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高炉烧结矿料流建模和配比优化

李敏  
【摘要】:随着高炉精料技术的发展,高炉对烧结矿成分稳定性的要求越来越高,烧结生产过程自动控制与参数检测能力也不断上升。但由于烧结过程固有的复杂性,我国大多数中小型钢铁企业现有的烧结生产过程优化控制技术依然不能很好的解决烧结矿成分稳定性问题。作者通过实际调研发现在此情况下,烧结矿运输过程会造成不同批次烧结矿的混合。这样就产生了新的问题,即混合后的入炉烧结矿不但成分不稳定而且成分未知,这将造成高炉炉料配比时的计算成分参考值与实际值有偏差,严重时将导致炉况不稳定,甚至引起异常炉况,最终导致大量的能源损失和环境污染。目前针对烧结过程中烧结矿成分稳定性的研究相对较多,但对于上述新问题的研究还寥寥无几。 本课题是国家863重点项目“面向平稳运行和节能降耗的高炉炼铁过程集成控制系统”在杭州钢铁集团公司合作实施示范工程的重要组成部分,针对目前存在的不足,研究了基于烧结矿下料成分预测的料仓烧结矿料流模型和不同料仓之间烧结矿成分的配比优化。主要工作如下: 1采用离散单元法建立料仓烧结矿料流模型,以烧结矿颗粒为研究对象,对颗粒间,颗粒与料仓间的接触判定,接触力计算以及颗粒运动方程求解等问题进行详细分析,并在MATLAB中建立其三维离散元模型以预测料仓烧结矿下料成分。 2基于料仓烧结矿料流模型所预测的料仓烧结矿下料成分,提出通过对不同料仓下料状态的控制实现不同料仓之间烧结矿成分的配比优化,使得入炉烧结矿的成分与其工艺设定值偏差最小,从而使得入炉烧结矿的成分进一步稳定。本文采用主要目标法与分支界定法来求解该整数多目标优化问题。 3基于上述算法和思想,系统使用C#与Matlab混合编程方法设计建模、控制与优化算法的程序模块,开发入炉烧结矿成分预测与配比优化指导系统的软件,并在杭钢炼铁厂原料车间上得到了成功运用。


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