[发明专利]一种智能热风炉优化控制系统及方法

说明书

本发明属于冶金行业热风炉燃烧技术领域，尤其涉及一种智能热风炉优化控制系统及方法。该系统包括：剩余送风时间预测模块：用于基于第一LSTM网络，根据混风阀开度参数和废气温度参数，获得热风炉的剩余送风时间；剩余燃烧时间预测模块：用于基于第二LSTM网络，根据煤气流量参数和废气温度参数，获得热风炉的剩余燃烧时间；优化模块：用于根据获得的剩余送风时间和剩余燃烧时间，动态调整煤气流量；其中，预先选取混风阀开度、废气温度和煤气流量的历史数据，经BP算法训练获得第一LSTM网络和第二LSTM网络的结构参数。该系统基于LSTM网络，使得热风炉的燃烧与送风时间相匹配，提高高炉炼铁的生产效率。

技术领域

本发明属于冶金行业热风炉燃烧技术领域，尤其涉及一种智能热风炉优化控制系统及方法。

背景技术

钢铁号称工业的粮食，是人类使用最多的金属材料，其强度高，机械性能好，资源丰富，成本低，适合于大规模生产，在社会生产生活的各个领域都有着广泛的应用，是不可或缺的战略性基础工业品，在国民经济发展占有重要地位。

热风炉是高炉高风温的载体，按照“蓄热”原理工作把鼓风加热到要求的温度，用以提高高炉的效益和效率。热风炉主要存在两方面问题：一是在燃烧期间不能获得足够的热量以满足供风阶段的要求；二是热风炉已达到所需热量，但仍未到换炉阶段，为维持温度，造成煤气的浪费。在操作的过程中，煤气流量、压力、热值的波动及空气流量、压力、温度都会对燃烧过程产生影响。

热风炉操作受外界因素的干扰较大，每次送风的时间往往不同，每次热风炉的燃烧时间往往也不同，造成了操作员要么未达到最优燃烧路径时就必须提前换炉，使得热风质量下降；要么已达到换炉要求，而送风阶段仍没有结束，使得需要额外的煤气来维持温度，造成煤气浪费。

目前国内大多数热风炉虽然实现了基础自动化，但除了个别大型高炉外，真正可靠实用的热风炉燃烧过程的自动控制还很少见，大多数的中小型高炉几乎都是手动操作完成热风炉的燃烧控制。由于自动化水平不高，人工经验不足等因素，热风炉燃烧时好时坏，导致热风炉提供的热风温度较低，而且状态不稳定，这样不利于高炉炼铁的高效生产。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种智能热风炉优化控制系统，该系统基于LSTM网络，使得热风炉的燃烧与送风时间相匹配，提高高炉炼铁的生产效率。

(二)技术方案

本发明提供的一种智能热风炉优化控制系统，热风炉在燃烧过程中中包括快速升温阶段、顶温稳定阶段和剩余燃烧时间调整阶段，将该系统应用于剩余燃烧时间调整阶段，该系统包括：

剩余送风时间预测模块：用于基于第一LSTM网络，根据混风阀开度参数和废气温度参数，获得热风炉的剩余送风时间；

剩余燃烧时间预测模块：用于基于第二LSTM网络，根据煤气流量参数和废气温度参数，获得热风炉的剩余燃烧时间；

优化模块：用于根据获得的剩余送风时间和剩余燃烧时间，动态调整煤气流量；

其中，预先选取混风阀开度、废气温度和煤气流量的历史数据，经BP算法训练获得第一LSTM网络和第二LSTM网络的结构参数。

本发明还提供一种智能热风炉优化控制方法，包括如下步骤：

A1、基于第一LSTM网络，根据混风阀开度参数和废气温度参数，获得热风炉的剩余送风时间；

A2、基于第二LSTM网络，根据煤气流量参数和废气温度参数，获得热风炉的剩余燃烧时间；

A3、根据获得的剩余送风时间和剩余燃烧时间，动态调整煤气流量；