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热风炉是高炉锻炼进程中重要的热交换设备。树立热风炉焚烧操控模型的方针是完结焚烧进程的自动操控，其核心是优化空燃比和煤气流量的实时调整，确保焚烧进程的高效、节能、安稳，延长热风炉使用寿数。

现在，我国绝大多数热风炉的焚烧操控首要仍是选用手动操控，煤气流量和空气流量的巨细由人工凭经验手动调理，因而，供热温度动摇较大，对热风炉的寿数也有很大影响，并形成煤气的巨大糟蹋。国内外热风炉的空燃比操控首要有传统操控办法、数学模型办法、人工智能办法。传统操控办法首要有份额极值调理法和烟气氧含量串级份额操控法，但是因为不能及时改变空燃比，不易完结热风炉的较佳焚烧，且测氧仪器本钱高、难以维护，因而，实践使用作用不太理想；数学模型法能将换炉、送风结合为一体，完结全闭环自动操控，但因为检测点多，在生产条件不够安稳、配备水平较低的热风炉中不易完结；人工智能办法首要有神经网络和含糊操控，神经网络操控对热风炉焚烧进程有极强的自学习才能，但抗干扰才能较弱，而含糊操控不需数学模型，有较强的抗干扰才能且易于完结，因而特别适用于热风炉这类难以确切描绘的非线性体系。

1热风炉焚烧操控体系

1．1热风炉的焚烧进程

焚烧进程对应着蓄热室的蓄热进程，它分为加热期和拱顶温度办理期。在加热期，蓄热室拱顶的温度很低，废气的热量大部分被拱顶吸收，拱项的温度上升迅速，蓄热室中下部温度则上升缓慢。当拱顶温度上升到必定值后，需求保持拱顶温度维持在这个定值，干燥机此时拱顶几乎不再吸收废气的热量，而废气的热量首要被蓄热室中下部所吸收。从废气管道排出的废气，它的温度比较低时，说明热风炉的热交换功率比较高，反之，热交换功率比较低。因而，在拱项温度到达必定值后，合理操控废气的温度上升速率对热风炉的焚烧显得特别重要。

1．2热风炉焚烧操控的基本思想

加热期拱顶温度的上升速率和进入拱顶温度办理期废气温度的上升速率，首要取决于焚烧进程的空燃比和煤气流量，一起还受煤气、空气质量和压力动摇的影响。因而，完结热风炉焚烧进程自动操控的关键是随着煤气、空气压力和质量的动摇及热风炉焚烧状况的改变对煤气

流量和空气流量进行实时调整，空气流量的调整能够转化为对空燃比的调整。故在加热期，能够较大空气流量进行加热，据此来调整适宜的煤气流量或许以较大煤气流量进行加热，并调整适宜的空燃比，迅速进步拱顶温度；抵达拱顶温度办理期，恰当减小煤气流量，并调整适宜的空燃比，确保拱顶温度不变的情况下，进步废气的升温速率。热风炉焚烧操控体系结构如图1所示。

使用状况辨识器能够判断热风炉是处于加热期仍是拱顶温度办理期，并且盯梢判断废气的温度是否到达设定值，以此挑选不同焚烧阶段的含糊操控器(FC)。

1．3加热期较佳空燃比含糊操控器

此阶段的较佳空燃比含糊操控器选用双输入单输出的含糊操控结构。选取加热期拱项温度的误差e及其误差改变率ec作为含糊操控器输入量，输出操控量为u，即空燃比调理增量。加热期含糊操控器结构如图2所示。

拱顶温度的误差和拱顶温度的误差改变率都分为7个等级：正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、负小(NS)、负中(NM)、负大(NL)。空燃比调理增量划分为7级：快速加大(PL)、中速加大(PM)、低速加大(PS)、不变(ZO)、低速减小(NS)、中速减小(NM)、高速减小(NL)。含糊操控规矩表。

1．4拱顶温度办理期较佳空燃比含糊操控器

此阶段含糊操控器的操控目的是使办理期拱顶温度到达拱顶方针温度，含糊操控器选用双输入单输出的含糊操控结构。将拱顶温度误差和温升速率作为操控输入，空燃比的调理增量U作为操控输出，拱顶温度误差划分为7个等级，温度上升速率划分为7个等级，空燃比调理增量分为7个等级。操控规矩与加热期较佳空燃比含糊操控器的操控规矩相同。当拱顶温度到达拱顶方针温度，转入到办理期较佳煤气流量含糊操控器。

1．5拱顶温度办理期较佳煤气流量含糊操控器

在确保拱顶温度不变的情况下，办理期应尽量挑选空气过剩系数大的条件进行焚烧，从而取得较多的烟气量，添加热风炉的蓄热量。所以在办理期煤气量、空燃比都要调理。为了确保热风炉给高炉送风开始时废气温度正好到达设定值，在抵达拱顶温度办理期曾经，以较大煤气流量进行加热，以较快的时刻到达拱顶办理温度，进入温度办理期，带式干燥机在到达废气办理温度之前，都选用温度办理期较佳空燃比含糊操控器，在到达废气办理温度之后，以废气温升速率作为操控量，较高废气温度作为限制终点。含糊操控器以废气升温速率误差和误差改变率作为操控输入，煤气流量调理增量作为操控输出量。

2含糊操控器的热风炉焚烧体系的使用

含糊操控器实践使用于热风炉焚烧体系中，还需求确认含糊操控器输入输出量的论域规模，隶属函数的选取，含糊操控器参数的确认，解含糊化办法及在焚烧初期何时发动和停止含糊操控器的空燃比调理，即是拱顶温度发生改变到什么程度才发动含糊操控器的空燃比调理。空燃比的值能够通过烟气中的残氧量来判断是否适宜，因为烧拱顶期当热风炉烟气中残氧的体积分数保持在0．2％～0．8％时热风炉焚烧状况良好。故能够取0．6％作为操控方针，并把0．4％～0．8％作为稳态操控区间，在此区间内不进行操控调理。当烟气残氧的体积分数低于0．4％或大于0．8％时发动空燃比调理体系。

本模型嵌入到某钢厂的WinCC监控体系组态渠道的运行环境和操作渠道，使用可与之相兼容的VisualC++语言进行参数检测和焚烧模型程序的编写，数据通讯选用依据OPC的技能，首要完结的功能是从WinCC监控体系取得实时数据，并将数据通过处理之后传送给焚烧模型，从模型得到空燃比、煤气流量增量转化为对空气调理阀和煤气调理阀的操控，并下发到PLC，从而完结对现场设备的操控，完结集散体系和使用软件的无缝连接。

3仿真成果

用滞后的一阶惯性环节的拉氏变换近似模拟热风炉的数学模型。确认k及T的值，用Matlab进行仿真，将含糊操控的焚烧体系和PID操控的焚烧体系的仿真曲线进行对比。如图3所示，图3中实线为含糊操控的仿真曲线，虚线为PID操控的仿真曲线。含糊操控算法作用时，其超调量为σp=1．5％，调理时刻为ts=550s，PID操控算法作用时，其超调量为σp=4．1％，调理时刻为900s。由图形曲线能够看出，含糊操控优于PID操控，含糊操控的响应速度比较快，超调现象明显减小。

4定论

含糊操控在工业、农业、家用电器等各个方面现已取得许多成功的使用，本文将其运用于热风炉操控体系。依据热风炉自动化操控的要求及热风炉焚烧操控的特性，考虑了国内热风炉基础自动化的现状对热风炉焚烧操控体系进行了规划。在体系中使用了含糊操控理论，并使用含糊操控技能设定较佳空燃比和煤气流量，以到达较佳焚烧操控的目的。

本文规划的较佳空燃比含糊操控器，触及热工参量少，对煤气热值、残氧量的检测不作要求，绕开了操控中的建模困难的问题，通过仿真成果与现场实践比较，可知此操控体系的鲁棒性、快速性和操控精度都能取得较好的预期作用，在必定程度上弥补了热风炉操控的不足，进步了燃料的使用率，节约能源，并且比选用传统操控办法的焚烧进程更加安稳，能安全平稳地给高炉供给尽可能高温的热风，不像依据热风炉数学模型的一些操控办法对软、硬件要求那样高，投入本钱较低，合适热风炉自动操控的要求。