熱風(fēng)爐的優(yōu)化控制研究.pdf

1、我國能源開發(fā)利用率低，耗能水平高于世界平均水平，能源結(jié)構(gòu)亟待優(yōu)化。2015年我國已經(jīng)探明的煤炭儲量為15663.1億噸，僅次于美國和俄羅斯，可供開采200多年。我國的二氧化碳、二氧化硫排放量相當(dāng)高，據(jù)統(tǒng)計居世界首位。積極應(yīng)對能源、環(huán)境問題，各工業(yè)、企業(yè)需做到能源開發(fā)與能源節(jié)約并舉，提高能源的開發(fā)利用效率，能源的利用應(yīng)從粗放型轉(zhuǎn)向集約高效型，能源的配置方式應(yīng)由平衡型向大范圍優(yōu)化轉(zhuǎn)型，堅持科技創(chuàng)新與體制機制創(chuàng)新并舉，激發(fā)能源可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在

2、動力。
　　高爐是工業(yè)中最大、最復(fù)雜的單體生產(chǎn)設(shè)備。高爐熱風(fēng)爐是為高爐提供熱風(fēng)的裝置，其以高爐煤氣（高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)煤氣）為燃料，空氣、高爐煤氣在燃燒室中混合燃燒，加熱蓄熱室內(nèi)的格子磚，冷風(fēng)經(jīng)過格子磚，溫度升高到一定值后送入高爐，用于高爐冶煉過程，這一系列燃燒-悶爐-送風(fēng)過程將消耗大量高爐煤氣。為了響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，經(jīng)過對包鋼高爐熱風(fēng)爐實際燃燒狀況的研究，針對其燃耗問題，積極研發(fā)新產(chǎn)品，尋找新方法、新技術(shù)，以期達到降低

3、燃耗，減少二氧化碳排放的目的。本文在課題組其他成員研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)高爐熱風(fēng)爐現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析及建模預(yù)測，在成本及溫度預(yù)測兩方面說明最佳空燃比優(yōu)化燃氣設(shè)備燃燒過程的可行性，并將殘氧-空燃比控制器嵌入到一單體儀器中，設(shè)計出一款新型燃氣分析儀，擬將其用于熱風(fēng)爐、加熱爐等燃氣設(shè)備的燃燒過程，優(yōu)化空氣、煤氣配比，使煤氣高效、充分燃燒，釋放出全部熱量。
　　基于上述研究目的，本文主要完成了以下幾個工作。
　　（1）對包鋼高爐熱

4、風(fēng)爐現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，深入挖掘數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，并建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)路的溫度預(yù)測模型，通過預(yù)測拱頂溫度、廢氣溫度、熱風(fēng)溫度，對比空燃比優(yōu)化前后的溫度曲線，驗證空燃比優(yōu)化的科學(xué)性和重要性；
　　（2）設(shè)計一種新型熱值分析儀，該分析儀將殘氧修正空燃比方法嵌入其中，計算出最佳煤氣燃燒區(qū)間對應(yīng)的最佳殘氧范圍為1%~2%，氧含量檢測傳感器測出煙氣中的殘氧，當(dāng)殘氧偏離最佳范圍時，殘氧信號通過模糊控制器輸出空燃比修正值，調(diào)整空氣量，保證燃燒器內(nèi)

5、始終燃燒最佳，將該儀器的空燃比在線傳輸給熱風(fēng)爐，指導(dǎo)燃燒；
　　（3）分別采用PD控制及模糊控制兩種方法設(shè)計殘氧-空燃比控制器，并在MATLAB SIMULINK中進行了仿真驗證，比較了三種方法的控制效果。
　　經(jīng)統(tǒng)計分析知，在同等送風(fēng)效果下，按一爐平均用時235.7min，四座熱風(fēng)爐一天共燒24爐，煤氣價格按0.2元/m3計算，優(yōu)化空燃比后四座熱風(fēng)爐一天共可節(jié)省31.44萬元的煤氣，這從成本上間接的提高了經(jīng)濟效益；根據(jù)建立