熱風出口打開。送風一段時間后，熱風爐??蓄存的熱量減少，不能維持所需的熱風溫度，這時就要轉入燃燒階段（張福明等，??２０１２）〇??高爐通常采用三座或者四座熱風爐輪流交替地送風，以滿足煉鐵過程對連??續(xù)高風溫的需求。當高爐采用四座熱風爐送風時，可以實現“兩燒兩送”制度，??即交叉并聯送風制度。四座熱風爐中同時有兩座熱風爐處于加熱狀態(tài)，另外兩??座熱風爐處于送風狀態(tài)。這種送風制度可以使風溫進一步提高，并且在有一座??熱風爐無法工作的情況下，使用另外三座熱風爐送風，保證送至高爐的熱風溫??度不會出現過大的上下變動
【參考文獻】：
期刊論文
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[2]高爐熱風爐燃燒輸入輸出數學模型的應用[J]. 丁洪起,楊春節(jié),宋執(zhí)環(huán). 鋼鐵. 2016(03)
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[4]基于神經網絡遺傳算法高爐熱風爐空燃比尋優(yōu)[J]. 李愛蓮,孫天涵,詹萬鵬. 自動化與儀表. 2015(02)
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[7]首鋼京唐5500m~3高爐BSK頂燃式熱風爐設計研究[J]. 張福明,梅叢華,銀光宇,毛慶武,錢世崇,胡祖瑞. 中國冶金. 2012(03)
[8]基于熱平衡的熱風爐殘熱推斷模型研究[J]. 陳杉杉,韓麗輝,國宏偉,張建良,楊天鈞. 冶金自動化. 2011(06)
[9]大型高爐熱風爐技術的比較分析[J]. 錢世崇,張福明,李欣,銀光宇,毛慶武. 鋼鐵. 2011(10)
[10]我國鋼鐵行業(yè)能源消費的分解分析[J]. 史紅亮,陳凱. 技術經濟與管理研究. 2011(06)
碩士論文
[1]基于遺傳算法與人工神經網絡的加熱爐建模方法研究[D]. 楊猛.中國科學技術大學 2017
[2]基于樣本數據的模糊規(guī)則提取方法研究及其應用[D]. 孫勝杰.中國科學技術大學 2016
[3]蓄熱式加熱爐爐溫廣義預測控制器設計與實現[D]. 袁鑫.中國科學技術大學 2016
[4]中國鋼鐵行業(yè)大氣污染物排放清單及減排成本研究[D]. 趙羚杰.浙江大學 2016
[5]高爐熱風爐混雜系統(tǒng)建模與協(xié)調優(yōu)化控制[D]. 滕宇.浙江大學 2014
[6]基于神經網絡的頂燃式熱風爐自動燃燒模糊控制系統(tǒng)的研究[D]. 余斌.東北大學 2013
[7]一種改進的BP神經網絡算法及其在集中供熱系統(tǒng)中的應用[D]. 趙利民.吉林大學 2012
[8]熱風爐全自動燃燒控制系統(tǒng)的設計與實現[D]. 閆本領.東北大學 2011
[9]基于遺傳算法的工程多目標優(yōu)化研究[D]. 阮宏博.大連理工大學 2007
[10]基于PLC實現的熱風爐自動控制系統(tǒng)[D]. 任艷艷.重慶大學 2006
本文編號：2902519
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