高炉操作参数的优化

钢铁981203hinanto冈铁科技期刊WANFANG DATAIRON STEEL1998年第33卷第12期高炉操作参数的优化经文波王国娟魏顺(鞍山钢铁( 集团)公司)王文忠(东北大学)摘要建立了高炉操作参数优化选择数学模型,计算了-些参数的变化对生产的影响,通过参数组合计算的目标分析,可使参数优化组合,以获得较好的经济效益。关键词高炉参数优化OPTIMIZATION OF BLAST FURNACE OPERATING PARAMETERSJING Wenbo WANG Guojuan WEI Shun(Anshan Iron and Steel (Group) Co.)WANG W enzhong(Northeastern University)ABSTRACT The blast furnace mathematical model of operating parameters optimization and choice has been etablished.T he effects of some parameters variations on production are calculated.Through parameter combination calculation andobjective analysis a combination of the optimized parameters can be gained to obtain better economic effects.KEY WORDS blast furnace,parameter,optimization生产中常会遇到--些问题影响高炉生产,这-方面需要提高操作者技术水平,采取各种措施解决出现的问题，另一方面也要不断优化生产,减少问题的发生。其中操作者的决策对生产目标的实现有决定性的影响。生产本身既是实践也是实验,操作者对以往的生产数据应充分利用。不仅要合理、系统地归纳、计算,寻求高炉生产规律,明确各种调剂参数对高炉的影响,并根据实际情况和目标做出正确的决策;而且要在今后的实践中,不断发现新方法,分析评价新结果,进一步 优化调剂,促进生产的良性循环。实践中如何客观地协调好各种参数极为重要,本文利用计算机和人工神经网络技术, 建立了高炉参数优化选择数学模型,便于高炉操作者在短时间内通过对以往大量数据进行统计计算,迅速准确、客观地优化操作参数,从宏观上调控指导生产,把短期目标和长远目标结合起来,获取最大经济效益。1建立高炉参数优化模型(1)设计原理本模型采用高炉信息前馈神经网络控制技术。人工神经网络是由决定单元组成的广泛并行互联的网络,它的组织能够模拟生物神经系统所作出的交互反应并运用光信息处理生物分子计算机等高新技术,创造性地对人脑及其特定性进行仿真。其特点是计算过程建立在大规模并行结构和并行处理的基础上,具有较强的容错性和联想能力;善于类比、推理、概括、综合,具有较强的自组织性和自适应性[1~3]。高炉信息前馈神经网络(图1)为四层神经网络模型,输入层有k个神经元,中间层有i个神经元,隐含输出层有j个神经元,选择控制层有p个神经元。输入层、中间层、隐含层为线性神经元, W k;为输入层和中间神经元间的连接权重, W为输出层和中间层神经元之间的连接权重。中国煤化工MHCNM HGfle//E vqk/g098126.Om(第1/ 6页) 2010-322 20:32:48.钢铁981203|输入信息输入层.(x)输入神经单元W,中间层山) M3中间神经单元Wj隐含层输出神经单元|输出信息选择控制层选择控制单元图1高炉信 息反馈神经网络模型Fig.1 Neural networks model of BF information feedback神经网络的输入层X= {X,X2,.. ,Xk}X1,X2, .... , Xr为高炉监测生产数据。M= {Mq, M2... , M;}Mg= [Z (XpWp)]g g=1,2,. i;p=1 ,2.,... ,k; h=1,2,... ,i。输出层N= {N1,N2,... ,Nj}Nf= [z (MgWg)]f f=1,2,.. ,j;g=1 ,2,... ,i; q=1,2,... ，j。选择层Y= {Y1,Y2... ，Yp}Y1, Y2,..，Y。为高炉优化目标数据。高炉优化后实际生产结果Ys= {Ys, 1Ys,2,... ,Ys,p}。中国煤化工MHCNM HGYs1, Ys2...，Ysp为高炉优化后生产数据。为使误差Ep=z (Ye- YsJ)2<εfl/// vqkg98123..(第21 6页) 2010222.32.28钢铁981203e=1,2... ,P对Y的调整,可通过Wki、W ;调节来实现,一般取加权平均来实现。参数优化模型以正交实验、统计规律为基础,为简化计算,方便比较,采用适当模糊控制,各种因素水平出现的概率相同;另外又采用正反向混合推理,即先由数据库中原始数据通过正向推理提出假设,再用反向推理检验。方法是利用高炉以往大量有效信息,设置-定的置信开、闭区间,求出一系列目标值,运用求最大、最小值理论,根据需要选出最佳结果,然后在实际中检验,从而得出正确结论。(2)高炉优化目标产量、焦比、煤比、燃料比、一级品率、炉身下部温度、厚度。(3)优化参数风口面积、料线、批重、矿焦比等。.(4)其它数据时间、利用系数、焦比、煤比、焦丁比、风温、风量、风压、顶压、TFe、 焦炭M25、- 级品率、生铁含Si、炉顶CO、炉顶CO2。参数优化模型计算流程见图2 ,用Turbo-C语言编程计算,采用离线控制。[开始]一[数据输入]一1个参数各计算范围确定}一-0J是户nL i=i+ 1否参数i各范围内目标计算.L实际效果评价]参数ij各范匮作表内目标计算n个参数最佳范围组合后目标值计算[参数i最佳范围选择][ j=i+1]n个参数最佳范围组合选择H{任意两项参数最佳组合是i=n图2优化模型计算流程Fig.2 C alculation flow diagram of optimizing model2参 数优化模型实用将参数优化选择模型应用于鞍钢炼铁厂7号高炉。选择五项参数,研究它们对生产的影响。研究目标是如何选择五项参数,实现优质、高产、低耗、长寿。其中低耗是指最低焦比、燃料比;喷煤比最大是指在最低焦比、燃料比条件下达到的最大喷煤比。长寿主要是指为保护炉身下部,寻求其最低内衬表面温度。炉墙处在高温炉料下降、熔化、反应和煤气流冲刷侵蚀及受冷却器冷却形成保护层的影响之中。当炉墙处炉衬温度小于400。C时,则其主要受炉料下降磨损侵蚀,有利于保护炉墙。7号高炉有效容积2 557m3 ，26个风口,两个铁口,料车上料,有两个炉身角,内型尺寸见图3。1997年9月年修开炉后, 10月即恢复正常生产。将其1997年10~ 12月92天(组)的数据(表1)输入到本模型中计算,先选择五项参数的范围(表2) ,然后根据不同目标进行单项、两项参数的统计组合计算,得出不同的优化选择结果,见表3 ,最后得出综合优化选择结果。风口面积0.376~ 0.420m2 ;料线1.8m;矿批重35.3~39.1t/批 ;矿焦比4.34~ 4.85t/t ;中国煤化工装料顺序J儿 KK↓。MHCNMHG另外在某项或几项参数确定后,本模型通过它们与其它参数的组合计算,优化选择出其它参数的应用值或范围供使用。fle//E vqkzgv9103.h.3m (第3/ 6页) 2010322 203:48钢铁981203φ 820094’ 494'. 13”呈81° 52"勇|↑. φ 1i000_φ 12000图37号 高炉内型尺寸Fig.3 Internal dimensions of No.7 BF表1主要生产指标Table 1 Major productive indexes年-月利系数/焦比/煤比/焦丁比/燃料比/一级品率/休风率/悬料数/坏风口/t*d1*m3|kg*t1kg+1| kg*t1