收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于数据与机理的高炉配料与操作的多目标优化

许畅  
【摘要】:钢铁行业的能耗和二氧化碳排放均占到全国各行业能耗和排放总和的一成以上。高炉炼铁过程作为钢铁行业中最耗能的工艺环节,合理的优化控制对钢铁企业的“节能减排”和降低成本具有重要的意义。在当前的高炉炼铁工艺流程中,主要的控制操作分为上部间歇式的炉顶布料控制和下部连续式的煤粉喷吹和鼓风等控制。高炉中主要的燃烧和放热反应发生在风口回旋区,自炉顶进入的焦炭经过漫长的下降过程,在高炉下部的风口处,与鼓入的富氧热风及喷入的煤粉相遇,进行剧烈的燃烧反应并形成煤气流。由于炉料对高炉主要反应影响的滞后较长,且配料时发生的偏差较难通过高炉操作进行调节,因此,在对于炉况进行调节的过程中主要将下部的煤粉喷吹,鼓风,富氧作为及时调节手段。而在布料中则预先通过机理公式根据原料成分进行配料计算,仅当高炉炉况发生稳态偏差时才进行焦炭或者矿石比例的调整。二者的调整优化是独立开来的,而且为了避免“炉凉”等重大事故的发生,配料方案往往难以避免的造成了额外的燃料损失和污染排放。高炉的配料和下部操作参数进行精细地协同优化具有重要意义。为了克服高炉的大时滞多耦合特性带来的建模困难,以及高炉内部高温高压高粉尘的恶劣环境带来的直接观测困难,本文综合考虑高炉炼铁整体过程,提出了一种综合数据驱动建模与机理模型的多目标优化建模框架,以高炉典型的中间观测参数(即中Si,P,S等元素的含量)为桥梁,分步进行高炉多目标优化模型的建模,先使用神经网络及PCA方法,建立包括高炉配料及下部喷煤、鼓风等操作参数的决策变量到典型中间观测参数的预测模型,再根据元素、物质平衡和冶炼机理,对高炉的燃料比、二氧化碳排放和吨铁成本进行数学描述,并确定严格的约束条件,将机理较难描述的部分采用神经网络,将机理较为清晰的部分继续采用严格的公式进行描述,兼顾了准确性和可行性。将原本独立开来的高炉上部间歇式布料控制和下部的连续式的喷煤鼓风等控制统一考虑,实现了高炉的上下部协调优化调整。对上述多目标优化模型,考虑模型的复杂性、非线性和多目标特点,选用快速非支配排序算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ算法),并对约束处理的方法进行优化,求解得到优化的配料和操作参数的帕累托(Pareto)前沿,并与高炉实际的运行数据进行比较,在高炉现场的使用中初步验证了模型的有效性,能够为高炉炉长的决策和操作提供有效的参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄智华;余映红;肖益;;九钢4号高炉经济护炉生产实践[J];江西冶金;2016年06期
2 周东东;姜曦;周翔;;2016年上半年中国大高炉生产指标浅析[J];中国冶金;2016年12期
3 胡景芳;;土高炉颂[J];诗刊;1958年11期
4 吴跃华;;欠电压保护助力高炉增产提效[J];能源研究与利用;2017年04期
5 姜曦;周东东;;近年来我国大高炉生产指标浅析[J];炼铁;2016年03期
6 ;山东提前拆除2座420m~3高炉[J];山东冶金;2012年04期
7 卫星;宝钢集团一钢公司2500立方米高炉投产[J];上海金属;2000年01期
8 徐潇;;高炉前[J];当代工人;2019年18期
9 杨斌;;锌对高炉危害分析及控制[J];酒钢科技;2020年01期
10 刘忠民;;浅谈高炉生产管理体会[J];冶金管理;2019年11期
11 连晓红;;高炉内外[J];当代工人(D版);2018年Z1期
12 妥木斯;;《钢铁高炉》[J];长江文艺;2016年20期
13 ;世界上最大的高炉——沙钢5800m~3高炉顺利投产[J];炼铁;2010年01期
14 ;杭钢炼铁厂一号高炉外景[J];浙江冶金;2009年03期
15 王学峰;朱远星;;杭钢炼铁厂改造后的一号高炉[J];浙江冶金;2008年01期
16 侯玉茜,刘建新,颜彦;唐钢2号高炉整体推移设计[J];河北冶金;2005年02期
17 曾兴邦;刘达伦;;重钢1200m~3高炉滤水器改造选型分析[J];炼铁技术通讯;2003年04期
18 甫伟;新型高炉炉体[J];钢铁;2001年01期
19 袁勇;鄢刚;张林泉;;威钢3号高炉的管理与技术进步[J];炼铁技术通讯;2000年02期
20 刘立新;寿铜炼铁厂40m~3高炉达产浅析[J];炼铁;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姜曦;;我国大高炉生产现状分析及建议[A];第八届中国金属学会青年学术年会论文集[C];2016年
2 韩淑峰;于成忠;赵正洪;孟凡双;田业军;;鞍钢高炉冲渣水溢流问题的分析及技术改进[A];第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会论文集III[C];2015年
3 柳江春;朱延群;;济钢高炉冲渣水余热采暖的应用[A];2015钢铁企业中低温余热回收与高效利用新设备、新技术交流会论文集[C];2015年
4 A.Kremer;I.Carmichael;S.Kohler;齐宝铭;;降低能耗与环保在高炉设计上的一致性[A];2001中国钢铁年会论文集(上卷)[C];2001年
5 高征铠;;高炉炉内监测技术的新进展[A];2004年全国炼铁生产技术暨炼铁年会文集[C];2004年
6 李豪杰;杨建国;;高炉系统耐火材料工厂监制[A];2006年第十二届冀鲁豫晋京五省(市)耐火材料学术交流会论文集[C];2006年
7 程贵;刘淑英;郭润梅;;宣钢7~#高炉技术进步[A];河北冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2007年
8 侯兴;;新钢二铁厂高炉锌害问题分析及治理措施建议[A];2007年中小高炉炼铁学术年会论文集[C];2007年
9 张秀华;赵广忠;;浅谈高炉生产预警管理[A];2008年中小高炉炼铁学术年会论文集[C];2008年
10 杨霞;徐志;边秀生;何军;赵伟;;张钢1350m~3高炉降低燃料比实践[A];2013年炼铁及原料降本增效实用新技术新设备研讨会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐刚;高炉粉尘再资源化应用基础研究[D];北京科技大学;2015年
2 李克江;焦炭在高炉内结构演变行为及多相反应机制[D];北京科技大学;2017年
3 高攀;氧气高炉工艺的数学物理模拟[D];东北大学;2013年
4 李鹏;高反应性铁焦的性能及其在高炉中应用的基础研究[D];武汉科技大学;2016年
5 金鹏;基于多层次模型的炉顶煤气循环氧气高炉可行性研究[D];北京科技大学;2016年
6 刘迎立;基于氧气高炉工艺条件的熔融滴落带炉料冶金行为研究[D];北京科技大学;2017年
7 郭文涛;焦炭微观结构对其在高炉中反应行为与性能影响研究[D];北京科技大学;2016年
8 郭宪臻;低成本高炉炼铁科学化管理与操作[D];东北大学;2012年
9 姜鑫;高炉炉料中合理利用含MgO原料的基础理论研究[D];东北大学;2008年
10 徐文轩;高炉布料偏析优化及炉内气固两相流动特征研究[D];北京科技大学;2020年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许畅;基于数据与机理的高炉配料与操作的多目标优化[D];上海交通大学;2019年
2 彭鑫;基于稀疏矩阵的高炉故障识别研究[D];武汉科技大学;2014年
3 黄龙诚;基于机理与数据混合驱动的高炉分布式炉温建模方法研究[D];浙江大学;2013年
4 任盛怡;基于数据挖掘的高炉异常炉况分析[D];重庆大学;2009年
5 李法兴;某钢厂1~#高炉节能降耗分析研究[D];西安建筑科技大学;2007年
6 楚家麟;本钢一铁厂1号高炉区保护性利用设计研究[D];沈阳建筑大学;2019年
7 陈静;高炉维护灌浆压力的研究[D];辽宁科技大学;2014年
8 贺学兵;酒钢高炉上下部调剂研究[D];西安建筑科技大学;2003年
9 孙徐莉;梅钢公司四号高炉易地建设项目风险管理研究[D];南京理工大学;2011年
10 冯智慧;大量喷煤下高炉过程参数的变化及其对策的研究[D];武汉科技大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 严荣;109座高炉的宝贵财富[N];中国冶金报;2013年
2 本报记者 张旭;高炉技改打头阵[N];辽宁日报;2009年
3 记者 张建芳;把世界第一流的大高炉好好管理[N];包头日报;2019年
4 本报记者 赵建国;专利妙手“诊”高炉[N];中国知识产权报;2017年
5 甘志鸿 万陈;新钢应用高炉全炉喷涂造衬技术延长炉龄[N];中国冶金报;2010年
6 记者 魏庆军 通讯员 魏玉修 王辉;安钢依次关停4座350立方米高炉[N];中国冶金报;2011年
7 图文;印度埃萨公司新高炉投产[N];中国冶金报;2010年
8 友文;印度RINL公司将新建高炉[N];中国冶金报;2006年
9 湖北日报全媒记者 夏中华 通讯员 甘霞 何建平;宁可高炉少氧,不让病人缺氧[N];湖北日报;2020年
10 记者 潘福达;首钢老高炉变身博物馆[N];北京日报;2017年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978