[发明专利]基于Petri网的铁区物质流与能量流的混合控制方法

权利要求书

1.一种基于Petri网的铁区物质流与能量流的混合控制方法，其特征在于它包括实时数据采集、数据预处理、铁区物质流与能量流混合控制、优化调度及生产控制；具体包括以下步骤：

(1)实时数据采集：通过实时数据采集系统上预留的管理自动化接口，应用自动化控制系统采集铁区焦化工序、烧结工序和炼铁工序中的燃料与能源介质的投入、物质与余热余能余气的产出和余热余能的能量转化的数据；

(2)数据预处理：对步骤(1)中实时数据采集系统采集的数据进行筛查，将故障数据筛除，进而计算出所采集数据中各种能源每月的平均消耗量和平均回收量，以及原材料的平均消耗量和平均每月产量，并把这些数据转换成统一成吨标煤的单位量纲，然后把数据分别存储到焦化工序、烧结工序和炼铁工序所对应的数据库中；

(3)铁区物质流与能量流混合控制：首先，通过步骤(1)及步骤(2)，进一步明确焦化工序、烧结工序和炼铁工序的能源物质投入量与产出量之间的关系以及产出量中的二次能源的转换利用及对一次投入的影响；

在产出量中的二次能源转换利用中采用按能级匹配的原则进行有效利用，提高二次能源利用率；通过对二次能源的利用与一次能源投入量进行协调配合，不断调整一次能源投入量，达到优化、节能的目的；

(4)基于混杂Petri网的铁区物流能流的控制：将步骤(2)中处理的数据作为模型中连接弧上的权函数值，将应用simulink/stateflow实现的模型中的Petri网库与stateflow中的状态对应，将Petri网中的变迁与stateflow中的迁移连线对应，将Petri网中的变迁的发生规则与stateflow中迁移的迁移关系式对应，stateflow中的变迁对应焦化工序、烧结工序和炼铁工序和能源转换的状态的entry动作；根据铁区物质流与能量流的混杂Petri网模型权函数的赋值，建立Petri网中的优化控制stateflow模型，从而实现对铁区物流能流的控制；

(5)通过转换开关对焦化工序、烧结工序和炼铁工序和能源转换进行控制，即可动态地反映传统铁区的物质流与能量流的混杂Petri网模型中stateflow模型及优化控制stateflow模型的焦化工序、烧结工序和炼铁工序和能源转换的启停状态；同时可以设定输入输出、初始状态及时间参数；

(6)优化调度：根据步骤(5)中铁区物质流与能量流焦化工序、烧结工序和炼铁工序和能源转换的启停状态结果，改变一次投入的能源量再进行测试，即可得到优化的调度方案；

(7)把步骤(6)得到的优化方案的数据反馈到生产控制中去，从而实现对铁区的生产控制。

2.根据权利要求1所述一种基于Petri网的铁区物质流与能量流的混合控制方法，其特征在于所述步骤(2)中包括对铁区的焦化工序、烧结工序和炼铁工序的产出量中副产煤气再加工后进行分配利用的步骤，即分别把红焦余热及高炉煤气余压的热能和压力能转换成电能进行分配利用。

3.根据权利要求2所述一种基于Petri网的铁区物质流与能量流的混合控制方法，其特征在于所述副产煤气是焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气。

4.根据权利要求1所述一种基于Petri网的铁区物质流与能量流的混合控制方法，其特征在于所述步骤(1)——(7)中的焦化工序中的焦炭干法熄焦采用高温高压锅炉进行发电，能提高红焦率，焦炉煤气显热生产低压蒸汽，进一步提高蒸汽压力并发电，焦炉烟气显热用于对焦化工序投入的洗精煤进行调湿，水分适度下降，可降低焦化工序能耗，提高焦炉生产能力。

5.根据权利要求1所述一种基于Petri网的铁区物质流与能量流的混合控制方法，其特征在于所述步骤(1)——(7)中的烧结工序中烧结矿显热按照能级匹配的原则将来自环冷机的高温热风送往高温高压锅炉生产蒸汽并发电，用中温热风余热点火燃料，烧结烟气余热用于干燥烧结工序的物料预热熔剂。

6.根据权利要求1所述一种基于Petri网的铁区物质流与能量流的混合控制方法，其特征在于所述步骤(1)——(7)中的炼铁工序中高炉煤气余压利用TRT装置进行发电，高炉煤气显热生产低压蒸汽，进一步提高蒸汽压力并发电，高炉渣显热采用风淬法发电，高炉冷却水显热采用水淬法发电，高炉烟气显热用于干燥炼铁工序投入的无烟煤。