【摘 要】
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近年来,社会对工业生产节能降耗的要求日益提高,钢铁行业作为高污染、高能耗、高排放行业,节能降耗、绿色化生产迫在眉睫。转炉单元是钢铁生产过程中的重要生产环节,提高转炉单元物质能量转换效率有利于实现钢铁企业能源高效利用。针对转炉单元能量优化问题,本文从转炉单元物质能量转换分析、能量预测以及能量优化等方面展开研究。论文以转炉为研究对象,根据转炉单元主要的物质能量转换定义了碳氧转换率。提出了基于模式分类的
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目“钢铁制造过程从单元到流程多尺度物质能量的高效转换与协同方法（51734004）”；
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近年来,社会对工业生产节能降耗的要求日益提高,钢铁行业作为高污染、高能耗、高排放行业,节能降耗、绿色化生产迫在眉睫。转炉单元是钢铁生产过程中的重要生产环节,提高转炉单元物质能量转换效率有利于实现钢铁企业能源高效利用。针对转炉单元能量优化问题,本文从转炉单元物质能量转换分析、能量预测以及能量优化等方面展开研究。论文以转炉为研究对象,根据转炉单元主要的物质能量转换定义了碳氧转换率。提出了基于模式分类的研究方法,将生产数据按照原料和钢种进行模式划分,并建立基于模式的转炉煤气产量预测模型。采用相关向量机作为基模型,并用实际数据进行测试,测试结果表明预测模型在相对误差在±5%以内的命中率达到了81.60%。针对转炉单元能量优化问题,提出了基于调控炉次耗氧量以及供氧强度的转炉单元能量优化模型。模型以提高碳氧转换率、缩短吹炼时间为优化目标,调控炉次耗氧量以及供氧强度,采用灰狼优化算法求解。并采用钢厂实际生产数据对优化模型进行测试,优化后的吹炼时间相较于优化前最多降低了9.94%,碳氧转换率相较于优化前最多提高了17.40%,结果表明优化模型能够达到提高转炉单元能量转换效率、缩短吹炼时间的目的。基于对转炉单元物质能量转换关系的研究开发了转炉单元能量转换功能模块。模块可实现对转炉生产的实时监控,并展示预测模型和优化模型的计算结果。同时,用户可通过转炉单元能量转换功能模块查询、下载转炉历史生产数据。本文从转炉单元能量优化问题出发,基于模式分类的研究方法建立了转炉煤气产量预测模型以及转炉单元能量优化模型。并通过实际数据对模型进行了测试,测试结果证明了所建立模型的有效性,可为钢厂生产操作提供参考。
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