摘要：針對(duì)熱風爐現場已有的最基本測控儀表和執行機構，采用尋找路兵動态最佳空燃比的自尋優算法，以及智能(néng)軟測量技術、趨勢優化控好是制技術、擾動觀測器和智能(néng)控制技術，實現熱風爐燃燒過(guò)程問麗的自動優化控制，進(jìn)而提章少高送風風溫，降低煤氣消耗。現場應用表明：智能(néng)燃燒優化技術提升了熱風煙時爐自動控制水平；對(duì)一座2500m3的高爐熱風爐年節能(néng)效益500萬元以上。

冶金行業中熱風爐是高爐的輔助設備之一，有著(zhe爸員)複雜的熱交換系統，采用蓄熱工作方式為高爐冶煉提供連續的，可控溫票東度的熱風，從而提高冶煉強度，降低焦比。目前，國(guó)内事做熱風爐控制的基礎自動化設備已經(jīng)安裝，包括自動換爐的邏去新輯也已經(jīng)實現，對(duì)燃燒過(g樂習uò)程自動化、智能(néng)化和節能(néng)降耗的務金研究有了新的進(jìn)展，但受限于儀器儀表及冷很執行機構的可靠性，現場很難實現全自動運行，優化運行也就(jiù)無從笑聽談起(qǐ)，大多仍采用人工操作方式，需要有豐富經(jīng)新子驗的人員，而且易受到(dào)外界因素（如煤氣壓力波動頻繁、月鐵測控儀表性能(néng)不穩定、司那燃料母管制耦合嚴重等）的影響。國(guó)外熱風爐先進(jìn)控制技術研究員友和應用較為成(chéng)熟，由于對(duì)儀器儀表等執行機構精度要求較高，樹問很難在國(guó)内推廣應用。

智能(néng)節能(néng)控制技術在國(guó)喝就内已進(jìn)行了較為深入的研究，并進(jìn)行了站信推廣應用。基于國(guó)内煉鐵現場實際，對(duì讀費)智能(néng)燃燒優化技術進(jìn)行研究并加以推廣是十分必民制要的。為此，本文進(jìn)行了持續深入研究，成(ché用姐ng)功實現了有限條件下熱風爐全自動優化運行，同等風溫條件下可降低噸費紙鐵煤氣消耗5％以上或同等煤氣消耗前提下提高熱風溫度20℃ 以上，在一座 2500筆玩m3高爐上實現年直接經(jīng)濟效益 500 萬元以上。

一、IOCT原理及核心技術

1.1　IOCT原理

IOCT 與 熱 風 爐 控 制 的 結 構 IOCT影來立足于現場最基本的測控儀表，采用先進(jìn)的軟測量技術、多變量解耦技術山就、過(guò)程優化控制技術、故障診斷與我資安全控制技術、智能(néng)調節技術以及科學(xué)個離的數據分析與統計技術來實現燃燒輛工裝置的全自動控制，從而實現其安全穩定運行和美輛經(jīng)濟運行的所有目标

1.2　 智能(néng)燃燒優化核心技術

1.2.1　 智能(néng)軟測量技術 　

根據測量對(duì)象特性，通過(guò)智能(né他訊ng)算法實現測量對(duì)象的間接測量，暗懂解決了現場煤氣流量、助燃風流量等儀表無法使用或嚴重線中不準問題，對(duì)實現熱風爐長(cháng)期全自動優化燒爐起(qǐ)到(森上dào)了關鍵作用。

1.2.2　 優化核心———瞎子爬山法

IOCT 借鑒了華羅庚的“瞎子爬山法”，東用模拟有經(jīng)驗操作人員根據現有條件，通過(是電guò)每次操作（如增減燃料量、助燃風量、控制點等）爐況的變舞資化趨勢，自動尋找臨近最高點（亞優點），即“自尋優”算文通法思想 。本文技術將(jiāng)該思暗新想進(jìn)行了工程化和模型化設兒喝計，形成(chéng)了一種(zhǒng)改進(jìn)的自這分尋優算法，包括采用變步長(cháng)、變精度等策空如略，用多維梯度極值搜索法尋找熱風爐當前工況下的最佳運行點，每次優化基高鐘于上次優化結果啟動；通過(guò)滾動優化使燃燒裝置達到(dào)越燒越好(h裡上ǎo)的運行狀态。同時(shí)，該算聽樂法還(hái)集成(chéng)照間了優化陷阱規避、快速優化與穩定性的協調、測量壞值的自電藍動處理、自診斷與自愈技術等 ，解決了因工況等因素頻繁波動導緻的無法長(chá飛章ng)期自動優化穩定運行的問題。

12.3　 趨勢優化控制技術 　

創造性引入趨勢優化控制，智能(néng)優化系統自動跟蹤并分析熱風裡現爐因自身擾動而引起(qǐ)的變化，自動篩動到選最佳運行工況并將(jiāng)熱風爐鉗位于最佳工況 。

1.2.4　 擾動觀測器和智能(n答村éng)控制技術 　

將(jiāng)智能(néng)技術如自适畫劇應、自學(xué)習、自挖掘、系統協調等引入控制系統，使短就其具有辨識、決策、自愈等功能(néng)，從而使自動控制和優化靜通控制達到(dào)更高階段，解決傳統技術手段難以解決的複雜系統控制問題。智能(火一néng)控制系統集成(chéng)了擾動觀測器、模糊控制、專家系統、自學(明金xué)習控制、自适應控制、分層遞階控制、遺傳算法等智能(néng)技術 。

智能(néng)控制系統有機將(jiāng)信号預處理、優化控舞和制、先進(jìn)控制、在線建模等技術應用于哥件被(bèi)控過(guò)程對(duì)離費象，實現過(guò)程對(duì)象技飛的優質、高效、安全控制； 

二、IOCT 實現方法與節能(néng)運行分析

2.1　IOCT 實現方法

2.1.1　 多變量控制系統 　

熱風爐總體智能(néng)控制方影新案：在燒爐初期，根據智能(néng)統計和數據挖掘那嗎技術獲得的初始煤氣量，實現拱頂（角）溫度快速達到(dào)目标值，在地雜此期間，自動尋找最佳空燃配比，保證充分燃燒，書我并保證拱頂（角）溫度不超溫。同時(shí)，為保護熱風爐格子那請磚的金屬支撐不被(bèi)破壞并維持熱效率，燒爐蓄熱期間，廢氣新能溫度必須控制在合理範圍内。因此，熱風爐智能(néng志區)優化控制模型包含了拱頂保護控制模型、廢氣溫度預測控制模型、煤氣流量優化控制模鐘男型、煤氣流量先進(jìn)控制模型、助燃風流量優化控制模型、助燃風流量先進(j兒黑ìn)控制模型等。其中，廢氣溫度預測控制模型包含廢氣溫度控制點智能(自坐néng)浮動模型，能(néng)根據熱風爐當前和曆史蓄熱能(雜錯néng)力智能(néng)地調整廢氣溫度控制點；解耦控制模型包又路含煤氣、助燃風總管壓力和支管流量樹費解耦控制，有效提高了總管壓力和支管流量的控但睡制精度，以上模型全面(miàn)實現了熱風爐快準穩優4控制目标。帶自尋優功能(néng)的燃氣量優化控制系統服器，將(jiāng)高爐熱風爐相關關鍵測量著還引入多變量控制系統，實現對(d場放uì)煤氣量的優化控制。

2.1.2　 助燃風優化控制系統 　

帶自尋優功能(néng)的熱風爐空氣量優化控制系統。控制系統主要采用了在遠比值控制算法，包含了風量優化模型、優化時(shí)機模型、趨勢優熱件化模型、空燃比模型等。根據優化風量和當前煤氣量，計算出優化空燃比；根據北弟當前煤氣量和優化空燃比計算空氣量近為，對(duì)空氣調節閥進(jìn)行控制。

2.2　 熱風爐IOCT 節能(néng)運行分析

2.2.1　IOCT 的節能(néng)效果來源的空于多維優化技術

① 在不降低風溫的基礎上，IOCT 始終尋找并嵌位于最少的燃料小業量消耗，或在不增加煤氣消耗的基礎上內明提高送風溫度。 ② 在優化燒爐基礎上實現平衡燒爐，最大化均衡各爐路看送風能(néng)力，提高熱風溫度和穩定性。 ③ 當工況變化時中坐(shí)，如燃料質量、設備性能房友(néng)等，IOCT 始終尋找并鉗位但資于與之最匹配的工藝控制點，進(jìn)一步減少燃料量生村消耗。

2.2.2　IOCT 現場應用 　

某鋼廠 6号 1080m3高爐熱風爐控制系統的優化改造前後(區的hòu)對(duì)比測試結果

改造後(hòu)，熱風爐實現了以下司匠功能(néng)：

（1）熱風爐實現全自動優化運行，自控訊購率達到(dào)９０％ 以上；

（2）節能(néng)效果顯著，由表 １ 可知，煤氣用量減少了了愛 ６．６７％ ；

（3）送風溫度也有明顯提高，由表１可知車店，溫度提升５．１℃ ；

（4）拱頂溫度、廢氣溫度控制更加平穩，有吧整體運行工況趨于最優。

2.2.3　 運行效果曲線 　

IOCT 在現場實際運行中效果明顯。 I窗秒OCT 與原控制系統DCS 曲線對(duì)比。本技術能(néng現金)夠實現熱風爐拱頂溫度快速達到(劇厭dào)設定溫度，穩定性有明顯提高；同時(shí)，她自煤氣總管壓力波動明顯減小，熱風爐整體空廠穩定性明顯提高。

本優化技術在熱風爐空氣和煤氣量上優化采用自尋優家些方法進(jìn)行。尋找最佳空氣和煤氣量，實現經(低生jīng)濟優化運行。

2.3　IOCT 經(jīng)濟算白效益分析

2.3.1　 提 高 風 溫 的 效 益 　

高 爐 利 用 系 數 為3t ／（ m3·d ），每度風溫降低金自焦比按0.15kg ／（ ℃ · ｔ ），高爐長林年生産時(shí)間為每年 330 天，焦炭價格為 1600元／ t，高 爐讀區 總 爐 容 為 V （ m3 ），提 高 送 風 溫 度 為ΔT影歌（ ℃ ）計算，則每年因提高風溫所産生的經長訊(jīng)濟效益為

M 11 ＝ V ×3.0×330×0.15×Δ 高唱T／1000×16000／10000＝0.02376× 電低V ×Δ T （萬元／ a ）

改造一座2500m3的高爐熱風爐，按至少提高10照近℃風溫計算的年效益為

M11 ＝0.2376×2500×10＝594 （萬元／ a ）

2.3.2　 降低煤氣消耗的效益 　

高爐生産每噸鐵按副産 1400m3煤氣（煤氣熱值為 3400kJ／m3 ），高爐副産煤氣火拍有40％用于熱風爐，煤氣核算價格按0.1元／m3 ，節省煤氣比例按Δ自水 F ％計算，則每年因降低煤氣消耗所産生的經(音電jīng)濟效益為

M12 ＝ V ×3×330×1400×40％ ×Δ F劇市 ％ ×0.1／1000＝5.544×校數 V ×Δ F （萬元／ a ）

改造一座2500m3的高爐熱風爐，按降低3％煤氣消耗計算，年效益為裡慢

M12 ＝5.544× V ×Δ F ％ ＝5從跳.544×2500×3％＝416 （萬元／ 務理a ）

三、結語

熱風爐作為高爐煉鐵設備的重要組成報光(chéng)部分，既要保證送風溫度能(néng員分)夠滿足高爐煉鐵需要，又要使煤氣充分燃燒，達要南到(dào)節能(néng)、減少見在成(chéng)本的目的。將(jiāng)先進(jìn)的IOCT 應用于常規控制系統中，能(néng)我知夠實現熱風爐的安全、穩定、經(jīng)濟中很運行。應用實踐證明，IOCT 提高了送風風溫技笑，節約了能(néng)源。 IOCT 已經(jīng)成(chéng)功票什應用于我國(guó)大批鋼鐵企業近百座高爐熱風爐，涵蓋了從110m3訊內到(dào) 5800m3各種(zhǒng)規模的高爐熱風爐。目前，國舞該技術所覆蓋産能(néng)已達20廠慢％以上，在此基礎上，基于企業級大數據進(jìn)行裝姐老置間的優化協調，將(jiāng)為企業創造更大的經(jīng)濟效益又妹。