王銳 王軍

（陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司）

摘要：通過(guò)開(kāi)發(fā)高爐爐溫智能調(diào)控系統(tǒng)，采集各相關(guān)參數(shù)，建立爐溫閉環(huán)控制模型，對(duì)爐溫進(jìn)行預(yù)判和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)爐溫長(zhǎng)期穩(wěn)定和煤量的高效科學(xué)調(diào)劑，促進(jìn)提煤降焦和降低成本。

關(guān)鍵詞：爐溫調(diào)控；提煤降焦

1  前言

在高爐的冶煉生產(chǎn)中，爐溫是高爐冶煉過(guò)程管控的重要指標(biāo)，保持合理穩(wěn)定的爐溫水平是高爐穩(wěn)定順行的的關(guān)鍵之一。而高爐爐溫控制又是一個(gè)大時(shí)滯系統(tǒng)，它要求高爐工長(zhǎng)及時(shí)作出爐溫預(yù)判，采取合理的措施。

高爐工長(zhǎng)調(diào)節(jié)爐溫的依據(jù)包括看渣樣、看鐵水、看風(fēng)口、計(jì)算綜合負(fù)荷等，人工操作存在著調(diào)節(jié)滯后、判斷出現(xiàn)偏差等情況的出現(xiàn)，不利于爐況的長(zhǎng)穩(wěn)久順。

2  系統(tǒng)組成

搭建一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用基礎(chǔ)自動(dòng)化硬件等采集所需要的關(guān)鍵參數(shù)，如風(fēng)壓、風(fēng)量、富氧量、料批、料速、實(shí)際煤量、頂溫、頂壓、負(fù)荷等，建立預(yù)測(cè)模型。

建立了爐料跟蹤程序模塊和爐溫閉環(huán)控制模型，利用上位機(jī)強(qiáng)大的腳本功能，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)模型的匹配度進(jìn)行不斷修正，使預(yù)測(cè)煤量更加適應(yīng)爐況的需求。

3  具體實(shí)施過(guò)程

1、建立爐料跟蹤程序模塊。根據(jù)槽下稱斗的實(shí)際重量和礦石品位，系統(tǒng)運(yùn)算出每批料的實(shí)際鐵量和焦比，在線實(shí)時(shí)匹配相應(yīng)的小時(shí)噴煤量，保持高爐輸入燃料比的穩(wěn)定；根據(jù)爐溫、料速，控制系統(tǒng)智能運(yùn)算當(dāng)前應(yīng)噴吹多少煤量，直接將煤量信息傳遞到噴煤一級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，噴煤系統(tǒng)智能均勻噴吹，智能泄壓、裝粉、充壓、流化、等待、倒罐共噴，根據(jù)高爐噴煤速率要求，煤粉調(diào)節(jié)閥智能調(diào)節(jié)開(kāi)度控制出煤量，智能均勻噴吹系統(tǒng)融合了智能調(diào)節(jié)罐壓、均壓、流化、一次輸送氣量、二次輸送氣量及混壓和壓差控制，使煤粉均勻、穩(wěn)定、安全的噴吹到高爐，小時(shí)煤量誤差控制在100kg以內(nèi)，實(shí)時(shí)瞬時(shí)速率控制在±1.5t以內(nèi)，使當(dāng)前煤量達(dá)到高爐調(diào)控溫的需求。

2、建立爐溫閉環(huán)控制模型。通過(guò)對(duì)煉鐵各工序控制參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，利用大數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立高爐爐溫控制模型，通過(guò)調(diào)節(jié)高爐的噴煤量，實(shí)現(xiàn)高爐爐溫的智能閉環(huán)控制，使高爐爐溫控制在合理的范圍之內(nèi)。爐溫控制模型考慮了消除高爐下部冷卻器壁帶走的熱量，即考慮了渣皮脫落對(duì)于爐溫的影響。

3、在建立模型過(guò)程中，不僅考慮了富氧量、噴煤量、風(fēng)量、風(fēng)溫等因素，而且還將軟熔帶區(qū)域位置的焦比考慮在內(nèi)，考慮因素全面，揭示了這些常用爐溫預(yù)測(cè)控制變量對(duì)于爐溫影響的真正內(nèi)在關(guān)系。

4、模擬爐內(nèi)物料實(shí)際情況，直觀展示高爐爐內(nèi)爐料信息，預(yù)測(cè)特殊物料到達(dá)風(fēng)口、鐵口的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高爐爐內(nèi)物料的跟蹤，及時(shí)、準(zhǔn)確提供給高爐操作人員，減少爐況波動(dòng)，促進(jìn)爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

5、同時(shí)也認(rèn)識(shí)到，爐溫控制模型是基于時(shí)間序列考慮，即考慮了各個(gè)變量焦比、富氧量、噴煤量、風(fēng)量、風(fēng)溫對(duì)于爐溫影響的時(shí)間滯后性的不同，當(dāng)爐況異常時(shí)，系統(tǒng)的預(yù)測(cè)結(jié)果參考值并不大。

6、面對(duì)原燃料的波動(dòng)，應(yīng)該提前做好相應(yīng)的預(yù)案和調(diào)整，不應(yīng)該被動(dòng)的去調(diào)整，高爐操作中我們的攻、守、退都要把握好主動(dòng)權(quán)，確保穩(wěn)定順行。

7、系統(tǒng)運(yùn)行分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，區(qū)別在于“手動(dòng)”方式是噴煤量由人工設(shè)定， “自動(dòng)”方式是噴煤量由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算并給定。不論哪種方式，煤量的預(yù)測(cè)值一直都會(huì)輸出。

8、系統(tǒng)界面和趨勢(shì)數(shù)據(jù)如下。曲線數(shù)據(jù)可以進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，得出某段時(shí)間內(nèi)的最大值、最小值、平均值、偏差等。

系統(tǒng)主界面

煤量對(duì)比

煤量對(duì)比

15日數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

4  效益分析

1、實(shí)施前效益分析：

高爐工長(zhǎng)調(diào)節(jié)爐溫的依據(jù)包括看渣樣、看鐵水、看風(fēng)口、計(jì)算綜合負(fù)荷等，人工操作存在著調(diào)節(jié)滯后、判斷偏差大、調(diào)劑不準(zhǔn)確等問(wèn)題，階段性引起爐況、爐溫波動(dòng)。

2、實(shí)施后效益分析：

（1）系統(tǒng)研發(fā)后，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，無(wú)需人工介入，減少人為失誤，全年無(wú)爐況失常事故，高爐關(guān)鍵指標(biāo)明顯改善和進(jìn)步，爐況保持長(zhǎng)期穩(wěn)定順行狀態(tài)。

（2）通過(guò)開(kāi)展高爐智能爐溫調(diào)控研究，4#高爐爐溫穩(wěn)定性提高，硅平均、硅達(dá)標(biāo)率、硅偏差均明顯進(jìn)步，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

鐵水[Si]平均0.40%，比研究前降低0.08%，按硅降低0.1%降低焦比4kg計(jì)算，平均硅下降0.08%降低焦比約0.08*4/0.1=3.2kg，成本下降約3.2*2894/1000=9.26元/tFe。

鐵水[Si]達(dá)標(biāo)率（0.20-0.45%）累計(jì)64.74%，比2021年提高了20.05%，1-10 月硅達(dá)標(biāo)率呈上升趨勢(shì)。

[Si]偏差穩(wěn)定率提高，1-10月硅偏差累計(jì)0.136%，比2021年降低了0.045%，[Si]偏差穩(wěn)定率提高了35%以上。

（3）4#高爐鐵水質(zhì)量大幅度提高。

生鐵合格率100%，一級(jí)品率73.19%，比2021年提高30.56%，一二級(jí)品率、送煉鋼鐵水合格率均優(yōu)于2021年。

5  結(jié)束語(yǔ)

高爐是一個(gè)多變量、非線性、大滯后的工藝設(shè)備和工業(yè)黑匣子。爐內(nèi)各種物料之間的物理反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)，爐料的自然運(yùn)動(dòng)等非常復(fù)雜，很多現(xiàn)象難以進(jìn)行準(zhǔn)確描述，過(guò)程控制涉及多個(gè)專業(yè)，加之受限于操作水平和原燃料等各種因素，使得實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐工藝過(guò)程的精準(zhǔn)控制絕非一朝一夕之力，必須有歷史數(shù)據(jù)做支撐，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和清理，結(jié)合先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)算法，才有可能建立一個(gè)置信度較好的模型，這是一個(gè)比較深刻的話題，所以該系統(tǒng)仍有待進(jìn)一步研究和探討。