加热炉热效率多区域智能在线优化控制方法

摘要

加热炉热效率多区域智能在线优化控制方法，属于加热炉热效率控制技术领域，其特征在于，热效率优化的离线部分根据热负荷对加热炉工况进行工作区域划分，通过历史数据挖掘，得到每一工作区域内氧含量和负压的优化值。在线部分根据过程实时数据确定加热炉的工作区域，以离线部分获得的氧含量和负压的优化值为起点，使负荷变化时能及时地保持在较优的工作状态，在操作平稳时，进行热效率自寻最优控制以此达到既快速寻优且长期工作在优化状态附近的目的。烟风系统的控制采用基于“动态前馈，稳态反馈”的控制方法，对氧含量和炉膛负压进行区域控制，可保证加热炉工作在热效率优化方法所给出的优化工作点附近，实现热效率最优。

说明书

技术领域

本发明涉及加热炉热效率的在线优化控制方法，属于石油化工管式加热炉和生产过程自动控制领域。

背景技术

管式加热炉(以下称加热炉)是炼油和石化等生产过程广泛应用的重要工艺设备，几乎每一套工业装置中都有加热炉。加热炉为装置提供热源，是装置耗能的主要设备。例如，常减压蒸馏燃料消耗占装置总能耗在82-92％，延迟焦化在90％左右。加热炉燃料在燃烧过程中会产生CO₂，CO等气体。对运行的加热炉进行热效率优化，使其长期工作在最佳燃烧状况附近，在不改变工艺的情况下实现节能降耗，并减少因不完全燃烧造成的环境污染，是一项迫切的任务。

加热炉的热效率是被加热介质有效利用的热量占总供给热量的百分比。对加热炉而言，若风量过小，会造成燃料燃烧不充分，浪费燃料并产生CO等气体污染环境；若风量过大，则排出烟气带走的热量过多，热效率降低。因此，对应某个工况，存在最优的热效率。加热炉热效率的调整手段是风量，通过调整风量，保持合理的过剩空气系数，达到最优热效率。

关于加热炉热效率的控制与优化，已经有一些研究和应用结果。目前工业上较普遍采用的方法是控制烟气中氧含量间接控制燃烧效率，但负荷、燃料发生变化时，最优氧含量也会发生相应变化。文献报道内模控制和热效率自寻优等方法被用于加热炉热效率的实时控制和优化。但对热效率的控制并不能保证最优热效率，也存在着可控性问题。采用热效率自寻优的方法，当加热炉热负荷变化较大时，寻优速度较慢。

工业上烟风系统的控制一般采用PID控制。由于加热炉风量调节执行机构灵敏度较差、死区大等原因，一般不适宜做连续调节，上述控制回路大部分长期处于手动状态。由于加热炉风量调节执行机构灵敏度较差、死区大等原因，一般不适宜做连续调节，上述控制回路长期处于手动状态，更谈不上热效率的优化。因此，需要开发合适的控制策略实现对加热炉烟风系统的自动控制，为实现热效率的优化奠定基础。

发明内容

本发明的目的：给出一种实用的加热炉热效率多区域智能在线优化控制方法。方法包括热效率优化控制和烟风系统控制两部分。热效率优化控制部分分为离线和在线两部分。离线部分根据热负荷对加热炉工况进行工作区域划分，通过历史数据挖掘，得到每一工作区域内的优化工作点。在线部分根据过程实时数据确定加热炉的工作区域，然后在每一工作区域内进行热效率自寻最优控制，达到快速寻优且长期工作在优化状态附近的目的。烟风系统的控制采用基于“动态前馈，稳态反馈”的控制方法，对氧含量和炉膛负压进行控制，保证加热炉有稳定的燃烧状态，为优化奠定基础。

本发明的特征在于：所述方法是在上位机中依次按以下步骤实现的：

步骤A：上位机初始化：

在所述上位机中设立以下模块：在线优化模块、烟风系统控制模块以及实时数据库/OPC通讯软件模块，其中：

在线优化模块，通过所述操作控制通过OPC通讯软件从加热炉被控对象和集散控制系统采集加热炉的实时数据，并把加热炉的热负荷区域的历史优化工作点和热负荷的当前优化工作点送往所述实时数据库供所述烟风系统控制模块使用；

烟风系统控制模块，在所述OPC通讯软件作用下，实时采集氧含量和炉膛负压等数值，并读取所述实时数据库中在线优化模块所确定的优化工作点，对燃料增加时的空燃比、热负荷区域氧含量和热负荷区域的炉膛负压进行控制，使氧含量和炉膛负压维持在优化工作点附近，所计算的控制作用通过所述OPC通讯软件送往所述加热炉被控对象和集散控制系统；

步骤B：所述在线优化模块，依次按以下步骤进行热效率离线优化和热效率在线优化：

步骤B1：热效率离线优化，其步骤如下：

步骤B1.1：阶跃测试获得热效率的稳态响应时间：

在过程平稳情况下，对氧含量设定值施加阶跃测试信号，记录热效率变化曲线，获得热效率的稳态响应时间T_r；

步骤B1.2：设定采样周期T，T∈[0.25T_r，T_r]，并采集下述加热炉现场数据：加热炉氧含量、加热炉炉膛负压、加热炉出口温度、加热炉入口温度、加热炉进料流量、燃料流量和进风量，并按以下步骤进行离线建模分析；

步骤B1.3：对被加热介质无相变的加热炉，计算加热炉的有效热负荷Q(k)：

Q(k)＝F(k)C_p[T_out(k)-T_in(k)]

其中：k为采样时刻，

Q(k)为k时刻加热炉的有效热负荷，

F(k)为k时刻被加热介质的流量，

T_out(k)为k时刻被加热介质的出口温度，

T_in(k)为k时刻被加热介质的入口温度，

C_p为被加热介质的比热；

步骤B1.4：利用热负荷区域分类器按照热负荷的大小将加热炉热负荷所处的工作区域分为N个区域，如N＝5，区域用Ω_i表示，i＝1，2，......，5；

当加热炉正常热负荷的工作范围在设计有效热负荷Q₀的0.75倍至1.25倍之间变化时，5个区域的区域限分别为：

[0.75Q₀  0.85Q₀)，[0.85Q₀  0.95Q₀)，[0.95Q₀  1.05Q₀)，

[1.05Q₀  1.15Q₀)，[1.15Q₀  1.25Q₀]

使用Ω_iL、Ω_iH分别表示区域Ω_i的下限和上限；

步骤B1.5：根据正平衡法计算热效率：

$\eta \left(k\right)=\frac{Q\left(k\right)}{H_f{F}_f\left(k\right)}$

其中：η(k)为k时刻计算热效率值，

F_f(k)为k时刻为燃料流量，

H_f为燃料燃烧热值；

步骤B1.6：根据步骤B1.2中得到的历史数据，寻找热负荷工作区域Ω_i内加热炉的历史优化工作点：

$J_i=\underset{Q_{2i}\left(k\right),P_i\left(k\right)}{\max }{\eta }_i\left(k\right)i=\mathrm{1,2},...,5$

其中：η_i(k)为热负荷工作区域Ω_i内k时刻计算热效率值，

O_2i(k)为k时刻对应的氧含量测量值，

P_i(k)为k时刻对应的炉膛负压测量值；

把使热效率最大的氧含量和炉膛负压值作为所述热负荷工作区域Ω_i内加热炉的历史优化工作点，用Ω_i，opt表示：

Ω_i，opt＝{O_2i，opt  P_i，opt}        i＝1，2，…，5

其中：Ω_i，opt为热负荷工作区域Ω_i历史优化工作点，

O_2i，opt为热负荷工作区域Ω_i内氧含量历史优化值，

P_i，opt为热负荷工作区域Ω_i内炉膛负压历史优化值；

步骤B2：热效率在线优化，其步骤如下：

步骤B2.1：采集过程的实时数据，包括：加热炉氧含量、加热炉炉膛负压、加热炉出口温度、加热炉入口温度、加热炉进料流量和燃料流量；

步骤B2.2：利用步骤B1.4中的热负荷工作区域分类器判断过程当前所处的热负荷工作区域Ω_i，并获取对应的离线计算所得的历史优化点数值Ω_i，opt；

步骤B2.3：按步骤B1.5所述方法计算当前时刻热效率η(k)；

步骤B2.4：按如下的判定准则判断过程是否出于稳定状态：

$\underset{j=1}{\overset{3}{\Sigma }}\left(\frac{1}{L}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\right|\frac{y_{\mathrm{jl}}-{\bar{y}}_j}{{\bar{y}}_j}\left|\right)<ϵ$

其中：y_jl(j＝1，2，3)分别为特征变量(加热炉出口温度、炉膛温度和进料量)的第l个值，

L是判断过程是否处于稳定的历史数据长度，L*T＝30min，T是采样周期，

是选择的第j个特征变量的平均值，

ε是预先指定的稳态判定阈值，取值范围为(0，0.1)；

步骤B2.5：按以下步骤确定当前热负荷下优化工作点：

步骤B2.5.1：若过程处于稳定状态，则热效率在线寻优采用自寻最优控制方法，以氧含量设定值为调优变量，以历史优化工作点O_2i，opt为初始值，在线寻找使热效率最高的氧含量设定值O_2s(k)，步骤如下：

步骤B2.5.1.1：计算相对上一时刻k-1的热效率的变化值Δη(k)：

Δη(k)＝η(k)-η(k-1)；

步骤B2.5.1.2：若|Δη(k)|＜Δη_min，则停止寻优并记录此时的氧含量设定值，其中Δη_min为预设的热效率调整死区；

步骤B2.5.1.3：若|Δη(k)|≥Δη_min，则以ΔO_2s(k)为所述氧含量设定值O_2s(k)的寻优步长自动寻优：

$\Delta Q_{2s}\left(k\right)=\lambda \frac{\mathrm{\Delta \eta }\left(k\right)}{\Delta Q_{2s}(k-1)}{Q}_{2s}(k-1)$

O_2s(k)＝O_2s(k-1)+ΔO_2s(k)

其中：λ为调整系数，取值范围为(0，1]；

步骤B2.5.2：若过程未处于稳定状态，以历史优化工作点O_2i，opt为设定值O_2s(k)，保证加热炉处于次优的工作状态；

步骤B2.6：所计算氧含量设定值O_2s(k)送往所述实时数据库，供所述烟风系统控制模块中的氧含量控制器来块实施；

步骤C：所述烟风系统控制模块的控制对象包括氧含量、炉膛负荷和燃料增加时的空燃比，控制目标是把所述氧含量和炉膛负压控制在由所述离线优化和在线优化共同得出的优化给定点或给定范围内，步骤如下：

步骤C1：阶跃测试获得氧含量和炉膛负压的稳态响应时间：

在过程平稳情况下，对进风量施加阶跃测试信号，记录氧含量变化曲线，获得氧含量的稳态响应时间T_O2ss；

在过程平稳情况下，对鼓风机入口挡板施加阶跃测试信号，记录炉膛负压变化曲线，获得炉膛负压的稳态响应时间T_Pss；

步骤C2：设定烟风控制系统模块的控制周期为T_c，T_c＝min(T_O2ss，T_Pss)/40；

步骤C3：燃料增加时对空燃比按以下步骤进行控制：

步骤C3.1：若燃料增加量ΔF_f(k_c)相对上一次进风量调整时刻k_c-1的燃料量F_f0比值超过预设阈值β，β∈(0，0.2]，即

$\frac{\Delta F_f\left(k_c\right)}{F_{f0}}>\beta$

则燃料增加时进风的前馈变化量ΔF_aF(k_c)为

ΔF_aF(k_c)＝α·AFR·ΔF_f(k_c)

其中：ΔF_f(k_c)＝F_f(k_c)-F_f0为燃料变化量，F_f(k_c)为燃料流量，

α为过剩空气系数，对燃料气取值范围为[1.05，1.15]；

AFR为理论空气燃料比，对燃料气，其计算为：

$\mathrm{AFR}=0.01\times 4.76\times [0.5\mathrm{CO}+0.5H_2+\Sigma (m+\frac{n}{4})C_m{H}_n+1.5H_{2}S-O_2]$

其中：CO，H₂，C_mH_n，H₂S，O₂为燃料气中各组分含量，以％为单位；

步骤C4：按以下步骤对氧含量进行区域控制：

步骤C4.1：若氧含量的设定值为O_2s，其允许的区域范围为：

[O_2s-δ O_2s+δ]

其中：δ为氧含量偏离设定值O_2s的区域限，δ∈(00.5)；

步骤C4.2：在氧含量控制时刻k_c，

若O₂(k_c)＞O_2H或者O₂(k_c)＜O_2L，其中O_2H＝O_2s+δ，O_L＝O_2s-δ，且所述氧含量控制器不处于等待时间，则按下式计算所需的进风量变化：

$\Delta F_a\left(k_c\right)=\frac{O_{2s}-O_2\left(k_c\right)}{21-O_{2s}}[F_a(k_c-1)+F_f\left(k_c\right)]$

其中：Δf_a(k_c)为进风量的变化量，

O_2s为氧含量的设定值，

O₂(k_c)为氧含量的测量值；

若O_2L≤O₂(k_c)≤O_2H，则ΔF_a(k_c)＝0；

根据氧含量控制时刻k_c的炉膛负压P(k_c)按以下原则修正进风量变化量ΔF_a(k_c)：

若P(k_c)＞P_HS，P_HS为炉膛负压的安全上限，且进风量的变化量ΔF_a(k_c)＞0，则保持进风量不变，使ΔF_a(k_c)＝0，

若P(k_c)＜P_Ls，P_Ls为炉膛负压的安全下限，且进风量的变化量ΔF_a(k_c)＜0，则保持进风量不变，使ΔF_a(k_c)＝0；

步骤C4.3：按下式计算所需的进风量：

F_a(k_c)＝F_a(k_c-1)+ΔF_a(k_c)

其中：F_a(k_c)为进风量；

对过程做出反馈调节后，等待一个氧含量的稳态响应时间T_O2ss；

步骤C5：按以下步骤对炉膛负压进行区域控制：

步骤C5.1：若炉膛负压的设定值为P_s，且处于热负荷工作区域Ω_i，则P_s＝P_i，opt，i＝1，2，…，5，其允许变动的区域范围为：

[P_s-σ P_s+σ]

其中：σ为炉膛负压偏离设定值的区域限，δ∈(010)；

步骤C5.2：在炉膛负压控制时刻k_c，

若P(k_c)＞P_H或者P(k_c)＜P_L，其中P_H＝P_s+σ，P_L＝P_s-σ，且所述炉膛负压控制器不处于等待时间，则炉膛负压的偏差为e_P(k_c)＝P_s-P(k_c)，则引风机入口挡板变化量ΔMV₂(k_c)为

$\Delta {\mathrm{MV}}_2\left(k_c\right)=\frac{e_P\left(k_c\right)}{K_1}$

其中：K₁为引风机入口挡板与负压变化的比例系数；

对过程做出反馈调节后，等待一个炉膛负压的稳态响应时间T_Pss；

其他情况下，ΔMV₂(k_c)＝0；

步骤C5.3：按下式对鼓风机变频的变化进行前馈控制：

ΔMV_2F(k_c)＝K₂ΔMV₁(k_c)

其中：ΔMV_2F(k_c)为引风机入口挡板的前馈变化，

ΔMV₁(k_c)＝MV₁(k_c)-MV₁(k_c-1)为鼓风机变频输出的变化，

K₂为挡板变化与变频输出之间的前馈系数。

使用证明：加热炉离线优化根据热负荷对加热炉工况进行工作区域划分，通过历史数据挖掘，能够得到每一工作区域内的优化工作点。在线优化根据过程实时数据确定加热炉的工作区域，在每一工作区域内以历史优化工作点为起点进行热效率自寻最优控制，达到快速寻优且长期工作在优化状态附近的目的。烟风系统的控制基于“稳态反馈，动态前馈”思想的控制方法，可有效解除进风量连续闭环调节的不安全影响，解除动态耦合对控制的稳定性影响。

附图说明

图1是加热炉流程及热效率多区域智能优化控制结构示意图。

图2是热效率优化离线部分步骤示意图。

图3是热效率优化在线寻优和烟风系统控制总体步骤示意图。

图4是热效率优化热负荷区域分类器。

图5是热效率在线优化程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施案例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。其中，图1是加热炉流程及热效率多区域智能优化控制结构示意图；图2是热效率优化离线部分步骤示意图；图3是热效率优化在线寻优和烟风系统控制总体步骤示意图；图4是热效率优化热负荷区域分类器；图5是热效率在线优化程序流程图。

热效率离线优化

步骤B1.1：阶跃测试获得热效率的稳态响应时间：

在过程平稳情况下，对氧含量设定值施加阶跃测试信号，记录热效率变化曲线，获得热效率的稳态响应时间T_r；

步骤B1.2：设定采样周期T，T∈[0.25T_r，T_r]，并采集下述加热炉现场数据：加热炉氧含量、加热炉炉膛负压、加热炉出口温度、加热炉入口温度、加热炉进料流量、燃料流量和进风量；

采集以上数据一段时间(如一个月)用于离线建模分析；

步骤B1.3：对被加热介质无相变的加热炉，计算加热炉的有效热负荷Q(k)：

Q(k)＝F(k)C_p[T_out(k)-T_in(k)]

其中：k为采样时刻，

Q(k)为k时刻加热炉的有效热负荷，

F(k)为k时刻被加热介质的流量，

T_out(k)为k时刻被加热介质的出口温度，

T_in(k)为k时刻被加热介质的入口温度，

C_p为被加热介质的比热；

步骤B1.4：利用热负荷区域分类器按照热负荷的大小将加热炉热负荷所处的工作区域分为N个区域，如N＝5，区域用Ω_i表示，i＝1，2，......，5；

当加热炉正常热负荷的工作范围在设计有效热负荷Q₀的0.75倍至1.25倍之间变化时，5个区域的区域限分别为：

[0.75Q₀ 0.85Q₀)，[0.85Q₀ 0.95Q₀)，[0.95Q₀ 1.05Q₀)，

[1.05Q₀ 1.15Q₀)，[1.15Q₀ 1.25Q₀]

使用Ω_iL、Ω_iH分别表示区域Ω_i的下限和上限；

步骤B1.5：根据正平衡法计算热效率：

$\eta \left(k\right)=\frac{Q\left(k\right)}{H_f{F}_f\left(k\right)}$

其中：η(k)为k时刻计算热效率值，

F_f(k)为k时刻为燃料流量，

H_f为燃料燃烧热值；

步骤B1.6：根据步骤B1.2中得到的历史数据，寻找热负荷工作区域Ω_i内加热炉的历史优化工作点：

$J_i=\underset{O_{2i}\left(k\right),P_i\left(k\right)}{\max }{\eta }_i\left(k\right)i=\mathrm{1,2},...,5$

其中：η_i(k)为热负荷工作区域Ω_i内k时刻计算热效率值，

O_2i(k)为k时刻对应的氧含量测量值，

P_i(k)为k时刻对应的炉膛负压测量值；

把使热效率最大的氧含量和炉膛负压值作为所述热负荷工作区域Ω_i内加热炉的历史优化工作点，用Ω_i，opt表示：

Ω_i，opt＝{O_2i，opt P_i，opt}    i＝1，2，…，5

其中：Ω_i，opt为热负荷工作区域Ω_i历史优化工作点，

O_2i，opt为热负荷工作区域Ω_i内氧含量历史优化值，

P_i，opt为热负荷工作区域Ω_i内炉膛负压历史优化值。

热效率在线优化

在上位机中，设置优化定时器，周期为T。热效率优化在线部分在每个优化周期执行下列步骤：

步骤B2.1：采集过程的实时数据，包括：加热炉氧含量、加热炉炉膛负压、加热炉出口温度、加热炉入口温度、加热炉进料流量和燃料流量；

步骤B2.2：利用步骤B1.4中的热负荷工作区域分类器判断过程当前所处的热负荷工作区域Ω_i，并获取对应的离线计算所得的历史优化点数值Ω_i，opt；

步骤B2.3：按步骤B1.5所述方法计算当前时刻热效率η(k)；

步骤B2.4：按如下的判定准则判断过程是否出于稳定状态：

$\underset{j=1}{\overset{3}{\Sigma }}\left(\frac{1}{L}\underset{l=1}{\overset{L}{\Sigma }}\right|\frac{y_{\mathrm{jl}}-{\bar{y}}_j}{{\bar{y}}_j}\left|\right)<ϵ$

其中：y_jl(j＝1，2，3)分别为特征变量(加热炉出口温度、炉膛温度和进料量)的第l个值，

L是判断过程是否处于稳定的历史数据长度，L*T＝30min，T是采样周期，

是选择的第j个特征变量的平均值，

ε是预先指定的稳态判定阈值，取值范围为(0，0.1)；

步骤B2.5：按以下步骤确定当前热负荷下优化工作点：

步骤B2.5.1：若过程处于稳定状态，则热效率在线寻优采用自寻最优控制方法，以氧含量设定值为调优变量，以历史优化工作点O_2i，opt为初始值，在线寻找使热效率最高的氧含量设定值O_2s(k)，步骤如下：

步骤B2.5.1.1：计算相对上一时刻k-1的热效率的变化值Δη(k)：

Δη(k)＝η(k)-η(k-1)；

步骤B2.5.1.2：若|Δη(k)|＜Δη_min，则停止寻优并记录此时的氧含量设定值，其中Δη_min为预设的热效率调整死区；

步骤B2.5.1.3：若|Δη(k)|≥Δη_min，则以ΔO_2s(k)为所述氧含量设定值O_2s(k)的寻优步长自动寻优：

$\Delta Q_{2s}\left(k\right)=\lambda \frac{\mathrm{\Delta \eta }\left(k\right)}{\Delta Q_{2s}(k-1)}{Q}_{2s}(k-1)$

O_2s(k)＝O_2s(k-1)+ΔO_2s(k)

其中：λ为调整系数，取值范围为(0，1]；

步骤B2.5.2：若过程未处于稳定状态，以历史优化工作点O_2i，opt为设定值O_2s(k)，保证加热炉处于次优的工作状态；

步骤B2.6：所计算氧含量设定值O_2s(k)送往所述实时数据库，供所述烟风系统控制模块中的氧含量控制器来块实施；

通过热负荷多区域分类，达到针对特定工况快速寻优且长期工作在优化状态附近的目的，尤其适合热负荷经常发生变化的加热炉。

烟风系统控制

烟风系统的控制包括燃料增加时的空燃比控制、氧含量区域控制和炉膛负压区域控制。其目标是将氧含量和炉膛负压控制在上述离线优化和在线优化所决定的优化给定点或给定范围内。

步骤C1：阶跃测试获得氧含量和炉膛负压的稳态响应时间：

在过程平稳情况下，对进风量施加阶跃测试信号，记录氧含量变化曲线，获得氧含量的稳态响应时间T_O2ss；

在过程平稳情况下，对鼓风机入口挡板施加阶跃测试信号，记录炉膛负压变化曲线，获得炉膛负压的稳态响应时间T_Pss；

步骤C2：设定烟风控制系统模块的控制周期为T_c，T_c＝min(T_O2ss，T_Pss)/40；

步骤C3：燃料增加时的空燃比控制。空燃比控制的目的是在燃料增加时进行动态前馈，防止燃烧不足。

步骤C3.1：若燃料增加量ΔF_f(k_c)相对上一次进风量调整时刻k_c-1的燃料量F_f0比值超过预设阈值β，β∈(0，0.2]，即

$\frac{\Delta F_f\left(k_c\right)}{F_{f0}}>\beta$

其中：ΔF_f(k_c)＝F_f(k_c)-F_f0为燃料变化量，F_f(k_c)为燃料流量；

则燃料增加时进风的前馈变化量ΔF_aF(k_c)为

ΔF_aF(k_c)＝α·AFR·ΔF_f(k_c)

其中：α为过剩空气系数，对燃料气取值范围为[1.05，1.15]；

AFR为理论空气燃料比，对燃料气其计算为：

$\mathrm{AFR}=0.01\times 4.76\times [0.5\mathrm{CO}+0.5H_2+\Sigma (m+\frac{n}{4})C_m{H}_n+1.5H_{2}S-O_2]$

其中：CO，H₂，C_mH_n，H₂S，O₂为燃料气中各组分含量，以％为单位；

步骤C4：氧含量区域控制：

氧含量区域控制的被控变量是氧含量，操作变量是进风量(或计算进风量)。氧含量区域控制的目标是将氧含量控制在设定值附近的区域内。

步骤C4.1：若氧含量的设定值为O_2s，其允许的区域范围为：

[O_2s-δ O_2s+δ]

其中：δ为氧含量偏离设定值O_2s的区域限，δ∈(00.5)；

步骤C4.2：在氧含量控制时刻k_c，

若O₂(k_c)＞O_2H或者O₂(k_c)＜O_2L，其中O_2H＝O_2s+δ，O_L＝O_2s-δ，且所述氧含量控制器不处于等待时间，则按下式计算所需的进风量变化：

$\Delta F_a\left(k_c\right)=\frac{O_{2s}-O_2\left(k_c\right)}{21-O_{2s}}[F_a(k_c-1)+F_f\left(k_c\right)]$

其中：ΔF_a(k_c)为进风量的变化量，

O_2s为氧含量的设定值，

O₂(k_c)为氧含量的测量值；

若O_2L≤O₂(k_c)≤O_2H，则ΔF_a(k_c)＝0；

根据氧含量控制时刻k_c的炉膛负压P(k_c)按以下原则修正进风量变化量ΔF_a(k_c)：

若P(k_c)＞P_HS，P_HS为炉膛负压的安全上限，且进风量的变化量ΔF_a(k_c)＞0，则保持进风量不变，使ΔF_a(k_c)＝0，

若P(k_c)＜P_LS，P_Ls为炉膛负压的安全下限，且ΔF_a(k_c)＜0，则保持进风量不变，使ΔF_a(k_c)＝0；

步骤C4.3：按下式计算所需的进风量：

F_a(k_c)＝F_a(k_c-1)+ΔF_a(k_c)

其中：F_a(k_c)为进风量；

对过程做出反馈调节后，等待一个氧含量的稳态响应时间T_O2ss；

步骤C5：炉膛负压区域控制：

炉膛负压区域控制的被控变量是炉膛负压，操作变量是鼓风机入口挡板。炉膛负压区域控制的目标是将炉膛负压控制在设定值附近的区域内。

步骤C5.1：若炉膛负压的设定值为P_s，且处于热负荷工作区域Ω_i，则P_s＝P_i，opt，i＝1，2，…，5，其允许变动的区域范围为：

[P_s-σ P_s+σ]

其中：σ为炉膛负压偏离设定值的区域限，δ∈(010)；

步骤C5.2：在炉膛负压控制时刻k_c，

若P(k_c)＞P_H或者P(k_c)＜P_L，其中P_H＝P_s+σ，P_L＝P_s-σ，且所述炉膛负压控制器不处于等待时间，则炉膛负压的偏差为e_P(k_c)＝P_s-P(k_c)，则引风机入口挡板变化量ΔMV₂(k_c)为

$\Delta {\mathrm{MV}}_2\left(k_c\right)=\frac{e_P\left(k_c\right)}{K_1}$

其中：K₁为引风机入口挡板与负压变化的比例系数；

对过程做出反馈调节后，等待一个炉膛负压的稳态响应时间T_Pss；

其他情况下，ΔMV₂(k_c)＝0；

步骤C5.3：按下式对鼓风机变频的变化进行前馈控制：

ΔMV_2F(k_c)＝K₂ΔMV₁(k_c)

其中：ΔMV_2F(k_c)为引风机入口挡板的前馈变化，

ΔMV₁(k_c)＝MV₁(k_c)-MV₁(k_c-1)为鼓风机变频输出的变化，

K₂为挡板变化与变频输出之间的前馈系数。