[发明专利]一种球式热风炉烧炉过程控制方法及系统

权利要求书

1.一种球式热风炉烧炉过程控制方法，其特征在于，所述方法包括：

基于热风炉烧炉历史数据，匹配获得最佳空燃比；

依据炉内气固两相传热及工艺结构，建立热风炉蓄热室瞬态传热模型；

基于所述热风炉蓄热室瞬态传热模型，建立温度预测模型，所述温度预测模型包括拱顶温度预测模型和废气温度预测模型，其中，基于所述热风炉蓄热室瞬态传热模型，建立的拱顶温度预测模型具体为：

T_vt(t)＝T_r(0,0,t)＝(1-φ₃+φ₄+φ₆-ζ₂)T_r(0,0,t-Δt)+φ₄T_r(0,Δz,t-Δt)+φ₅T_r(Δr,0,t-Δt)+(φ₂+ζ₁)T_s(0,0,t-Δt)

其中，T_vt(t)表示t时刻的拱顶温度，T_r(0,0,t)表示t时刻蓄热室最上层蓄热球中心点处的温度，T_r(0,0,t-Δt)表示t-Δt时刻蓄热室最上层蓄热球中心点处的温度，T_r(0,Δz,t-Δt)表示t-Δt时刻蓄热室Δz处蓄热球中心点处的温度，φ₂表示替换变量2，φ₃表示替换变量3，φ₄表示替换变量4，φ₅表示替换变量5，φ₆表示替换变量6，ζ₂表示线性化参数2，T_r(Δr,0,t-Δt)表示t-Δt时刻蓄热室最上层蓄热球Δr处的温度，ζ₁表示线性化参数1，T_s(0,0,t-Δt)表示t-Δt时刻蓄热室最上层废气中心点处的温度；

且建立的废气温度预测模型具体为：

其中，T_wt(t)表示t时刻的废气温度，T_s(0,L,t)表示t时刻蓄热室最底层废气中心点处的温度，T_s(0,L-Δz,t)表示t时刻蓄热室L-Δz处废气中心点处的温度，T_r(0,L-Δz,t)表示t时刻蓄热室L-Δz处蓄热球中心点处的温度，m_g表示烟气质量流量，φ₁表示替换变量1，ξ₁表示线性化参数1，ξ₂表示线性化参数2；

基于所述温度预测模型，实时获得控制热风炉烧炉过程的最优控制参数。

2.根据权利要求1所述的球式热风炉烧炉过程控制方法，其特征在于，基于热风炉烧炉历史数据，匹配获得最佳空燃比包括：

对采集的热风炉烧炉历史数据进行预处理；

通过有限时间窗口，对状态参数向量和操作参数向量重新描述，从而获得符合工艺的操作模式；

基于所述操作模式和自定义的评价指标，获得优良操作模式库，并对所述优良操作模式库进行两级分类，其中一级分类依据废气温度进行分类，二级分类采用密度峰值聚类；

将当前烧炉状态与所述优良操作模式库进行三级匹配，从而获得最佳空燃比。

3.根据权利要求2所述的球式热风炉烧炉过程控制方法，其特征在于，将当前烧炉状态与所述优良操作模式库进行三级匹配，从而获得最佳空燃比包括：

将当前废气温度与所述优良操作模式库进行一级匹配，获取最佳操作模式子集；

采用欧氏距离在所述一级分类中进行粗匹配，获取最大相似的聚类子类中心；

采用基于线性统计特征的聚合近似进行精匹配，并根据匹配相似度获得最佳空燃比。

4.根据权利要求3所述的球式热风炉烧炉过程控制方法，其特征在于，根据匹配相似度获得最佳空燃比包括：

当匹配相似度大于或等于预设阈值时，设定最佳空燃比为匹配到的空燃比；

当匹配相似度小于预设阈值时，依据最相似的预设个数操作模式进行模糊推理，获取最佳空燃比。