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能源预测及能源优化技术在冶金企业中的应用研究

赵莹  
【摘要】:近些年来冶金工业快速发展,由于这一行业生产耗能高的特点,它已成为现代工业企业中的耗能大户。中钢集团吉林铁合金公司是国内冶金行业的重要骨干企业,是全国最大、品种最多的铁合金生产和供应基地。在铁合金生产过程中,主要的耗能设备为矿热炉。矿热炉是一个复杂的系统,其冶炼过程具有时变性、非线性和强耦合特点,三相电压、三相弧流设定点的不同都会对电弧长度产生影响。因此,选择合理的矿热炉供电策略能够有效的降低消耗、电极损耗和耐材侵蚀,缩短冶炼周期,从而降低冶炼成本、提高生产率。 常规的供电策略制定通常为如何确定工作电流,而在矿热炉的冶炼过程中,冶炼周期和铁合金每吨电耗及电弧功率均有着密切的关系。因此,合理的供电策略的制定不仅仅是工作电流的选择问题。本文在查阅了大量国内外相关文献的基础上,以中钢集团吉林铁合金公司冶炼钨铁合金的生产过程为背景,针对冶炼过程中的不同工况特点把握有利的加热条件:首先对矿热炉生产工艺进行分析,采用支持向量机的方法,建立了矿热炉的炉况判断模型,并根据炉内能量的状况给出了熔化期四个阶段的冶炼进程估计;然后基于能量平衡方程建立熔化期的能量输入优化模型,针对不同的炉况,根据能量输入优化指标,采用遗传算法进行工作电流、电压以及电抗的选取,得到一种合理的供电策略,进而实现矿热炉输入能量的优化。通过对吉林铁合金股份有限公司404#炉生产钨铁合金的40炉次实验数据进行对比的,结果验证了本文所提方法的有效性。 由于在矿热炉冶炼过程中采用了输入能量优化技术,从整体上提高了矿热炉冶炼过程自动化程度,提高了能源信息管理水平,取得了显著的经济效益和社会效益。更为重要的是,通过本课题研究,摸索和积累了一定经验,为复杂工业过程的建模及优化控制提供了一套实用的、值得借鉴的工业节能实现方法。


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