專利名稱：一種預報高爐趨熱的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高爐煉鐵監(jiān)測領域，尤其是一種預報高爐趨熱的方法。
背景技術：
高爐煉鐵是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)生鐵的主要方式，其生產(chǎn)過程伴隨著大量的強耦合、非線性、大時滯的物理和化學反應，高爐內部的這種工藝復雜的特點導致了很難用常規(guī)的檢測設備和檢測手段來直接獲取高爐內部的物理和化學狀態(tài)。而高爐內部的熱狀態(tài)又是高爐穩(wěn)定順行的最直接體現(xiàn)，高爐過涼不利于順利出鐵和渣鐵分離，過熱不僅造成高爐難行而且造成大量的能源浪費。因此，提前預知高爐向熱的發(fā)展趨勢可以及早地對高爐實施干預，可以保證在高爐順行的前提下減少能源消耗，降低焦比，減少有害氣體的排放，對于鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)和適應國家環(huán)境保護政策有著重要意義。鑒于高爐熱狀態(tài)是反映高爐工作狀態(tài)的重要指標，預知高爐向熱發(fā)展的趨勢對于高爐操作人員非常重要，但高爐內部的復雜多變決定了其向熱發(fā)展的趨勢不能直接被高爐操作人員獲取。常規(guī)的預測高爐向熱發(fā)展趨勢的手段都是借助于高爐鐵水中的硅含量來間接判斷高爐的向熱趨勢，但這種方法需要求解高爐各種過程變量與高爐鐵水中的硅含量之間的數(shù)學模型，而無論數(shù)學模型是使用時間序列模型還是使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡等模型來預測高爐向熱的發(fā)展趨勢都存在預測的結果不理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種預報高爐趨熱的方法，旨在區(qū)別對待影響高爐向熱發(fā)展的影響因素，從聞爐煉鐵工藝的實際出發(fā)，綜合考慮聞爐布料、聞爐鼓風、歷史鐵水娃含量對高爐向熱發(fā)展的影響，結合RBF神經(jīng)網(wǎng)絡和高爐專家知識各自的優(yōu)點，形成高效的綜合的數(shù)學模型，以預知高爐向熱發(fā)展的趨勢，據(jù)此結果對高爐實施控制。本發(fā)明的目的是這實現(xiàn)的，一種預報高爐趨熱的方法共設計三個技術方案，分別是高爐鐵水中的Si含量與高爐向熱發(fā)展趨勢方案、高爐料速計算模型計算結果與高爐向熱趨勢判斷方案、理論燃燒溫度計算模型計算結果與高爐向熱趨勢判斷方案。1、高爐鐵水中的Si含量與高爐向熱發(fā)展判斷方案:此方案包括以下步驟:1)選取RBF神經(jīng)網(wǎng)絡計算模型的輸入變量。由于高爐實際操作中涉及的參數(shù)眾多，因此為了簡化模型的結構，提高模型的運算速度和泛化能力，經(jīng)刪減后確定的輸入變量包括冷風流量、熱風溫度、風壓、壓差、透氣性、頂壓、頂溫、小時煤粉噴吹量、前兩次出鐵時鐵水中的Si含量-Si (1-1)，Si(i)。2)對輸入變量實施進行歸一化處理。由于輸入變量之間數(shù)量級相差較大和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡對輸入數(shù)據(jù)的要求，確定采用均值方法處理輸入變量:
權利要求
1.一種預報高爐趨熱的方法，其特征在于分別建立高爐鐵水中的Si含量的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡計算模型、高爐料速計算模型、理論燃燒溫度計算模型，然后利用3個模型對高爐趨熱結果的判斷-1ndexl、Index2、Index3來綜合判斷高爐是否趨熱，如果δ I.Indexl+δ 2.Index2+ δ 3.Index3 彡 1，其中 δ I e
、δ 2 e
、δ 3 e [O,I]，則高爐向熱發(fā)展。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種預報高爐趨熱的方法，其特征在于建立高爐鐵水中的Si含量的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡計算模型的步驟如下: 1)選取RBF神經(jīng)網(wǎng)絡計算模型的輸入變量； 2)對輸入變量實施進行歸一化處理； 3)確定RBF神經(jīng)網(wǎng)絡結構，主要包括輸入層神經(jīng)元的個數(shù)、隱含層神經(jīng)元的個數(shù)、輸出層神經(jīng)元的個數(shù)的確定，還包括使用最近鄰聚類法確定的RBF中心的選取、RBF中心寬度； 4)收集單位采樣周期內的歸一化后的輸入變量，輸入到RBF神經(jīng)網(wǎng)絡中，預報得到下一次出鐵高爐鐵水的硅含量Si (i+1)，Si(1-l)代表前一次出鐵高爐鐵水的硅含量，Si(i)代表當前一次出鐵高爐鐵水的硅含量:如果滿足條件 I:Si (1-1) > al，Si (i) > a2，Si (i+1) > a3 則:1ndexl = I 如果不滿足條件1，而滿足條件2:Si(i) > a3, Si (i+1) >a4 則:1ndexl = 0.5 如果即不滿足條件1，又不滿足條`件2 則:1ndexl = O 其中，al代表前一次出鐵時Si的閾值，a2代表當前出鐵時Si的閾值，a3代表下一次出鐵時Si的閾值1，a4代表下一次出鐵時Si的閾值2，al < a2 < a3 < a4 ； 指數(shù)Indexl的結果直接關系到最終對高爐向熱趨勢判斷。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種預報高爐趨熱的方法，其特征在于所建立的高爐料速計算模型的輸入變量包括探尺下降的深度，輸出即為該模型對高爐向熱發(fā)展趨勢的預報，依據(jù)高爐下料速度對高爐熱狀態(tài)的影響來獲得指數(shù)Index2，Index2的結果直接關系到最終對高爐向熱趨勢判斷，依據(jù)高爐下料速度對高爐熱狀態(tài)的影響: 如果高爐的各個探尺都滿足條件:a(j) < -(b+astd)則:Index2 = 0.5 否則:Index2 = O 其中:a(j)代表探尺在第j時刻的下料加速度，b代表下料加速度的閾值，astd代表加速度偏差數(shù)據(jù)，j = 1，2，3…η。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種預報高爐趨熱的方法，其特征在于所建立的理論燃燒溫度計算模型是基于理論燃燒溫度與高爐的熱狀態(tài)關系度來設計的，根據(jù)高爐理論燃燒溫度計算公式: I '1.— -4~ Qcs — Q .-----................................................:................................ ........"" 其中:TY代表理論燃燒溫度，V ; Qc為碳素在風口前燃燒生產(chǎn)CO放出的熱量，KJ/t ；Qf為鼓風及噴煤載氣帶入的物理熱，KJ/t ； Qe為焦炭進入燃燒帶時帶入的顯熱，KJ/t ； Qx為鼓風中水分分解和噴吹燃料的分解吸熱，KJ/t ； Vg、4為燃燒生產(chǎn)煤氣體積及其在 Υ溫度時的比熱容，m3/t和KJ/ (m3.°C )； 如果 兩足條件:TL > c 則:Index3 = 0.5 否則:Index3 = 0 其中，c代表理論燃燒溫度的閾值，指數(shù)Index3的結果直接關系到最終對高爐向熱趨勢判斷。
全文摘要
本發(fā)明公開一種預報高爐趨熱的方法，分別建立高爐鐵水中的Si含量的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡計算模型、高爐料速計算模型、理論燃燒溫度計算模型，然后利用3個模型對高爐趨熱結果的判斷-Index1、Index2、Index3來綜合判斷高爐是否趨熱，如果δ1·Index1+δ2·Index2+δ3·Index3≥1，其中δ1∈
、δ2∈
、δ3∈
，則高爐向熱發(fā)展。本發(fā)明綜合考慮高爐中物理因素和化學因素對高爐向熱發(fā)展的判斷，較現(xiàn)有技術可以更準確的提前預知高爐即將向熱發(fā)展的趨勢，據(jù)此可以采取措施控制高爐爐溫在合理的范圍內，避免了不同操作人員對高爐運行狀況所產(chǎn)生的偏差或誤判，對高效高爐操作非常有益。
文檔編號C21B7/24GK103160629SQ20111041737
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者車玉滿, 孫鵬, 李連成, 郭天永, 王再義, 姚碩, 孫波 申請人:鞍鋼股份有限公司