[发明专利]一种球式热风炉烧炉过程控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种球式热风炉烧炉过程控制方法及系统，通过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，基于热风炉蓄热室瞬态传热模型，建立温度预测模型，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以及基于温度预测模型，实时获得控制热风炉烧炉过程的最优控制参数，解决了现有技术难以对热风炉烧炉过程进行实时精准控制的技术问题，通过分析球式热风炉烧炉过程，依据现场工艺从数据角度控制空燃比，从机理角度控制煤气流量，使两者同时达到最优，且结合匹配的最佳空燃比对最佳煤气流量实时寻优，可实现对热风炉烧炉过程的实时精准控制。

技术领域

本发明涉及转炉炼钢技术领域，特别涉及一种球式热风炉烧炉过程控制方法及系统。

背景技术

热风炉是高炉生产工艺中的关键设备，其提供的热风温度与时长直接影响高炉生产。球式热风炉循环周期工作，在一个工作周期内，主要分为燃烧阶段和送风阶段。燃烧阶段，高炉煤气与助燃空气按一定比例在燃烧室燃烧，燃烧产生的烟气流经蓄热室将蓄热球加热使其蓄热，然后由烟道流出，直至蓄热球的蓄热量满足蓄热要求。送风阶段，将冷风从冷风管送入热风炉，冷风流经蓄热室被蓄热球加热成热风，由热风口流出送往高炉。送风阶段的风温与时长由燃烧阶段直接决定，因此对烧炉过程精准控制是保证高炉正常生产的基础。球式热风炉工作原理是，将高炉煤气燃烧产生的热量以蓄热球为媒介送往高炉，但现有检测手段无法对炉内热量直接测量，故通过监控拱顶温度与废气温度来反映燃烧效果，进而估算炉内蓄热量。热风炉工艺要求拱顶温度维持在1350℃，废气终点温度达到350℃，但炉内环境复杂，难以使两者达到最优。故需要提供一种烧炉过程控制方法，提高烧炉阶段的蓄热量，以满足送风温度与时长。现今国内外主要以人工手动控制为主，少数大型钢铁厂采用专家系统控制或模糊控制。

高炉正常生产对送风的要求，无波动的送风时长和热风温度，故需要对煤气流量与空燃比进行合理设定。但炉内气固传热复杂，煤气热值与压力波动频繁，现有手段难以实现实时精准控制。热风炉烧炉过程控制以人工手动控制为主，现有的智能控制方法主要以数据模型为基础，调节空燃比与煤气流量，进而控制拱顶温度和废气温度，但数据模型精度低且无法描述传热机理，难以使拱顶温度与废气温度同时达到要求。

CN101881463A热风炉自动寻优智能控制方法

申请号CN201010206032.9 申请日2010.06.09

申请公布号CN101881463A 申请公布日2010.11.10

该专利提供了一种热风炉烧炉过程自动控制方法。基于总蓄热量，设定拱顶温度与废气温度，通过模糊控制对空燃比、煤气流量进行寻优；通过废气温度调节器、供热量调节器和助燃空气调节器控制助燃空气的流量，通过空燃比模糊控制器对空燃比进行调节。但仅对拱顶温度上升速率差值和空燃比变化方向进行模糊化，信息较为简单，而拱顶温度的变化受煤气热值与压力变化的影响，会使得模糊结果不准确。

CN105157057A热风炉燃烧控制方法和系统

申请号CN201510540857.7 申请日2015.08.28

申请公布号CN105157057A 申请公布日2015.12.16

该专利提供了一种热风炉燃烧控制方法和系统。首先获取燃烧期时拱顶温度、阀门开度和控制参数等，依据当前各参数是否满足最佳燃烧控制参数对阀门开度进行调整。但热风炉属于大滞后系统，当前时刻的拱顶温度与废气温度受上一刻煤气流量与空燃比直接影响，该方法无法做到实时准确调节。

CN105423334A热风炉燃烧控制方法和系统

申请号CN201511028734.1 申请日2015.12.31