唐钢烧结智能控制系统研发与应用

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1、附件1河北钢铁集团有限公司科学技术奖申报书一、项目基本情况成果登记号：项目名称烧结智能控制系统研发与应用主要完成人阮堃、张义明、万海龙、刘福龙、胡宝成、杨继红、闫爱定、田超、王国华、张国敏、范文生、苏煜、崔树杰、部伟利、李志亮主要完成单位（盖章）河北钢铁集团唐钢公司联系人许秋顺联系方式0315-2702342主要完成协作单位（盖章）申报单位河北钢铁集团唐钢公司申报日期2010年6月25日申报单位意见申报单位技术主管领导：申报单位（盖章）年月日研究起止时间2008年6月至2009年6月成果应用时间及地点2009年

2、6月唐钢炼铁厂项目来源□科技进步项目□专利技术□合理化建议□课题□其它一、项目简介1、项目概况唐钢炼铁厂南区360m2烧结机于2007年8月建成投产，设计年产烧结矿384万吨，作业率90.4％，平均利用系数1.35t/m2·h。设计基础自动化控制系统实现了机旁操作和集中联锁、故障报警及汇总，过程控制中配料控制、混合料加水只实现了中控人工控制，烧结过程控制由岗位工依据经验进行判断调整。随着唐钢科学发展和精细化管理的要求，仍靠人工凭经验控制生产过程中的各种参数已经不能满足稳定生产高品质烧结矿的需要。经过多方论证和考

3、察，2008年6月将360m2烧结智能控制系统项目列为唐钢公司的研发项目，由唐钢自动化公司组织研发实施，唐钢炼铁厂配合调试。该系统以稳定烧结生产过程，提高烧结生产效率、改善烧结矿质量、降低职工劳动强度、减少能源消耗为实施目标。该系统软件采用模型化设计（系统分为一级模型、二级模型），系统层次清晰；运用矢量数组技术，解决了系统滞后问题，稳定了烧结各料种的下料量；通过矢量数组以及采用前馈控制为主反馈控制为辅的控制方式，解决了水分控制滞后、波动大的技术难题；采用矩阵方式安装热电偶，通过数学模型准确测算烧结温度上升点BR

4、P、烧透点BTP及烧透偏差，提出BRP判断方法，超前控制BTP，使烧结矿在横向、纵向同时烧透，提高了烧结矿的质量和产量。系统于2009年6月在360m2烧结机投入使用，目前各模型工作状况良好，与传统的人工过程控制比较，对于波动可以实现自适应调节，减少了人为因素的影响，降低职工劳动强度，烧结矿产量、质量指标有明显提高和改善，各种指标对比如下：1．1过程控制指标对比：1）配料精度有较大提高，配料量波动由改造前的12t/h减小到6t/h；2）混合料水分控制更准确，水分率波动由改造前的±0.4%降为±0.2%以下；3）

5、点火温度波动减小，点火平均温度达到1190℃；4）烧结机布料均匀度得到改善，控制可达到目标值±5mm以内。1．2生产指标对比：1）工序能耗降低：2.84%；2）FeO稳定率提高8.01%、R稳定率提高6.8%；3）烧矿成品率提高：4.5%；由于各种指标提到改善，生产过程稳定顺行，年创效益1660.55万元。此项目系统功能全面、使用灵活方便、运行稳定可靠，具有国内领先水平，其控制方法在同行业中乃至其它（如水泥、化工等）行业的配料自动控制系统中具有很好的借鉴和推广价值。此项目2009年通过唐钢技术成果鉴定，并获科技

6、进步一等奖。以此项目为素材编写的论文《烧结过程中水分控制的研究与应用》发表于《冶金自动化》。2、详细科学技术内容一、总体思路在原烧结机一级控制系统的基础上进行改造，增加必要的检测控制装备，新增二级系统。一级主要完成数据采集、设备的驱动和控制，二级完成工艺配比计算、烧透位置及偏差的智能控制，实现烧结全过程的闭环控制。系统借鉴国内外先进经验采用模块化处理，通过自主研发，开发出适合我国原料、设备、环境、人员特点的智能控制系统。此项目主要特点是：采用物料跟踪思想解决系统滞后问题；采用模糊智能技术控制烧透点位置及偏差。达

7、到稳定烧结生产过程，提高烧结生产效率、改善烧结矿质量、降低职工劳动强度、减少能源消耗的目的。二、技术方案与创新成果1烧结智能控制系统的主要功能借鉴国内外专家系统经验，以及烧结机的工艺流程，我们将烧结智能控制系统分为6个一级模型和5个二级模型共11个模型，制系统功能结构图1所示。图1烧结智能控制系统功能结构一级模型包括：⑴烧结混合料量控制模型：用于在线控制混合料槽料位，使之稳定在生产需要的水平，是保证烧结生产连续稳定运行的必要条件。结合其工艺流程特点，模型根据混合料仓槽位的变化情况，调整配料室混匀矿的配料量，利用

8、矢量数组进行物料各项数据跟踪，实时动态模拟从配料室到混合料槽全过程，并通过配比计算动态调整混合料中燃料和熔剂的下料量。对同品种物料(如混匀矿)，通过对总下料量的偏差进行控制，进一步优化混合料成分。⑵返矿控制模型：用于在线控制烧结混合料中的总返矿率。但由于360m2烧结机的现实情况，按照返矿全部“吃掉”的原则，返矿的控制由操作人员设置设定值。模型功能是控制配料设备按设定值准确下料。⑶燃料