面向节能目标的焦炉加热燃烧过程优化控制方法研究

摘要

焦炉加热燃烧过程是一种复杂的工业过程,具有强非线性、大时滞、工况复杂等控制难点。如何优化焦炉加热控制过程,确定合适的煤气流量和空气量,使焦炉处于最优的燃烧状态,降低炼焦能耗,是进行焦炉加热燃烧优化控制的关键性问题。
　　 本文在原有反馈控制结构的基础上增加一个前馈供热量模型,将前馈和反馈的方式结合。首先分析炼焦供热量机理,在考虑焦炉操作、煤和燃气特性及焦炉过程变量等可测干扰对燃烧控制的影响,建立一个简化的符合现场实际的供热量模型。同时通过分析燃烧过程的实时工况,根据火道温度的测量值与设定值之差,采用模糊PID控制器计算出立火道温度增减所需改变的煤气流量,得到每种工况下的煤气流量优化设定值。
　　 针对焦炉现场废气含氧量不能实时检测和样本数据点过少的问题,本文采取支持向量机组合预测方法,建立空气系数预测模型。首先,利用启发式搜索算法,得到优化的基于RBF核函数和多项式核函数支持向量机子模型。然后,基于模糊组合的原理,将子模型进行加权集成,得到组合预测模型。
　　 本文在WinCC组态软件的操作平台下,以VC++为开发工具,运用OPC通讯技术,进行焦炉加热燃烧优化控制系统软件的设计。仿真结果表明,本文设计的控制策略能取得较好的控制效果,降低炉温波动,保证加热煤气的充分合理燃烧,为焦炉热工操作,提高焦炉热工管理水平,降低产品能耗提供依据。