专利名称：一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法
技术领域：
本发明属于铁矿石烧结过程控制领域，具体涉及一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法。
背景技术：
钢铁工业是我国国民经济的基础产业，而烧结过程是钢铁冶炼中一道不可缺少的工序，热风烧结和厚料层烧结是十分重要的烧结生产方式。在厚料层烧结工艺中，热风烧结技术主要是将烧结过程中SA浓度低的烟气返回到密封的烧结机台车上。为了保持烧结料层的氧位，在循环烟道中引入环冷机中温段废气和新鲜空气。三种气体混合后形成热风，从而加热烧结料层，有效降低上、下部料层的温差， 减少固体燃料消耗，同时有助于二氧化硫排放控制和提高热能利用率。采用热风烧结技术而又不影响烧结质量产量的关键因素是将热风温度控制在一个合适的范围，热风温度过高或过低都难以达到热风烧结的效果。同时，为了保持烧结料层的氧位，热风的含氧量也必须控制在合适的范围内。因此，需要根据最佳烧结热风温度和热风含氧量，对烧结热风温度和热风含氧量进行智能协调控制，将烧结热风温度和热风含氧量稳定在最佳区间范围内，有效利用循环烟气和废气热能，提高烧结过程热能利用率和钢铁生产节能减排水平。
发明内容
本发明的目的是提出一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，该方法用于将烧结热风温度和热风含氧量稳定在最佳区间范围内，有效利用循环烟气和废气热能，提高烧结过程热能利用率，降低生产成本。为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，包括以下步骤步骤1 以空气风量Fk、环冷机废气风量Fh、循环烟气抽风风量Fx、空气温度Tk、环冷机废气温度Th、循环烟气温度Tx、空气含氧量ok、环冷机废气含氧量oh、循环烟气含氧量 Ox为输入；以热风温度 ；和热风含氧量A为输出，建立烧结热风温度和热风含氧量机理模型；步骤2 基于步骤1建立的烧结热风温度和热风含氧量机理模型，根据最佳热风温度区间Trirest和最佳热风含氧量区间0.st建立评价函数，采用遗传算法离线寻优求解，求得空气风量Fk、环冷机废气风量Fh、循环烟气抽风风量Fx此三个量之间的比例。上述的一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，步骤1中的烧结热风温度和热风含氧量机理模型由下式表征
权利要求
1.一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1 以空气风量Fk、环冷机废气风量Fh、循环烟气抽风风量Fx、空气温度Tk、环冷机废气温度Th、循环烟气温度Tx、空气含氧量0k、环冷机废气含氧量0h、循环烟气含氧量Ox为输入；以热风温度 ；和热风含氧量A为输出，建立烧结热风温度和热风含氧量机理模型； 步骤2 基于步骤1建立的烧结热风温度和热风含氧量机理模型，根据最佳热风温度区间Trirest和最佳热风含氧量区间0.st建立评价函数，采用遗传算法离线寻优求解，求得空气风量Fk、环冷机废气风量Fh、循环烟气抽风风量Fx此三个量之间的比例。
2.根据权利要求1所述的一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，其特征在于，步骤1中的烧结热风温度和热风含氧量机理模型由下式表征T = FkxTk , FhxTh , Fx^TxFk+Fh+Fx Fk+Fk+Fx Fk+Fh+Fx0 FkXOk , FhXOh | FxXOxm=/。⑶=1\-{T-b)!T \-(c-Or)lc 1Fk+Fh+Fx Fk+Fh+Fx Fk+Fh+Fx其中，Tr表示热风温度，Fk表示空气风量，Fh表示环冷机废气风量，Fx表示循环烟气抽风风量，Tk表示空气温度，Th表示环冷机废气温度，Tx表示循环烟气温度，Ok表示空气含氧量，Oh表示环冷机废气含氧量，Ox表示循环烟气含氧量，Or表示热风含氧量。
3.根据权利要求1所述的一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，其特征在于，步骤2中的评价函数由下式表征I- (a-Tr)/ a Tr< aa<T <brb<TrO <crc <0 < dr{\-{Or-d)!Or d<Or其中，ft(x)表示热风温度评价函数，f0(x)表示热风含氧量评价函数， ；表示热风温度，Or 表示热风含氧量，Trbest = [a, b]，Orbest = [c，d]，a = 250，b = 300，c = 10，d = 12。
4.根据权利要求1所述的一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，其特征在于，步骤2中所述的采用遗传算法离线寻优求解包括以下步骤步骤(1)根据烧结热风温度和热风含氧量机理模型定义适应度函数为F = l/(wtft+w0f0)其中，F为适应度函数，wow0为ft、f。加权值；步骤O)采用实数编码方式对空气风量Fk、环冷机废气风量Fh、循环烟气抽风风量Fx, 三个量之间的比例Pk Ph Px进行编码；步骤(3)采用精英保留策略和轮盘赌算法相结合的方法对群体中的个体进行选择， 对群体中适应度函数值大于0. 85的个体采用精英保留策略进行选择，而对群体中适应度函数值小于0. 85的个体，采用轮盘赌算法进行选择；步骤采用交叉概率P。和变异概率P1Jg够随适应度函数自动改变的改进遗传算法进行离线求解。
5.根据权利要求4所述的一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，其特征在于，所述的步骤中，交叉概率P。的调整公式为 (Fmax ~Fc) >
6.根据权利要求5所述的一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，其特征在于，所述的Ic1的值为1. 0，所述的k3的值为0. 5。
7.根据权利要求1-6任一项所述的有效利用循环烟气和废气热能的烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法，其特征在于，求得空气风量、环冷机废气风量Fh、循环烟气抽风风量Fx此三个量之间的比例后，根据当时已知的循环烟气风量Fx，即可推算出空气风量Fk和环冷机废气风量Fh，并下发到烧结过程，调节空气和环冷机废气的抽风阀门， 实现热风温度的优化控制，达到有效利用循环烟气和废气热能的目的。
全文摘要
本发明公开了一种烧结热风温度和热风含氧量智能协调优化控制方法。首先，基于烧结热风温度和热风含氧量与操作参数的关联性分析，建立烧结热风温度和热风含氧量机理模型。然后，确定最佳热风温度区间Trbest和最佳含氧量区间Orbest，并基于机理模型建立烧结热风温度和热风含氧量的评价函数。最后，采用遗传算法离线寻优求解，并将操作参数下发到烧结过程，实现烧结热风温度和热风含氧量的稳定控制。采用本发明所述控制技术，能够将热风温度稳定在最佳温度区间范围内，有效利用烧结循环烟气和废气热能，提高烧结过程热能利用率，降低生产成本。
文档编号G05B13/04GK102354109SQ20111016925
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者吴敏, 安剑奇, 曹卫华, 曾羽, 焦国华, 熊永华, 王春生, 陈鑫 申请人:中南大学