21世纪,随着社会的加速发展,节能降耗和可持续发展成为社会发展的主题之一。钢铁工业作为能耗大户,肩负了不可推卸的责任。目前国内钢铁行业与国外相比,炼铁生产过程的不稳定是造成能耗过大的一个重要原因,也是安全生产的巨大威胁。如何协调高炉炼铁的各个单元,确保高炉炼铁生产过程的稳定性,是钢铁行业进一步节能降耗的重要途径。高炉炼铁过程十分复杂,各个单元之间的物料流动相互影响,而且时间尺度各有不同,如何将不同单元串联起来,以最终达到相互协调的目的,并不容易。目前,对于高炉炼铁过程的局部建模和控制研究相对较多,但对于跨单元的整体建模研究还寥寥无几。针对目前存在的不足,本文主要选取高炉炼铁工艺中的气体流动过程为研究对象,将热风炉、高炉和TRT(透平余能回收装置)串联起来,进行相应的建模与研究。主要研究工作包括:1)以能量平衡和质量平衡为基础,分析了高炉炼铁气体流程中典型环节的特点,分别推导建立了热风炉、高炉和TRT的数学模型。并利用Matlab/Simulink中的子系统封装技术,设计和封装了各个模块,建立了高炉炼铁工艺中气体流程的仿真模块库,为以后的进一步仿真测试和控制研究提供了良好的平台。通过统一气体流程中的主要参数,可以将各个单元串联起来,便于从整体上分析不同单元对高炉炼铁产生稳定性的影响,从而为各个单元之间的协调优化提供帮助。2)利用上述所建立的高炉炼铁气体流程中主要环节的仿真模块库,结合实际工业状况,进行模型验证。并在此基础上进行多项仿真测试,分析各个部分的动态特性以及相互之间的关系,使各个单元之间的相互影响得以显现,从而能够为各个单元之间的相互协调提供更多依据,保证高炉炼铁的平稳运行。