一種焦爐自動加熱裝置及控制方法與流程
2024-04-14 11:53:05
1.本發明涉及焦爐自動加熱及控制方法裝置領域，具體是指一種焦爐自動加熱裝置及控制方法。
背景技術：
2.焦爐煉焦生產過程中，生產環境和生產條件出現變化時，需要對加熱制度和加熱煤氣流量要進行微調，傳統的焦爐加熱控制是由煉焦車間的工程師進行人工計算各焦爐加熱煤氣流量等加熱制度參數，由各焦爐煤氣組的操作人員執行。這種生產控制模式存在很多問題：人員流動頻繁，造成其經驗、水平高低不一；信息不完整，沒有數據支撐，只能做到估算，實現粗調；依賴一班二次的立火道溫度檢測，往往使焦爐加熱控制滯後，造成焦爐加熱控制頻繁；每個炭化室焦炭成熟情況在摘開爐門前不可預知，而是以固定的結焦時間安排出爐計劃，往往造成部分成熟度不太好的炭化室在摘門推焦時大量冒黑煙，造成環境汙染也降低了焦炭質量。此外，是否能夠精確控制火落時間對於焦炭質量影響較大。
3.為了解決上述技術問題，一種焦爐自動加熱裝置及控制方法成為整個社會亟待解決的問題。
技術實現要素：
4.為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種焦爐自動加熱裝置及控制方法，包括依次連接的多工況識別模塊、信息融合二次決策、模塊切換專家規則、立火道溫度多模式前饋專家控制、煤氣流量控制單元和焦爐；在所述煤氣流量控制單元和焦爐之間設置有調節閥和孔板流量計，在所述焦爐與煤氣流量控制單元之間設置有立火道溫度自組織模糊控制和在線實測火道溫度，所述煤氣流量控制單元、在線實測火道溫度、立火道溫度自組織模糊控制與焦爐與煤氣流量控制單元之間信號依次單向傳輸。
5.進一步地，還包括工況模式識別系統，多模式前饋控制系統、自組織模糊控制系統和後饋系統；所述工況模式識別系統，多模式前饋控制系統和自組織模糊控制系統信息依次單向傳輸。
6.進一步地，所述後饋系統包括自組織模糊控制系統、火落監控系統、直行溫度檢測系統和廢氣含氧量檢測系統，計算出反饋控制量，實現後饋精調。
7.進一步地，所述工況識別模塊包括單傳感器工況判斷和信息融合二次決策兩個部分組成，所述單傳感器工況判斷信息傳輸給信息融合二次決策。
8.進一步地，(1)由現場傳感器進行數據採集，將現場數據採集的信息傳輸給數據模塊進行特徵提取；
9.(2)提取後的特徵傳輸給1號～n號炭化室工況識別模塊進行分類決策；
10.(3)分類決策後的信息進行融合決策。
11.進一步地，所述工況包括以下幾種狀況：
12.(1)正常生產工況在這個工況下,按照生產計劃進行裝煤、推焦和檢修等操作。由
於生產計劃的編制已經考慮到推焦的均衡操作,因此儘管在這種狀態下有檢修,但是不會影響到生產的正常進行；
13.(2)停止推焦工況即在正常生產中,由於設備故障,被迫停止生產,並且停止時間較長,這時炭化室中的焦炭已成熟,並且隨著時間的推移,焦炭成熟的炭化室越來越多,焦爐整體溫度呈上升；
14.(3)等待推焦工況即當排除故障後,由於長時間沒有出焦,為了恢復正常生產,必須將需要出爐的炭化室中的焦炭進行處理,因此,處於結焦初期的炭化室很多,大部分炭化室處於吸熱的狀態,這時焦爐的整體溫度呈下降趨勢。
15.發明與現有技術相比的優點在於：
16.本發明提供的焦爐自動加熱專家系統及裝置通過採集、分析煉焦生產的各種條件因素變化量，通過多傳感器信息融合的二次決策方法識別整座焦爐的燃燒工況，基於相應的工況，通過多模式前饋控制系統計算焦爐加熱煤氣流量在不同工況下的前饋設定值，指導焦爐加熱控制及其最優化，進一步，為了抑制不確定性幹擾對焦爐溫度的影響通過自組織模糊控制系統實現了焦爐的均勻加熱的反饋補償控制。
附圖說明
17.圖1是荒煤氣溫度隨結焦時間變化的曲線圖；
18.圖2是基於二次決策的工況判斷的模塊圖；
19.圖3是焦爐自動加熱專家控制系統框圖。
具體實施方式
20.下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
21.結合附圖，對本發明進行詳細介紹。
22.本發明在具體實施時提供了一種焦爐自動加熱裝置及控制方法，包括依次連接的多工況識別模塊、信息融合二次決策、模塊切換專家規則、立火道溫度多模式前饋專家控制、煤氣流量控制單元和焦爐；在所述煤氣流量控制單元和焦爐之間設置有調節閥和孔板流量計，在所述焦爐與煤氣流量控制單元之間設置有立火道溫度自組織模糊控制和在線實測火道溫度，所述煤氣流量控制單元、在線實測火道溫度、立火道溫度自組織模糊控制與焦爐與煤氣流量控制單元之間信號依次單向傳輸。
23.作為本發明的進一步闡述，還包括工況模式識別系統，多模式前饋控制系統、自組織模糊控制系統和後饋系統；所述工況模式識別系統，多模式前饋控制系統和自組織模糊控制系統信息依次單向傳輸。
24.作為本發明的進一步闡述，所述後饋系統包括自組織模糊控制系統、火落監控系統、直行溫度檢測系統和廢氣含氧量檢測系統，計算出反饋控制量，實現後饋精調。
25.作為本發明的進一步闡述，所述工況識別模塊包括單傳感器工況判斷和信息融合二次決策兩個部分組成，所述單傳感器工況判斷信息傳輸給信息融合二次決策。
26.作為本發明的進一步闡述，(1)由現場傳感器進行數據採集，將現場數據採集的信息傳輸給數據模塊進行特徵提取；
27.(2)提取後的特徵傳輸給1號～n號炭化室工況識別模塊進行分類決策；
28.(3)分類決策後的信息進行融合決策。
29.作為本發明的進一步闡述，所述工況包括以下幾種狀況：
30.(1)正常生產工況在這個工況下,按照生產計劃進行裝煤、推焦和檢修等操作。由於生產計劃的編制已經考慮到推焦的均衡操作,因此儘管在這種狀態下有檢修,但是不會影響到生產的正常進行；
31.(2)停止推焦工況即在正常生產中,由於設備故障,被迫停止生產,並且停止時間較長,這時炭化室中的焦炭已成熟,並且隨著時間的推移,焦炭成熟的炭化室越來越多,焦爐整體溫度呈上升；
32.(3)等待推焦工況即當排除故障後,由於長時間沒有出焦,為了恢復正常生產,必須將需要出爐的炭化室中的焦炭進行處理,因此,處於結焦初期的炭化室很多,大部分炭化室處於吸熱的狀態,這時焦爐的整體溫度呈下降趨勢。
33.本發明的具體實施方式如下：
34.本發明系統自動採集參數變化情況，並自動依據專家系統規則進行多工況前饋控制和反饋控制，使焦爐熱工狀態穩定，消除依賴個人技術水平、能力、責任心的情況。
35.本發明系統自動採集參數變化情況，並自動依據專家系統規則進行多工況前饋控制和反饋控制，使焦爐熱工狀態穩定，消除依賴個人技術水平、能力、責任心的情況，從而能夠穩定和改善焦炭質量。
36.本發明採用焦爐自動加熱專家系統後，使爐組的加熱處於平衡狀態，使爐組的需熱量和能源的供給基本平衡，儘可能消除焦炭過火現象，從而達到節能的目的，上述系統具備更好的節能效果。
37.本發明採用焦爐自動加熱專家系統後，焦爐加熱控制穩定，可以實時預判焦炭成熟度，消除由於生焦帶來的推焦冒黑煙情況，還可以消除局部高溫帶來的焦爐煙氣nox上升現象，上述系統能夠保護環境。
38.本發明採用焦爐自動加熱專家系統後，焦爐組的爐溫均勻、穩定，焦餅成熟狀態好，推焦時，焦餅順利推出，不出現困難推焦，爐壁的溫度不會出現過高和過低的現象，從而使焦爐爐體壽命延長。
39.本發明採用焦爐自動加熱專家系統後，有利於操作人員、車間和厂部管理人員實時了解焦爐組的加熱系統及焦炭成熟情況可從計算機的畫面直接了解，有利於焦爐生產過程各個因素的判斷，及時作出處理意見，提高了焦爐生產的管理水平，也使焦爐管理數據化。
40.本發明系統由工況模式識別系統，多模式前饋控制系統和自組織模糊控制系統三部分組成；所述工況模式識別系統將炭化室中焦炭的成熟程度作為判斷焦爐生產狀態的主要因素,採用相關性分析技術分析每個傳感器的數據可靠性,根據分析結果和上升管荒煤氣的溫度數據識別單個傳感器所呈現的實時工況,然後使用多傳感器信息融合的二次決策方法分析出整座焦爐的當前燃燒工況。通過在線切換專家規則庫,多模式前饋控制系統針對不同的工況選擇相應的模式進行前饋控制。所述自組織模糊控制基於自組織模糊控制算法，計算出反饋調節控制值，實現後饋精調。該焦爐自動加熱專家控制系統通過採集、分析煉焦生產的各種條件因素變化量，計算焦爐加熱煤氣流量設定值，指導焦爐加熱控制及其最優化，實現了焦爐的均勻加熱的自動控制。
41.以上對本發明及其實施方式進行了描述，這種描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。總而言之如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。