精煉爐的製作方法

2023-05-25 02:03:51

本發明涉及冶金工業領域，更確切地說涉及一種精煉爐。

背景技術：

銅是國民經濟建設中具有重大戰略意義的原材料，而銅的再生性能優於其他金屬，因此廢雜銅已成為銅業生產中重要的原料來源。廢雜銅冶煉過程是將廢雜銅原料經冶煉後，生產出合格的陽極板；主要包括熔化、氧化、還原及澆鑄等4個流程。為了提高陽極板的質量，必須對冶煉過程中的爐膛負壓進行嚴格的控制。

廢雜銅冶煉工藝一般採用精煉爐，精煉爐包括設置在中間的燃燒爐以及對稱設置在燃燒爐兩側的反射爐，燃燒爐與兩個反射爐有連接通道。精煉爐承擔了熔化、氧化和還原等三個主要環節。其中，熔化、氧化過程是在燃燒爐內完成，還原過程在反射爐內完成。實際應用表明，燃燒爐內的負壓絕對值要大於反射爐內的負壓，同時由於工藝本身的要求，燃燒爐及反射爐的負壓不相同，這樣就出現三個爐膛內的負壓互不相同的問題。目前，大部分的廢雜銅冶煉的負壓控制都沒有實際有效的控制策略，一般都是通過設置多個引風機以及加大引風機的轉速，以保證爐體不「噴火」為目的，導致一方面生產出的陽極板的品質得不到保證；另一方面也增加了生產過程中的能耗，提高了生產成本。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，提供一種能準確控制燃燒爐和反射爐內壓力的精煉爐。

本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的精煉爐，包括燃燒爐以及若干設置在燃燒爐側面的反射爐，所述的燃燒爐連接有主通道，所述的主通道與每個反射爐上部之間設有輔通道，所述的主通道連通有抽風組件，所述的輔通道內均設有相配在輔通道內的閥門組件，所述的燃燒爐和反射爐內設有若干壓力檢測組件，所述的閥門組件與抽風組件連接有一控制閥門組件與抽風組件運行以將燃燒爐內壓力、反射爐內壓力均保持在設定範圍的控制組件。

優選的，所述的閥門組件包括轉動連接在輔通道內的閘門，所述的閘門轉動到一定位置時閘門的側邊緣均與輔通道內壁牴觸已將輔通道封閉。

優選的，所述的壓力檢測組件包括設置在燃燒爐內的第一檢測元件以及設置在反射爐內的第二檢測元件，所述的第二檢測元件設置於反射爐上部且遠離反射爐與輔通道連接處的位置。

採用以上結構後，本發明的精煉爐，與現有技術相比，具有以下優點：通過輔通道連接燃燒爐和反射爐，主通道連通有抽風組件，所述的輔通道內均設有相配在輔通道內的閥門組件，即通過一抽風組件控制3個爐內的壓力，節約能耗，由於燃燒爐內壓力、反射爐內壓力為無序變化，導致難以穩定燃燒爐內和反射爐內壓力，精煉爐內通過壓力檢測組件和控制器協同控制抽風組件和閥門組件變化以將燃燒爐內和反射爐內壓力維持在設定範圍內。

一種精煉爐內壓力控制方法，包括以下步驟：

S1、燃燒爐側面設有m個反射爐，控制器記錄：各個時刻下的燃燒爐內壓力A、反射爐內壓力值[B1-Bm]、抽風組件的運行值X、閥門組件的運行值[Y1-Ym]，燃燒爐內壓力A、反射爐內壓力值[B1-Bm]由檢測組件反饋；

S2、通過將Tn時刻下An、[B1-Bm]n、Xn、[Y1-Ym]n設置為輸入值以及將Tn+1時刻下An+1、[B1-Bm]n+1設置為輸出值並擬合多組得到用於預測下一時刻輸出值的預測模型Z；

S3、控制器設定燃燒爐內壓力以及反射爐內壓力值標準區域；控制器通過預測模型Z修正抽風組件的運行值X、閥門組件的運行值[Y1-Ym]將燃燒爐內壓力以及反射爐內壓力值位於標準區域內；

優選的，所述的步驟S2還包括以下步驟：Tn時刻下預測模型Z由Tn-c-Tn時刻內A、[B1-Bm]、X、[Y1-Ym]數值得到，c大於零且為自然數。

優選的，所述的步驟S2還包括以下步驟：當A、[B1-Bm]、X、[Y1-Ym]中任意一個的變化速率高於閾值時，c的值減小，當A、[B1-Bm]、X、[Y1-Ym]的變化速率均小於閾值時，c的值增大，c設有最大值以及最小值。

優選的，所述的步驟S2還包括以下步驟：預測模型Z由數量為c個輸入值與輸出值擬合得到，計算預測模型Z在Tn+1時刻的輸出值與實際值之間的差值d，預測模型Z在擬合Tn時刻的輸入值與實際值之後計算在Tn+1時刻的輸出值與實際值之間的差值e，當e≥d時，不將Tn時刻的輸入值與實際值更新至預測模型Z中，當e＜d時，將Tn時刻的輸入值與實際值更新至預測模型Z中並剔除距離Tn時刻最久的輸入值與輸出值。

優選的，所述的差值d大於閾值與/或差值d與差值e之間的差值大於閾值時，預測模型Z重新取在Tn-Tn-f時刻的輸入值和輸出值擬合。

優選的，所述的輸入值A設置權重數k，預測模型Z在擬合輸入值*A之後計算Tn時刻的輸出值與實際值之間的差值g，預測模型Z在擬合輸入值*A之後計算在Tn時刻的輸出值與實際值之間的差值h，當g≥h時，將設置為新的權重數，當g＜h時，將設置為新的權重數；同理得權重數k可分別設置在任意輸入值上。

採用以上結構後，本發明的精煉爐，與現有技術相比，具有以下優點：通過不建立線性模型，直接將多組輸入值和輸出值通過數據擬合的方式建立預測模型Z，即大大降低了對模型先驗知識的要求，尤其適合對模型未知的精煉爐內壓力控制過程的優化控制，且由於燃燒爐內壓力A以及反射爐內壓力值[B1-Bm]由於反應過程一直在無規則非線性的變化中，且由於燃燒爐以及反射爐內壓力變化使抽風組件與閥門組件實際運行於期望運行有一定無規則的偏差，即一直具備穩態誤差，通過直接擬合多組輸入值與輸出值之間建立預測模型Z能避免穩態誤差對控制精度的影響，使燃燒爐內和反射爐內壓力維持在較準確的範圍內。

附圖說明

圖1是本發明的精煉爐的結構示意圖。

圖中所示：1、燃燒爐；2、反射爐；3、主通道；4、輔通道；5、閥門組件；51、閘門；61、第一檢測元件；62、第二檢測元件。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

請參閱圖1所示，本發明的精煉爐，包括燃燒爐1以及若干設置在燃燒爐1側面的反射爐2，所述的燃燒爐1連接有主通道3，所述的主通道3與每個反射爐2上部之間設有輔通道4，所述的主通道3連通有抽風組件，所述的輔通道4內均設有相配在輔通道4內的閥門組件5，所述的燃燒爐1和反射爐2內設有若干壓力檢測組件，所述的閥門組件5與抽風組件連接有一控制閥門組件5與抽風組件運行以將燃燒爐1內壓力、反射爐2內壓力均保持在設定範圍的控制組件，通過輔通道4連接燃燒爐1和反射爐2，主通道3連通有抽風組件，所述的輔通道4內均設有相配在輔通道4內的閥門組件5，即通過一抽風組件控制3個爐內的壓力，節約能耗，由於燃燒爐1內壓力、反射爐2內壓力為無序變化，導致難以穩定燃燒爐1內和反射爐2內壓力，精煉爐內通過壓力檢測組件和控制器協同控制抽風組件和閥門組件5變化以將燃燒爐1內和反射爐2內壓力維持在設定範圍內。

所述的閥門組件5包括轉動連接在輔通道4內的閘門51，所述的閘門51轉動到一定位置時閘門51的側邊緣均與輔通道4內壁牴觸已將輔通道4封閉，通過一轉動的閥門可以控制輔通道4內的流通開口，通過流通開口的大小變化實現對氣流量的控制，即能改變精煉爐與燃燒爐1內的壓力，結構簡單可靠，且僅在變化的時候驅動，大大提高了流通開口的穩定性。

所述的壓力檢測組件包括設置在燃燒爐1內的第一檢測元件61以及設置在反射爐2內的第二檢測元件62，所述的第二檢測元件62設置於反射爐2上部且遠離反射爐2與輔通道4連接處的位置，通過將第二檢測元件62設置於反射爐2上部且遠離反射爐2與輔通道4連接處的位置能遠離反射爐2與輔通道4連接處，即可避免反射爐2與輔通道4連接處無序的壓力變化影響第二檢測元件62的檢測結果，且第二檢測元件62設置於反射爐2上部且遠離反射爐2與輔通道4連接處的位置位於反射爐2的折角處，即能較準確的反應反射爐2內平均壓力，使檢測結果能更為準確的反應反射爐2內壓力。

一種精煉爐內壓力控制方法，包括以下步驟：

S1、燃燒爐1側面設有m個反射爐2，控制器記錄：各個時刻下的燃燒爐1內壓力A、反射爐2內壓力值[B1-Bm]、抽風組件的運行值X、閥門組件5的運行值[Y1-Ym]，燃燒爐1內壓力A、反射爐2內壓力值[B1-Bm]由檢測組件反饋；S2、通過將Tn時刻下An、[B1-Bm]n、Xn、[Y1-Ym]n設置為輸入值以及將Tn+1時刻下An+1、[B1-Bm]n+1設置為輸出值並擬合多組得到用於預測下一時刻輸出值的預測模型Z；

S3、控制器設定燃燒爐1內壓力以及反射爐2內壓力值標準區域；控制器通過預測模型Z修正抽風組件的運行值X、閥門組件5的運行值[Y1-Ym]將燃燒爐1內壓力以及反射爐2內壓力值位於標準區域內；

通過不建立線性模型，直接將多組輸入值和輸出值通過數據擬合的方式建立預測模型Z，即大大降低了對模型先驗知識的要求，尤其適合對模型未知的精煉爐內壓力控制過程的優化控制，且由於燃燒爐1內壓力A以及反射爐2內壓力值[B1-Bm]由於反應過程一直在無規則非線性的變化中，且由於燃燒爐1以及反射爐2內壓力變化使抽風組件與閥門組件5實際運行於期望運行有一定無規則的偏差，即一直具備穩態誤差，通過直接擬合多組輸入值與輸出值之間建立預測模型Z能避免穩態誤差對控制精度的影響，使燃燒爐1內和反射爐2內壓力維持在較準確的範圍內。

所述的步驟S2還包括以下步驟：Tn時刻下預測模型Z由Tn-c-Tn時刻內A、[B1-Bm]、X、[Y1-Ym]數值得到，c大於零且為自然數，即通過取一直在更新的c組輸入值、輸出值為擬合預測模型Z的數值，即可以一直更新預測模型Z，且基於最新的數據能使預測模型Z更加準確的預測當下的情況。

所述的步驟S2還包括以下步驟：當A、[B1-Bm]、X、[Y1-Ym]中任意一個的變化速率高於閾值時，c的值減小，當A、[B1-Bm]、X、[Y1-Ym]的變化速率均小於閾值時，c的值增大，c設有最大值以及最小值，通過輸入值的變化率能推測實際模型的變化率，當模型的變化率高於閾值時，減少採樣數據，快速擬合預測模型Z，使預測模型Z能跟上實際模型的變化率，一定程度的加強預測模型Z的預測精度，當模型的變化率低於閾值時，增加採樣數據，準確擬合預測模型Z，使預測模型Z更加符合實際模型，加強了預測模型Z的預測精度。

所述的步驟S2還包括以下步驟：預測模型Z由數量為c個輸入值與輸出值擬合得到，計算預測模型Z在Tn+1時刻的輸出值與實際值之間的差值d，預測模型Z在擬合Tn時刻的輸入值與實際值之後計算在Tn+1時刻的輸出值與實際值之間的差值e，當e≥d時，不將Tn時刻的輸入值與實際值更新至預測模型Z中，當e＜d時，將Tn時刻的輸入值與實際值更新至預測模型Z中並剔除距離Tn時刻最久的輸入值與輸出值，即通過比較更新後或者不更新的情況下預測模型Z的精度來判斷是否更新，即通過判斷新的辨識模型是否能夠改進一步預測誤差來決定是否更新模型的控制策略，大大增加了預測模型Z的精度。

所述的差值d大於閾值與/或差值d與差值e之間的差值大於閾值時，預測模型Z重新取在Tn-Tn-f時刻的輸入值和輸出值擬合，通過閾值判斷預測模型Z在準確預測，當出現意外幹擾或等原因預測模型Z不精確時，可以直接放棄原有預測模型Z，重新擬合。

優選的，所述的輸入值A設置權重數k，預測模型Z在擬合輸入值*A之後計算Tn時刻的輸出值與實際值之間的差值g，預測模型Z在擬合輸入值*A之後計算在Tn時刻的輸出值與實際值之間的差值h，當g≥h時，將設置為新的權重數，當g＜h時，將設置為新的權重數；同理得權重數k可分別設置在任意輸入值上，由於機理模型具有明顯的物理意義，但是模型比較簡化，預測精度往往不高，而純數據驅動建模雖然有相對較高的擬合能力，但是沒有明顯物理意義，所得模型不具有可解釋性，外推泛化能力受限，基於以上原因，通過基於定性機理的數據驅動控制策略。即不需要過程的詳細機理過程，只需要對過程的輸入輸出變量做定性分析，得到主要變量之間的配對關係，通過調節輸入變量之間的權重，加大主要變量的權重係數，弱化次要變量或幹擾變量的影響，從而加快控制器收斂速度，提高預測模型Z的精度。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本發明思路下的技術方案均屬於本發明的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。