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烧结过程控制技术的发展
2011-07-27
烧结过程控制在总体上可分解为烧结矿化学成分的控制、烧结过程状态的控制和烧结能耗的控制三 个方面。烧结过程的动态复杂性和长时滞性,要求对烧结矿化学成分进行提前预报,并采用数学模型与知识 模型相结合的控制方法。烧结过程状态控制则必须综合考虑热状态的控制和透气性状态的控制;烧结过程状 态的影响因素多且相互制约,宜采用以知识模型为主的控制方法。专家系统、人工神经网络和模糊控制等人 工智能技术的应用已成为烧结过程控制的重要发展方向。
第 1 19 卷 第 3 期 999 年 9 月 矿 冶 工 程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol. 19 № 3 September 1999 ① 烧 结 过 程 控 制 技 术 的 发 展 王 海 东 , 邱 冠 周 , 黄 圣 生 ( 中 南 工 业 大 学 矿 物 工 程 系 ,湖 南 长 沙 410083) 摘 要 : 烧 结 过 程 控 制 在 总 体 上 可 分 解 为 烧 结 矿 化 学 成 分 的 控 制 、烧 结 过 程 状 态 的 控 制 和 烧 结 能 耗 的 控 制 三 个 方 面 。 烧 结 过 程 的 动 态 复 杂 性 和 长 时 滞 性 ,要 求 对 烧 结 矿 化 学 成 分 进 行 提 前 预 报 ,并 采 用 数 学 模 型 与 知 识 模 型 相 结 合 的 控 制 方 法 。 烧 结 过 程 状 态 控 制 则 必 须 综 合 考 虑 热 状 态 的 控 制 和 透 气 性 状 态 的 控 制 ;烧 结 过 程 状 态 的 影 响 因 素 多 且 相 互 制 约 ,宜 采 用 以 知 识 模 型 为 主 的 控 制 方 法 。 专 家 系 统 、人 工 神 经 网 络 和 模 糊 控 制 等 人 工 智 能 技 术 的 应 用 已 成 为 烧 结 过 程 控 制 的 重 要 发 展 方 向 。 关 键 词 : 烧 结 过 程 ; 控 制 ; 化 学 成 分 ; 烧 结 状 态 ; 烧 结 能 耗   铁 矿 石 烧 结 过 程 的 控 制 有 两 个 主 要 目 标 :一 是 操 学 成 分 控 制 系 统 。 该 系 统 根 据 物 料 平 衡 原 理 建 立 了 烧 结 矿 化 学 成 分 (CaO ,SiO2 ,MgO) 的 预 报 模 型 ,可 预 报 供 给 原 料 2 h 后 的 烧 结 矿 化 学 成 分 ,根 据 预 报 成 分 和 目 标 成 分 的 偏 差 ,计 算 混 合 料 最 佳 配 比 ,达 到 稳 定 成 分 作 的 稳 定 化 ,以 便 生 产 出 化 学 成 分 稳 定 、粒 度 均 匀 和 强 度 较 高 的 烧 结 矿 ;二 是 过 程 的 最 佳 化 ,以 便 最 大 限 度 地 降 低 生 产 成 本 。 [ 2 ] 从 过 程 控 制 的 角 度 来 看 ,烧 结 可 以 看 作 是 这 样 一 个 系 统 :一 定 的 原 料 参 数 和 操 作 参 数 作 用 于 设 备 参 数 的 目 的 。 但 因 预 报 模 型 涉 及 到 返 矿 和 铺 底 料 的 循 环 ,模 型 比 较 复 杂 ,运 算 量 大 ,且 在 进 行 控 制 时 未 考 虑 成 分 之 间 的 相 关 性 ,所 以 影 响 了 成 分 控 制 的 准 确 性 。 ( 统 称 为 工 艺 参 数 ) ,则 有 一 定 的 状 态 参 数 和 指 标 参 数 [ 3 ] 与 之 相 对 应 。 烧 结 生 产 的 目 的 就 是 通 过 调 整 原 料 参 数 、 操 作 参 数 和 设 备 参 数 ,使 状 态 参 数 和 指 标 参 数 最 优 。 状 态 参 数 反 映 了 烧 结 过 程 的 状 态 ,指 标 参 数 是 指 烧 结 矿 的 产 量 和 质 量 指 标 。 质 量 指 标 包 括 烧 结 矿 化 学 成 分 、物 理 性 能 和 冶 金 性 能 三 个 方 面 。 物 理 性 能 和 冶 金 性 能 主 要 通 过 调 整 烧 结 过 程 状 态 ,减 小 中 间 操 作 指 标 波 动 来 控 制 。 产 量 指 标 的 影 响 因 素 主 要 有 烧 结 过 程 的 透 气 性 、成 品 率 和 台 车 速 度 ,而 这 些 参 数 与 烧 结 过 程 状 态 的 控 制 有 关 。 烧 结 能 耗 主 要 与 固 体 燃 料 的 消 耗 有 关 。 因 此 ,烧 结 过 程 控 制 在 总 体 上 可 分 解 为 烧 结 矿 化 学 成 分 的 控 制 、烧 结 过 程 状 态 的 控 制 和 烧 结 能 耗 的 控 制 。 烧 结 矿 化 学 成 分 控 制 具 有 如 下 特 点 : ① 烧 结 矿 化 学 成 分 ( FeO ,S 除 外 ) 的 稳 定 主 要 受 原 料 参 数 的 影 响 ,与 状 态 参 数 关 系 不 大 ; ② 从 原 料 下 料 到 烧 结 成 成 品 矿 ,再 到 给 出 烧 结 矿 化 学 成 分 的 化 验 结 果 ,需 要 长 达 几 个 小 时 的 时 间 响 应 ,即 存 在 相 当 长 的 时 间 滞 后 ; ③ 工 艺 过 程 具 有 动 态 复 杂 性 和 时 变 特 性 ; ④ 烧 结 矿 化 学 成 分 之 间 有 很 大 的 相 关 性 ,一 种 成 分 发 生 变 化 会 引 起 其 它 成 分 的 改 变 ; ⑤ 控 制 烧 结 矿 化 学 成 分 相 当 复 杂 , 某 一 种 成 分 不 能 满 足 要 求 ,并 不 一 定 是 由 于 该 成 分 本 身 变 化 引 起 的 ,由 这 方 面 原 因 引 起 的 成 分 变 化 ,可 能 要 从 另 一 个 方 面 去 解 决 。 根 据 上 述 特 点 ,作 者 采 用 数 学 模 型 与 知 识 模 型 相 结 合 的 控 制 方 法 ,建 立 了 基 于 自 适 应 预 报 的 烧 结 矿 化 学 成 分 控 制 专 家 系 统 ,应 用 于 烧 结 生 产 的 离 线 控 制 ,使 烧 结 矿 的 化 学 成 分 合 格 品 率 和 一 级 品 率 分 别 提 高 了 1 %和 3 %。 1   烧 结 矿 化 学 成 分 的 控 制 烧 结 矿 碱 度 (R) 的 指 标 由 公 司 根 据 高 炉 生 产 情 况 决 定 ,其 它 成 分 的 指 标 则 由 烧 结 厂 根 据 烧 结 生 产 情 况 决 [ 1] 定 。 控 制 烧 结 矿 化 学 成 分 ,主 要 是 控 制 其 稳 定 性 。 目 前 ,国 内 外 大 部 分 烧 结 厂 主 要 是 通 过 控 制 原 料 场 和 配 料 系 统 来 实 现 对 烧 结 矿 化 学 成 分 的 控 制 。 但 由 于 原 料 化 学 成 分 和 水 分 含 量 等 因 素 的 随 机 波 动 ,工 艺 过 程 的 动 态 复 杂 性 、时 变 性 和 长 时 间 滞 后 性 ,很 难 做 到 准 确 控 制 。 烧 结 矿 化 学 成 分 波 动 大 是 当 前 炼 铁 原 料 的 一 个 突 出 问 题 。 此 外 ,基 于 神 经 网 络 的 烧 结 矿 化 学 成 分 超 前 预 [ 4 ] [5 ] 和 利 用 灰 色 系 统 建 模 预 测 烧 结 矿 化 学 成 分 ,也 取 得 了 较 好 的 效 果 。 报 2   烧 结 过 程 状 态 的 控 制 烧 结 过 程 状 态 主 要 包 括 透 气 性 状 态 和 热 状 态 (也 称 温 度 状 态 ) 。 同 时 ,由 于 烧 结 过 程 中 烧 结 后 的 返 矿 再 8 0 年 代 初 期 ,日 本 住 友 金 属 公 司 开 发 了 烧 结 矿 化 ① 收 稿 日 期 : 1999204227 第 一 作 者 男 讲 师 在 职 博 士 生 4 矿 冶 工 程 第 19 卷 次 被 用 作 烧 结 料 ,烧 结 过 程 的 状 态 还 与 其 返 矿 量 的 变 压 综 合 判 断 透 气 性 的 专 家 系 统 ,实 现 了 对 烧 结 料 层 透 气 性 的 准 确 判 断 ,改 善 了 料 层 透 气 性 ,使 烧 结 过 程 稳 定 化 密 切 相 关 。 [ 10 ] 2 11   烧 结 料 层 透 气 性 的 控 制 通 常 所 说 的 烧 结 料 层 透 气 性 包 括 原 始 料 层 透 气 性 率 提 高 4 % ,烧 结 矿 产 量 提 高 1 % 。 212   烧 结 过 程 热 状 态 的 控 制 和 烧 结 过 程 料 层 透 气 性 。 21211 加 热 曲 线 模 型 80 年 代 中 期 ,日 本 神 户 钢 铁 公 司 建 立 了 估 计 烧 结 料 层 热 状 态 的 数 学 模 型 ,研 究 了 操 作 条 件 、热 状 态 与 烧 结 矿 产 量 和 质 量 的 关 系 。 热 状 态 是 料 层 高 度 、台 车 速 度 、点 火 温 度 、料 层 密 度 、焦 粉 消 耗 、焦 粉 半 径 、水 分 和 透 气 性 指 数 等 操 作 参 数 的 线 性 表 达 式 ,通 过 调 整 操 作 参 数 使 实 际 热 状 态 与 目 标 热 状 态 一 致 ,目 标 热 状 态 定 义 为 1 100 ℃ 等 温 线 之 间 的 面 积 。 2 1111   原 始 料 层 透 气 性 的 控 制 原 始 料 层 透 气 性 ,也 就 是 点 火 前 的 料 层 透 气 性 。 它 决 定 于 原 料 的 物 理 化 学 性 质 、水 分 含 量 、混 合 制 粒 情 况 和 布 料 方 式 等 。 所 以 , 原 始 料 层 透 气 性 的 控 制 可 通 过 上 述 几 个 方 面 的 前 馈 控 制 得 以 实 现 。 其 控 制 的 关 键 在 于 料 层 透 气 性 的 准 确 测 定 。 在 意 大 利 钢 铁 公 司 和 日 本 新 日 铁 公 司 ,点 火 前 的 透 气 性 采 用 在 线 连 续 监 测 ,监 测 系 统 直 接 安 装 在 点 火 器 前 的 风 箱 上 ,透 气 性 指 数 采 用 在 恒 定 负 压 下 通 过 料 [ 11 ] 此 系 统 成 功 应 用 于 神 户 2 烧 结 机 。 在 日 本 住 友 金 属 公 司 鹿 岛 烧 结 厂 开 发 的 综 合 模 拟 模 型 中 ,加 热 曲 线 模 型 是 机 理 模 型 的 简 化 模 型 。 它 以 固 定 碳 、CaO 含 量 、水 分 含 量 、透 气 性 、负 压 和 料 层 厚 度 等 因 素 作 为 输 入 参 数 ,预 测 高 温 保 持 时 间 。 [ 6 ] 层 的 空 气 流 量 来 标 定 。 美 国 伯 利 恒 钢 铁 公 司 个 恩 斯 港 烧 结 厂 有 一 台 187 2 m 的 烧 结 机 。 料 层 透 气 性 测 量 仪 安 装 在 圆 辊 布 料 器 矿 槽 内 。 测 量 仪 的 工 作 原 理 是 往 混 合 料 中 喷 入 一 定 量 的 空 气 ,然 后 测 定 空 气 的 反 压 力 ,通 过 反 压 力 确 定 透 气 性 的 大 小 。 21212   烧 结 终 点 烧 结 终 点 的 位 置 一 般 通 过 调 整 烧 结 台 车 速 度 来 控 制 ,但 烧 结 工 艺 又 不 允 许 对 烧 结 机 速 进 行 频 繁 调 节 ,因 此 传 统 的 控 制 理 论 难 以 解 决 烧 结 终 [ 12 ] 日 本 住 友 金 属 公 司 鹿 岛 厂 开 发 的 铁 矿 石 综 合 模 拟 模 型 ,利 用 原 料 的 粒 度 组 成 、制 粒 水 分 和 料 层 中 的 视 密 点 的 自 动 控 制 。 采 用 模 糊 控 制 方 式 控 制 烧 结 终 点 是 一 种 有 益 的 尝 试 。 [ 7 ] 度 等 数 据 来 预 测 烧 结 前 的 料 层 透 气 性 。 由 于 直 接 测 量 烧 结 终 点 很 困 难 ,所 以 人 们 对 判 断 和 分 析 烧 结 终 点 的 方 法 做 了 许 多 研 究 。 概 括 起 来 有 以 下 几 个 方 面 : 奥 地 利 Gunther Straka 在 开 发 的 烧 结 机 机 速 过 程 控 制 模 型 中 提 到 ,混 合 料 透 气 性 可 用 点 火 罩 内 的 废 气 流 量 、料 层 厚 度 和 压 差 的 测 量 结 果 来 计 算 ,也 可 根 据 进 1) 废 气 温 度 判 断 法 。 这 是 最 常 用 的 烧 结 终 点 判 断 方 法 。 通 常 废 气 温 度 采 用 最 后 3 个 、4 个 或 5 个 风 箱 的 热 电 偶 来 监 测 ,并 使 烧 结 操 作 的 最 高 温 度 控 制 在 倒 数 第 2 个 风 箱 上 。 然 而 由 于 料 层 不 均 匀 和 漏 风 等 不 良 因 素 的 影 响 ,会 出 现 废 气 温 度 测 定 值 不 准 确 ,判 断 的 烧 结 终 点 失 真 等 问 题 。 [ 8 ] 入 料 层 内 空 气 流 量 的 测 定 值 来 确 定 。 2 1112   烧 结 过 程 料 层 透 气 性 的 控 制 烧 结 过 程 料 层 透 气 性 就 是 点 火 后 的 烧 结 料 层 透 气 性 。 随 着 烧 结 过 程 的 进 行 ,料 层 的 透 气 性 会 发 生 急 剧 的 变 化 ,因 此 烧 结 过 程 料 层 透 气 性 是 烧 结 控 制 操 作 最 为 重 要 的 指 标 。 日 本 川 崎 钢 铁 公 司 从 80 年 代 初 开 始 致 力 于 烧 结 操 作 指 导 系 统 (OGS) 的 研 究 与 开 发 。 他 们 认 为 ,在 烧 结 生 产 中 ,要 获 得 高 的 生 产 率 和 产 品 质 量 ,必 须 控 制 烧 结 料 层 的 透 气 性 及 热 值 水 平 。 OGS 首 先 根 据 输 入 的 烧 结 料 层 透 气 性 阻 力 、烧 结 终 点 、废 气 负 压 、废 气 温 度 、 废 气 流 量 、风 箱 处 最 高 温 度 和 冷 却 机 排 风 温 度 等 参 数 , 综 合 评 定 透 气 性 ,再 根 据 评 定 的 透 气 性 及 有 关 产 量 和 质 量 数 据 (产 量 、落 下 指 数 、烧 结 成 品 中 - 5 mm 的 含 量 、还 原 粉 化 率 、返 矿 率 、氧 化 亚 铁 含 量 等 ) ,进 行 综 合 判 断 以 决 定 操 作 变 量 (台 车 速 度 、料 层 厚 度 、焦 炭 配 比 、 主 抽 风 机 阀 门 开 度 及 混 合 料 水 分 和 动 作 范 围 ) 。 通 过 实 现 烧 结 过 程 的 标 准 化 和 自 动 化 ,使 料 层 透 气 性 及 烧 有 些 烧 结 厂 ,为 了 消 除 台 车 的 横 向 温 度 差 ,在 每 个 风 箱 上 进 行 多 点 测 量 ,以 当 时 的 平 均 温 度 来 表 示 。 该 装 置 结 合 法 国 钢 铁 研 究 院 的 模 型 已 应 用 于 索 拉 克 福 斯 厂 。 对 具 有 圆 辊 布 料 器 设 备 的 新 型 烧 结 厂 来 说 ,烧 结 机 横 向 温 度 的 偏 差 可 通 过 调 节 布 料 器 闸 板 的 位 置 进 行 控 制 ,这 样 可 使 台 车 上 的 混 合 料 密 度 更 均 匀 ,终 点 更 准 确 。 2) 废 气 成 分 判 断 法 。 烧 结 废 气 成 分 的 变 化 是 烧 结 过 程 中 碳 的 燃 烧 、铁 氧 化 物 的 还 原 和 氧 化 、熔 剂 的 分 解 等 反 应 的 不 同 发 展 程 度 的 结 果 。 因 此 ,可 以 利 用 废 气 成 分 及 其 变 化 来 判 断 烧 结 过 程 的 进 行 程 度 。 埃 及 的 沙 拉 比 M E H 等 人 提 出 用 废 气 成 分 比 φ ( CO2 ) / [ 13 ] φ (CO) 达 到 最 高 值 的 时 间 来 确 定 烧 结 终 点 。 意 大 [ 9 ] 2 结 矿 质 量 稳 定 。 利 冶 金 公 司 西 尼 加 利 亚 烧 结 厂 在 168 m 烧 结 机 台 车 下 的 风 箱 中 采 集 和 分 析 废 气 样 ,通 过 建 立 统 计 模 型 来 确 定 烧 结 终 点 。 意 大 利 钢 铁 公 司 热 那 亚 厂 建 立 了 废 气 作 者 针 对 我 国 烧 结 生 产 实 际 ,根 据 烧 结 生 产 经 验 , 建 立 了 通 过 垂 直 烧 结 速 度 、烧 结 终 点 预 报 值 和 主 管 负 第 3 期 王 海 东 等 : 烧 结 过 程 控 制 技 术 的 发 展 5 成 分 比 φ (CO) / (φ (CO) + φ (CO2) ) 和 烧 结 终 点 的 关 系 ,通 过 分 析 废 气 成 分 ,控 制 台 车 速 度 ,使 烧 结 终 点 的 制 分 道 闸 门 的 开 度 和 碳 含 量 ,以 改 善 成 品 率 和 烧 结 矿 质 量 。 [ 14 ] 波 动 降 低 215 % ) 负 压 法 。 根 据 抽 风 负 压 或 通 过 料 层 的 风 量 来 。 日 本 钢 管 公 司 京 滨 钢 铁 厂 研 制 出 一 种 烧 结 料 层 热 状 态 控 制 系 统 。 该 系 统 提 出 了 描 述 烧 结 料 层 热 状 态 的 新 指 标 ——— 烧 结 废 气 温 度 上 升 点 (BRP) ,替 代 了 通 常 采 用 的 B TP。 它 包 括 两 个 子 系 统 :一 个 是 烧 结 料 层 横 向 热 状 态 控 制 系 统 ,通 过 控 制 布 料 密 度 的 横 向 分 布 来 实 现 BRP 的 台 车 宽 度 方 向 的 均 匀 分 布 ;另 一 个 是 烧 结 料 层 纵 向 热 状 态 控 制 系 统 ,通 过 控 制 台 车 速 度 使 BRP 3 判 断 烧 结 终 点 也 是 一 种 常 见 的 监 测 烧 结 终 点 的 方 法 。 埃 及 的 沙 拉 比 M E H 等 人 得 出 了 废 气 负 压 随 烧 结 时 间 的 变 化 曲 线 。 随 着 烧 结 过 程 的 进 行 ,抽 风 负 压 大 幅 度 下 降 ,并 在 烧 结 过 程 完 结 后 大 体 保 持 不 变 ,因 此 ,可 以 用 抽 风 负 压 趋 于 稳 定 状 态 的 时 间 来 确 定 烧 结 终 点 。 [ 19 ] 4 ) 预 报 法 。 根 据 最 后 几 个 风 箱 的 废 气 温 度 来 判 在 烧 结 机 长 度 方 向 上 的 位 置 保 持 稳 定 。 断 烧 结 终 点 ,在 时 间 上 是 滞 后 的 ,这 势 必 影 响 烧 结 终 点 乃 至 整 个 烧 结 过 程 的 稳 定 控 制 。 所 以 提 前 预 报 烧 结 终 点 是 必 要 的 。 日 本 川 崎 钢 铁 公 司 水 岛 厂 开 发 了 诊 断 型 烧 结 操 作 控 制 专 家 系 统 。 它 具 有 烧 结 终 点 控 制 、设 备 保 护 、生 产 率 控 制 及 质 量 控 制 等 功 能 ,其 中 ,烧 结 终 点 日 本 神 户 钢 铁 公 司 开 发 了 采 用 人 工 神 经 网 络 的 烧 结 热 状 态 控 制 系 统 ,根 据 安 装 在 台 车 箅 条 下 的 25 个 测 温 装 [ 20] 置 测 得 的 温 度 ,用 神 经 网 络 方 法 判 断 烧 结 热 状 态 213   返 矿 的 控 制 。 1986 年 8 月 日 本 钢 管 公 司 福 山 钢 铁 厂 首 次 将 模 糊 控 制 理 论 引 入 返 矿 控 制 ,控 制 过 程 比 由 最 熟 练 的 操 作 者 进 行 控 制 更 加 平 衡 和 连 续 。 返 矿 槽 位 偏 差 从 12 %减 少 到 4 % ,生 产 1 t 烧 结 矿 的 返 矿 量 减 少 大 约 2 ( B TP) 管 理 功 能 包 括 正 常 B TP 管 理 功 能 和 非 正 常 B TP 管 理 功 能 。 正 常 B TP 管 理 包 括 实 际 B TP 管 理 周 期 为 1 min) 和 预 测 B TP 管 理 (周 期 为 5 min) 。 通 ( [ 21 ] 常 用 预 测 B TP 进 行 B TP 的 控 制 。 当 由 于 急 剧 的 外 部 干 扰 等 原 因 使 实 际 B TP 超 过 正 常 管 理 范 围 时 ,要 立 刻 根 据 实 际 B TP 管 理 进 行 控 制 。 B TP 预 测 值 包 括 长 期 预 测 值 和 短 期 预 测 值 。 长 期 预 测 值 是 由 原 料 透 气 性 确 定 的 (提 前 约 30 min) ,短 期 预 测 值 是 由 温 度 上 升 点 的 风 箱 温 度 确 定 的 (提 前 约 10 min) ,预 测 方 法 都 采 用 自 kg 。 据 日 本 钢 管 公 司 宣 布 ,该 公 司 福 山 厂 4 号 烧 结 [ 22 ] 。 这 是 世 界 上 第 一 套 无 人 操 作 机 已 实 行 无 人 操 作 的 烧 结 机 。 1990 年 1 月 日 本 神 户 钢 铁 公 司 神 户 厂 开 发 了 返 矿 率 模 糊 控 制 系 统 。 它 采 用 模 糊 推 理 方 法 评 价 和 控 制 返 矿 槽 料 位 ,减 少 返 矿 比 的 波 动 。 当 返 矿 槽 料 位 超 过 上 限 或 低 于 下 限 时 ,该 系 统 可 发 出 恢 复 正 常 料 位 指 令 ; 当 需 要 调 整 料 位 时 ,则 通 过 计 算 “ 返 矿 — 成 品 率 ”指 数 求 出 返 矿 比 控 制 量 。 该 系 统 的 应 用 使 返 矿 率 的 变 化 降 低 ,成 品 率 提 高 1 %。 [ 15 ] 回 归 模 型 。 美 国 的 Corson Richard C 提 出 ,烧 结 终 点 位 置 也 可 用 前 馈 的 方 法 控 制 。 在 靠 近 烧 结 机 中 部 的 风 箱 上 安 装 几 个 (通 常 是 3 个 ) 热 电 偶 ,以 监 视 废 气 温 度 开 始 上 升 点 处 的 温 度 , 这 点 在 烧 结 机 上 的 位 置 略 超 过 机 长 的 一 半 ,这 实 际 上 也 是 根 据 废 气 温 度 开 始 上 升 处 的 温 度 3   烧 结 能 耗 的 控 制 [ 16 ] 来 预 报 烧 结 终 点 。 烧 结 生 产 的 能 耗 约 占 钢 铁 生 产 总 能 耗 的 6 %~ 韩 国 的 Cho B K等 人 认 为 ,与 采 用 在 最 高 温 度 区 域 得 到 的 数 据 相 比 ,采 用 在 拐 点 前 区 域 的 这 些 温 度 数 据 作 7 % ,其 中 约 有 80 %来 自 固 体 燃 料 的 燃 烧 。 所 以 ,控 制 混 合 料 燃 料 比 的 波 动 ,对 稳 定 烧 结 能 耗 和 烧 结 矿 质 量 , 降 低 生 产 费 用 都 有 重 要 意 义 。 [ 17] 为 分 道 闸 板 控 制 参 数 ,可 使 时 间 滞 后 大 大 缩 小 。 作 者 在 进 行 烧 结 过 程 控 制 专 家 系 统 的 研 究 中 也 发 现 ,在 烧 结 生 产 正 常 ,烧 结 终 点 稳 定 时 ,风 箱 温 度 曲 线 的 拐 点 (称 为 正 常 拐 点 ) 稳 定 在 某 一 风 箱 处 ,该 风 箱 处 的 温 度 (称 为 正 常 拐 点 温 度 ) 稳 定 在 一 定 范 围 内 ;当 烧 结 终 点 变 化 时 ,正 常 拐 点 温 度 也 随 之 而 变 化 。 所 以 ,根 据 正 常 拐 点 温 度 和 烧 结 终 点 状 态 ,可 以 实 现 对 烧 结 终 操 作 人 员 常 用 2 种 方 法 来 判 断 燃 料 用 量 是 否 过 剩 或 不 足 : ① 成 品 检 验 结 果 ; ② 卸 矿 端 的 观 察 结 果 。 由 于 检 测 上 的 时 间 滞 后 和 观 察 中 人 为 因 素 的 影 响 ,难 以 实 现 准 确 控 制 。 日 本 川 崎 钢 铁 公 司 千 叶 厂 在 No13 和 No14 烧 结 机 上 开 发 了 烧 结 能 耗 控 制 系 统 (SECOS) 。 SECOS 是 根 据 碳 燃 烧 量 (RC) 和 炽 热 区 面 积 比 ( HZR) 两 个 变 量 来 判 断 烧 结 热 量 波 动 ,从 而 自 动 控 制 焦 粉 配 比 。 RC 和 HZR 每 5 min 计 算 一 次 ,根 据 计 算 值 与 目 标 值 的 偏 差 ,分 7 个 等 级 来 评 价 烧 结 状 态 。 然 后 根 据 按 不 同 等 级 编 成 的 调 整 矩 阵 来 综 合 评 价 烧 结 热 量 的 过 剩 或 不 足 ,以 综 合 评 价 结 果 为 基 础 计 算 适 宜 的 焦 粉 配 [ 18 ] 点 的 定 性 预 报 。 2 1213   烧 结 过 程 热 状 态 综 合 判 断 法 韩 国 浦 项 钢 铁 公 司 光 阳 厂 采 用 安 装 在 风 箱 内 的 热 电 偶 和 在 机 尾 卸 料 区 安 装 的 CCD 摄 像 机 ,实 时 观 测 在 烧 结 机 台 车 宽 度 和 长 度 方 向 上 的 温 度 变 化 ,综 合 判 断 料 层 内 的 热 状 态 ,控 6 矿 冶 工 程 第 19 卷 [ [ [ [ 4]   郭 文 军 , 王 福 利 , 李 明 忠 . 烧 结 球 团 , 1997 , 22(5) : 7~ 10 5]   蒋 大 军 , 唐 炜 . 烧 结 球 团 , 1998 , 23(5) : 27~ 31 比 ,作 为 下 一 级 DDC 控 制 的 设 定 值 输 出 。 1986 年 ,千 叶 厂 利 用 该 系 统 对 焦 粉 配 比 进 行 全 面 自 动 控 制 ,对 降 低 烧 结 矿 质 量 的 波 动 和 提 高 成 品 率 起 到 了 很 好 的 作 用 。 6]   Dawson P R. Ironmaking and Steelmaking , 1993 , 20(2) : 155~ 156 7 ] Kawaguchi Takazo , Yoshinaga Mayumi , Ichidata Minoru , et al . Ironmaking Proceedings , 1989 , 46 : 99~ 106 4   结 语 [ [ 8 ] Günther Straka. Metallurgical Plant and Technology International , 992 , (5) : 78~ 80 1 ) 烧 结 过 程 控 制 在 总 体 上 可 分 解 为 烧 结 矿 化 学 成 分 的 控 制 、烧 结 过 程 状 态 的 控 制 和 烧 结 能 耗 的 控 制 。 ) 烧 结 矿 化 学 成 分 控 制 主 要 是 控 制 其 稳 定 性 。 1 9 ]Watanabe Minoru , Sasaki Yutaka , Sugawara Minoru , et al . In : 4 1 th International Symposium on Agglomeration. Tornto , Canada , 2 985. 147~ 152 鉴 于 工 艺 过 程 的 动 态 复 杂 性 和 时 变 特 性 以 及 烧 结 矿 化 学 成 分 的 相 关 性 ,应 对 烧 结 矿 化 学 成 分 进 行 提 前 预 报 , 并 采 用 数 学 模 型 与 知 识 模 型 相 结 合 的 控 制 方 法 。 [ 10]   范 晓 慧 , 王 海 东 , 黄 天 正 , 等 . 烧 结 球 团 , 1998 , 29(2) : 13~ 15 [ 11] Tamura N , Konishi M , Morita T , et al . In : IFAC Automation in Mining , Mineral and Metal Processing. Tokyuo , Japan , 1986. 203 ~ 208 3 ) 烧 结 热 状 态 和 透 气 性 状 态 密 切 相 关 ,它 们 都 是 [ [ [ 12]   魏 峻 青 . 烧 结 球 团 , 1998 , 23(5) : 44~ 46 影 响 烧 结 矿 产 量 和 质 量 指 标 的 主 要 因 素 ,因 此 烧 结 过 程 状 态 的 控 制 必 须 综 合 考 虑 热 状 态 的 控 制 和 透 气 性 状 态 的 控 制 。 烧 结 过 程 状 态 的 影 响 因 素 多 且 各 影 响 因 素 之 间 相 互 制 约 ,宜 采 用 以 知 识 模 型 为 主 的 控 制 方 法 。 13]   沙 拉 比 M E H , 等 . 国 外 烧 结 球 团 , 1989 , (2) : 26~ 29 14]   Errigo V , Riccardi C , Scarton A , et al . In : 4th International Sysmposium on Agglomeration. Toronto , Canada , 1985. 153 [15]   深 川 卓 美 , 井 山 俊 司 , 等 . 川 崎 制 铁 技 报 , 1991 , 23 (3) : 203~ 2 09 4 ) 专 家 系 统 、人 工 神 经 网 络 和 模 糊 控 制 等 人 工 智 [ [ 16] Corson Richard C. 烧 结 球 团 , 1984 , 9(5) : 97~ 108 能 技 术 已 在 烧 结 过 程 控 制 中 得 到 不 同 程 度 的 成 功 应 17]   Cho B K, Ri D W , Kim R D , et al . 见 : 周 取 定 , 张 济 中 , 张 志 用 ,使 烧 结 过 程 控 制 水 平 提 高 到 了 一 个 新 的 阶 段 。 刚 , 等 译 . 第 六 届 国 际 造 块 会 议 论 文 选 . 北 京 : 中 国 金 属 学 会 , 994. 441~ 454 5 ) 烧 结 能 耗 的 控 制 主 要 是 控 制 固 体 的 燃 料 消 耗 ,实 1 现 有 效 控 制 的 关 键 是 准 确 判 断 燃 料 用 量 的 过 剩 与 不 足 。 [18]   Wang Haidong , Jiang Bo. Journal of Central South University of Technology , 1999 , 6(1) : 41~ 43 [ 19]   Michinori Hattori , Hiroshi Fukuyo , Takashi Wada , et al . N KK 技 报 , 1992 , (138) : 8~ 15 参 考 文 献 [ 20] Matsuta K. 见 :周 取 定 , 张 济 中 , 张 志 刚 , 等 译 . 第 六 届 国 际 造 块 会 议 论 文 选 . 北 京 : 中 国 金 属 学 会 , 1994. 427~ 453 [ [ 1]   刘 学 文 . 见 :第 三 届 全 国 炼 铁 精 料 会 论 文 集 ,1992. 39~ 43 2]   Hamada K, Matoba Y, Marai T , et al . Revue de Métallurgie2CIT , [21]   Iwamoto Munetake , Hashimoto Koukichi , Inaba Mamoru , et al . Transactions ISIJ , 1988 , 28(5) : 341~ 344 1 987 , (5) : 409~ 419 [ 3]   范 晓 慧 , 王 海 东 , 黄 天 正 ,等 . 烧 结 球 团 , 1997 , 22(4) : 1~ 3 [22]   佚 名 . 烧 结 球 团 , 1997 , 22(3) : 49 Advances in Control Techniques for Sintering Process WAN G Hai2dong ,QIU Guan2zhou , HUAN G Sheng2sheng ( Dept. of Mineral Engineering , Central South U niversity of Technology , Changsha 410083 , China) Abstract : Generally , sintering process control consists of sinter chemical composition control , sintering process state control and sintering energy2consumption control. In view of its complexity in dynamic state and long time2delays in sintering process , sinter chemical composition should be predicted in advance and controlled by the method utilizing both mathematical model and knowledge model. For the sintering process state , comprehensive consideration must be given to both its thermal state and permeability. The factors affecting the sintering process state are more and restrain each other , and therefore knowledge model should be used as a main control method. The application of artificial in2 tellingence techniques , such as expert system , neural network and fuzzy control , has been a major way forward for sinter process control techniques. Key words : sintering proces ; control ; chemical composition ; sintering stete ; sintering energy2consumption
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