焦炉加热系统模型的建立及焦炉控制的研究

【摘要】：焦炉具有大惯性、大时滞、强非线性、多因素耦合、变参数的特点,焦化过程是一个传热和化学变化的过程,加上焦炉炉体结构复杂,操作条件恶劣,检测手段少,因此实现立火道温度控制有一定难度。焦炉立火道温度的稳定性直接关系到焦炭质量与焦炉生产成本,是焦炉加热燃烧过程控制的关键与核心。焦炉稳定均匀加热,对提高焦炉生产率和焦炭质量、降低能耗及延长焦炉寿命、减少炼焦生产中的环境污染有重大意义。 针对焦炉煤气输送管道系统的结构特点及采集到的管道尺寸、煤气流量等数据,首先对管道系统各个主要部分分别建模,之后再通过它们之间的关联性,建立整体的数学模型。在建立起数学模型之后,验证了整个方程组的封闭性,即可求解性,证明了此模型是可以求解的。提出了对所建模型的求解算法,并根据此算法将模型计算数据与实际数据相比较,验证了模型的可应用性。接着提出了焦炉的控制策略,将此模型应用于实际当中。 根据提出的数学模型,可以求出整个焦炉各个立火道的流量的分布情况。根据采集到的焦炉立火道横墙温度及煤气流量等数据,拟合出立火道内横墙温度与煤气流量之间的关联公式,把控制温度的问题转化为控制流量的问题,再根据要求的温度分布与实际的温度分布之间的误差,反馈到所建的数学模型中,通过调节孔板尺寸等手段达到调节流量分布进而调节温度分布的目的。 将本文所提出的理论实际应用到工业生产中,在应用过程当中,根据实际遇到的问题,修正理论模型,使理论更加准确的指导实践的进行。通过多次实践,达到了预期的温度控制的效果,使焦炉火道温度分布更加合理化。