高炉料面温度场智能建模方法的.研究

高炉料面温度场智能建模方法的.研究

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时间:2019-01-29

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1、原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了论文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名:啦嗍丝年上月鱼日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中

2、国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。期:过年』月垒日中南大学硕士学位论文第一章绪论1.1研究背景及意义第一章绪论钢铁工业是现代化国家的支柱产业之一,对可持续发展战略有至关重要的影响。在21世纪,钢铁依然是应用最广泛的金属材料,是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。高炉炼铁生产是钢铁生产的重要环节,是钢铁生产流程上游的一个核心工序,其能耗约占钢铁生产总能耗的60%,成本约占其1/3。高炉是钢铁行业的关键设备,其主要产品是生铁。生铁是冶金、制造、宇航、机械、军工等行业的主要原料,是支撑国民经济发展的重要物质基础

3、。我国的高炉数量众多,是目前世界上最大的生铁生产国。近年来,随着国民经济的高速发展,高炉自动化程度也逐步提高,生产技术达到了一定水平。虽然生铁产量不断增长,但是在质量、效益、环保等方面同发达国家相比存在着较大差距。高炉生产是在高温、高压、密闭条件下的物理、化学、动力学过程。由于影响高炉安全稳定生产、提高铁水产量和质量的因素很多,因此采用了各种传感器来观测高炉生产过程中的各种参数和炉内状态,力求为操作者提供有效和可靠的操作依据。但这些参数既不是直观的,对高炉生产过程的影响也不是独立的,有些甚至不是实时的,这使得高炉内部的信息很难直接被检测出来。因此,在未对这些参数加工、处理之前

4、,需要操作人员根据高炉冶炼理论和丰富的生产操作经验加以综合分析,对炉况做出判断,这无疑是很困难的。随着冶金技术、人工智能以及计算机技术的发展,高炉生产对节能降耗、产量质量的要求不断提高,高炉生产日益向着生产自动化、智能优化的方向发展,传统人工操作依据经验判断炉况的方式越来越不适应现代高炉生产的要求,因此有必要对高炉炼铁过程进行研究,参考操作经验来建立数学模型,在一定条件范围内,把高炉复杂的生产过程局部简化,借助计算机技术,通过各种数学模型反映出高炉的运行状态,指导高炉操作,优化高炉生产过程参数。这对于高炉生产节约能源、提高铁水产量和质量、降低生产成本,增强企业的市场竞争能力具

5、有重要的意义。煤气流分布状况是影响高炉生产的最主要因素之一,直接影响高炉煤气热能和化学能的利用效率,关系到炉内温度分布、软熔带结构、炉墙热负荷、高炉下部的热平衡和高炉炉况顺行,最终影响到高炉冶炼指标。高炉操作,在很大程度上,是谋求合理、适宜的煤气流分布。另一方面,煤气流分布也是高炉操作者判断炉况的重要判据,例如当高炉发生悬料时,炉内气体温度会出现波动,这样会使冷却板及炉衬的最高温度也随之升高;当高炉内边缘气流发展时,会使炉内气中南大学硕士学位论文第一章绪论体的对流换热系数增大,此时也会对冷却板及炉衬造成热冲击,使冷却板和炉衬的温度在很短时间内迅速上升,烧毁炉衬。合理的煤气流分

6、布就是采用适当的送风制度和装料方法控制好炉内的边缘气流和中心气流的发展程度,在保证顺行的基础上,达到煤气能量利用最好和燃料消耗最低的目的。因此,高炉操作者连续地掌握煤气流分布情况是非常重要的。高炉炉顶煤气流分布主要是通过料面温度场来反映。如何建立的高炉料面温度场在线检测模型,对于预测高炉煤气流发展状况、优化高炉生产操作、保证高炉稳顺运行十分关键,对于探索高炉操作的闭环控制方法,减少人为经验对过程控制的扰动,优化高炉生产过程具有很高的理论研究意义和应用前景。1.2国内外研究现状高炉过程信息检测技术的应用主要体现在:一方面可以利用先进的检测装置对生产过程信息进行准确的监测,另一方

7、面可以采用智能化方法建立检测模型,利用计算机快速高效的运算能力求解,实现低成本、高精度的检测。在工业过程信息检测中,常用的先进技术主要有红外技术、激光技术、超声波技术等【ll,常用的智能化方法主要有神经元网络、模糊逻辑、遗传算法、仿真智能、模式识别、混沌理论、物元可拓法、小波分析等【2J。1.2.1料面温度场检测装置高炉是一个密闭反应器,高炉内部许多重要信息很难被直接检测。煤气流分布是高炉生产操作的一个重要参考信息,一般通过间接测量高炉料面温度场进行描述【3一,因此高炉料面温度场是反映高炉炉况的一个重要

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