高炉热风炉燃烧控制系统的设计与实现

摘要

热风炉为高炉的冶炼提供源源不断的热量，是冶炼钢铁不可或缺的一部分。热风炉供给着20%的高炉冶炼所需热量，且损耗着40%高炉的生成煤气，因此热风炉的节能降耗很重要。为了追求成本的降低，我们就需要增加热风炉的使用寿命、增强蓄热能力，更需要减少大修次数，从各个角度节约成本的支出。
　　本文以某钢厂6#高炉的四座热风炉为研究对象，以在线采集的实际生产数据为研究基础，针对热风炉这个大滞后非线性系统，对其比较重要的两个参数拱顶温度、废气温度进行了建模研究。针对燃烧过程中人工操作控制的随动性问题，对历史炉次的燃烧效率进行了分析与总结，确立了热风炉燃烧的专家经验，在热平衡的基础上，给出了最佳煤气流量波动范围，设计了热风炉的燃烧控制系统，达到了煤气流量波动较小、蓄热能力较好、增强热风炉使用寿命且节能的效果。具体的研究内容有以下几点：
　　（1）介绍了热风炉的组成及原理以及某钢厂6号高炉热风炉的工艺参数及自动检测工程，确定了主要的燃烧控制过程以及控制量，确定了热风炉自动控制系统中关键的燃烧控制系统。
　　（2）针对实际研究对象，由采集的热风炉现场燃烧数据，引进小波滤波的数据预处理，建立了热风炉的拱顶温度及废气温度的数学模型。
　　（3）介绍了基于热平衡的煤气流量计算理论，在此基础上引进一种公式法模糊决策的模糊控制算法设计最佳煤气流量决策器，以建立的实际废气温度模型为被控对象建立了仿真系统，并给出仿真结果，得到了废气温度均衡稳定上升为目标的自动燃烧控制系统。
　　（4）结合专家经验及现场燃烧过程中对热风炉及煤气阀门使用寿命的要求，设计了一种基于时间窗的最佳煤气流量控制方法，建立了蓄热期煤气流量变化量?Q的预测模型，使得在保证燃烧终点废气温度达到设定值的前提下，煤气流量进行平稳的变化，增加热风炉及煤气阀的使用寿命。以实际建立的废气温度模型为被控对象，给出了仿真结果。
　　最后对本论文所做工作做了总结与分析，并对工作的不足之处及未来展望进行了说明。