一种高炉热风炉智能优化控制系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102912055102912055B(45)授权公告日2014.07.09(21)申请号201210312159.8马竹梧等.国外高炉热风炉优化控制技术进(22)申请日2012.08.29展.《钢铁研究》.2004,(第3期),52-57.张雷等.热风炉燃烧系统研究现状.《天津(73)专利权人北京和隆优化科技股份有限公司冶金》.2002,(第5期),11-13.地址100096北京市海淀区西三旗建材城西魏浩等.热风炉燃烧智能控制系统研究.《冶路31号D栋三层西区金自动化》.2010,43-46.(72)发明人于现军高瑞峰王志明审查员高峰(51)Int.Cl.C21B9/00(2006.01)G05B13/04(2006.01)(56)对比文件CN1557972A,2004.12.29,全文.CN1600868A,2005.03.30,全文.CN2863813Y,2007.01.31,全文.CN102191347A,2011.09.21,全文.JP特开2005-146347A,2005.06.09,全文.JP特开2005-336544A,2005.12.08,全文.权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图1页附图1页(54)发明名称一种高炉热风炉智能优化控制系统(57)摘要本发明公开了一种高炉热风炉智能优化控制系统，涉及高炉炼铁优化控制技术领域，在保证满足高炉所需热风温度及流量的前提下，降低煤气消耗，并保证设备安全并延长其使用寿命。其技术特征在于：基于热量平衡实现对蓄热速率的在线计算，根据高炉需要的送风总热量及烧炉时间与热风炉蓄热速率特性，设定一个合理的蓄热速率设定曲线，根据蓄热速率实时控制烧炉阶段的燃料量，并根据拱顶温度、废气温度工艺允许上限对所计算出的燃料量进行限制，该系统既充分满足了高炉对热风的需要，又能降低了废气带走的热量损失，同时又能保证设备的安全性；此外，以蓄热速率作为优化目标值，采用进退法自寻优算法优化空燃比，使得燃料利用率最大，从多个层次保证了装置的节能。CN102912055BCN10295BCN102912055B权利要求书1/1页1.一种高炉热风炉智能优化控制系统，其特征在于设有高炉热风炉蓄热速率计算器、蓄热速率设定器、蓄热速率调节器、燃料流量调节器、空燃比优化控制器、空气流量设定值计算器、空气流量调节器、拱顶温度调节器、废气温度调节器、选择器A、选择器B、选择器C、燃料和空气调节阀及相关的过程参数测量仪表，基于高炉热风炉热量平衡机理模型建立烧炉阶段蓄热速率模型，并以送风阶段实际带走的蓄热量校正烧炉阶段蓄热速率模型，实现对蓄热速率的在线计算，根据高炉对送风总热量的要求、烧炉时间和热风炉在烧炉阶段的蓄热速率过程特性，自动计算与此相匹配的蓄热速率设定值，以此构造蓄热速率调节器，蓄热速率调节器、拱顶温度调节器与废气温度调节器三者输出之中最小值作为燃料流量调节器的设定值，燃料流量作为测量值，以此构造燃料流量调节器，实时控制燃料流量，其中拱顶温度调节器与废气温度调节器的设定值为工艺允许的上限值，以实时蓄热速率作为优化目标值，采用进退法自寻优算法优化空燃比，根据实际燃料流量、燃料热值、空燃比，计算空气流量设定值，空气流量作为测量值，以此构造空气流量调节器，实时控制空气流量；所述蓄热速率计算器：（1）依据蓄热速率机理模型计算热风炉实时蓄热速率，在烧炉阶段，单位时间内燃料带入炉内的物理热、空气物理热与二者反应产生的反应热之和减去废气带走的热量，再减去热风炉散热损失即为热风炉蓄热速率，（2）实时蓄热速率自校正，依据（1）得到的实时蓄热速率计算得到的热风炉蓄热量与热风炉实际的蓄热量的偏差，对蓄热速率机理模型进行修正，热风炉实际的蓄热量通过送风阶段冷风带走的热量来计算；所述蓄热速率设定器：依据高炉负荷工况所提出对热风炉送风的风温和流量以及烧炉时间的明确要求，并根据冷风温度，计算烧炉阶段总蓄热量，根据热风炉蓄热能力前快后慢的特性，蓄热速率特性曲线选择线性或非线性函数表征热风炉蓄热速率特性，根据总蓄热量和蓄热速率函数类型，得到蓄热速率设定曲线函数，在烧炉阶段，当高炉工况变化时需要及时对烧炉蓄热速率进行调整，根据高炉所需空气总热量的变化及送风是否提前或拖延重新计算蓄热速率设定曲线；所述空燃比优化控制器：选定蓄热速率作为优化目标值，采用进退法优化算法实现对空燃比的优化，在恒定煤气发热总量条件下，通过增加或减少空气量，待系统响应后，比较前后工况下的蓄热速率变化，如果蓄热速率变化量增加且显著，说明这种调整是有益的，继续按原有的方向调整风量，如果蓄热速率变化量减少且显著，按原有风量调整方向的反方向调整风量，当蓄热速率变化不明显时，则停