【摘 要】
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焦炭质量对高炉炼铁生产的技术经济指标和企业效益具有重要影响,而炼焦行业作为高耗能行业,要想在激烈的市场竞争中生存与发展,在焦炭质量得到保证的前提下,必须最大程度的降低成
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焦炭质量对高炉炼铁生产的技术经济指标和企业效益具有重要影响,而炼焦行业作为高耗能行业,要想在激烈的市场竞争中生存与发展,在焦炭质量得到保证的前提下,必须最大程度的降低成本,最大限度的提高产能。但目前大部分的炼焦生产仅实现了基础自动化,且在炼焦过程中产生的大量数据未被合理利用,其生产过程中的各项指标还存在很大可优化空间。 本文以包钢6#焦炉为背景,根据焦炉炼焦工艺流程与操作要求,结合了炼焦生产过程中海量的历史数据,利用数据驱动的方法,从优化控制及节约能源角度,对焦炉火道温度的优化控制进行如下探索与研究: (1)根据焦炉炼焦历史数据,采用线性统计的方法,绘制了机侧火道温度与焦侧火道温度曲线图,分析了焦炉加热的现状;通过对焦炉煤气耗用量的分析,看出了该炼焦厂炼焦过程能源消耗的不稳定性,并分析了原因。由此得出结论:焦炉火道温度及其能耗都有极大可优化空间。 (2)对炼焦过程中的海量数据进行了数据预处理,其中包括数据采集、异常值剔除、缺失值补足及相关性分析,得出与下一时刻机侧火道温度相关性高度显著的六个变量,为火道温度的预测打下了基础;分别用BP神经网络,回声状态网络(ESN)以及Elman网络对火道温度预测进行建模,并在MATLAB环境下进行了仿真,对三个网络的仿真预测结果,误差百分比及网络性能进行了对比,结果表明,Elman网络比其他两个网络预测精度高,误差小,可以更好地为生产实践提供指导,为焦炉的优化控制提供良好的基础。 (3)分别设计了基于火道温度控制的启发式动态规划(HDP)及双启发式动态规划(DHP)控制模型。针对两种控制模型的特点分别搭建了模型网络、评价网络及执行网络,并在MATLAB环境下进行了仿真,结果表明,HDP控制方法及DHP都能够提高焦炉火道温度的稳定性,并且将各个量控制在一个合理的范围,验证了两种控制方法对于焦炉火道温度控制的有效性。将DHP控制结果与HDP控制方法进行比较,结果表明,DHP控制方法在火道温度控制中优于HDP控制方法,达到理论上对该过程进行优化控制的目的,为进一步的实时控制打下了基础。
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