王銳 王軍

（陜西龍門鋼鐵有限責任公司）

摘要：通過開發(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，對爐溫進行預(yù)判和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)爐溫長期穩(wěn)定和煤量的高效科學(xué)調(diào)劑，促進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，爐溫是高爐冶煉過程管控的重要指標，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大時滯系統(tǒng)，它要求高爐工長及時作出爐溫預(yù)判，采取合理的措施。

高爐工長調(diào)節(jié)爐溫的依據(jù)包括看渣樣、看鐵水、看風口、計算綜合負荷等，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)自動化硬件等采集所需要的關(guān)鍵參數(shù)，如風壓、風量、富氧量、料批、料速、實際煤量、頂溫、頂壓、負荷等，建立預(yù)測模型。

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

3  具體實施過程

1、建立爐料跟蹤程序模塊。根據(jù)槽下稱斗的實際重量和礦石品位，系統(tǒng)運算出每批料的實際鐵量和焦比，在線實時匹配相應(yīng)的小時噴煤量，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)智能運算當前應(yīng)噴吹多少煤量，直接將煤量信息傳遞到噴煤一級控制系統(tǒng)進行調(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，小時煤量誤差控制在100kg以內(nèi)，實時瞬時速率控制在±1.5t以內(nèi)，使當前煤量達到高爐調(diào)控溫的需求。

2、建立爐溫閉環(huán)控制模型。通過對煉鐵各工序控制參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，建立數(shù)據(jù)庫，利用大數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進行分析，建立高爐爐溫控制模型，通過調(diào)節(jié)高爐的噴煤量，實現(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于爐溫的影響。

3、在建立模型過程中，不僅考慮了富氧量、噴煤量、風量、風溫等因素，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)測控制變量對于爐溫影響的真正內(nèi)在關(guān)系。

4、模擬爐內(nèi)物料實際情況，直觀展示高爐爐內(nèi)爐料信息，預(yù)測特殊物料到達風口、鐵口的時間，實現(xiàn)了高爐爐內(nèi)物料的跟蹤，及時、準確提供給高爐操作人員，減少爐況波動，促進爐況長期穩(wěn)定順行。

5、同時也認識到，爐溫控制模型是基于時間序列考慮，即考慮了各個變量焦比、富氧量、噴煤量、風量、風溫對于爐溫影響的時間滯后性的不同，當爐況異常時，系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果參考值并不大。

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

7、系統(tǒng)運行分為手動和自動兩種方式，區(qū)別在于“手動”方式是噴煤量由人工設(shè)定， “自動”方式是噴煤量由系統(tǒng)自動計算并給定。不論哪種方式，煤量的預(yù)測值一直都會輸出。

8、系統(tǒng)界面和趨勢數(shù)據(jù)如下。曲線數(shù)據(jù)可以進行自動統(tǒng)計，得出某段時間內(nèi)的最大值、最小值、平均值、偏差等。

系統(tǒng)主界面

煤量對比

煤量對比

15日數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4  效益分析

1、實施前效益分析：

高爐工長調(diào)節(jié)爐溫的依據(jù)包括看渣樣、看鐵水、看風口、計算綜合負荷等，人工操作存在著調(diào)節(jié)滯后、判斷偏差大、調(diào)劑不準確等問題，階段性引起爐況、爐溫波動。

2、實施后效益分析：

（1）系統(tǒng)研發(fā)后，實現(xiàn)了計算機自動控制，無需人工介入，減少人為失誤，全年無爐況失常事故，高爐關(guān)鍵指標明顯改善和進步，爐況保持長期穩(wěn)定順行狀態(tài)。

（2）通過開展高爐智能爐溫調(diào)控研究，4#高爐爐溫穩(wěn)定性提高，硅平均、硅達標率、硅偏差均明顯進步，達到了預(yù)期的目標。

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]達標率（0.20-0.45%）累計64.74%，比2021年提高了20.05%，1-10 月硅達標率呈上升趨勢。

[Si]偏差穩(wěn)定率提高，1-10月硅偏差累計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%，一級品率73.19%，比2021年提高30.56%，一二級品率、送煉鋼鐵水合格率均優(yōu)于2021年。

5  結(jié)束語

高爐是一個多變量、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)，爐料的自然運動等非常復(fù)雜，很多現(xiàn)象難以進行準確描述，過程控制涉及多個專業(yè)，加之受限于操作水平和原燃料等各種因素，使得實現(xiàn)對高爐工藝過程的精準控制絕非一朝一夕之力，必須有歷史數(shù)據(jù)做支撐，并對數(shù)據(jù)進行篩選和清理，結(jié)合先進的深度學(xué)習(xí)算法，才有可能建立一個置信度較好的模型，這是一個比較深刻的話題，所以該系統(tǒng)仍有待進一步研究和探討。