烧结智能监测与优化控制系统_

烧结过程智能监测与优化控制系统技术方案

北京北科亿力科技有限公司

2015年3月

目录

1 需求分析 (1)

2 系统功能与控制目标 (2)

2.1 系统功能 (2)

2.2 控制目标 (2)

3 技术方案 (3)

3.1 设备管控 (3)

3.1.1 设备精度控制 (3)

3.1.2 设备运行监控 (4)

3.2 烧结过程优化控制系统 (4)

3.2.1 无扰换堆模型 (5)

3.2.2 配料计算模型 (6)

3.2.3 水分跟踪与控制模型 (7)

3.2.4 烧透点分析与控制模型 (8)

3.2.5 燃烧一致性控制模型 (8)

3.2.6 烧结过程热状态分析模型 (9)

3.3 成品质量管控系统 (11)

3.3.1 碱度分析与控制 (11)

3.3.2 亚铁分析与控制 (12)

3.4 精细化管理平台 (13)

3.4.1 能源及原料消耗 (13)

3.4.2 数据仓库 (13)

3.4.3 生产报表 (14)

3.4.4 数据采集 (14)

3.4.5 质量管理 (14)

4 烧结二级系统实现 (15)

4.1 硬件系统 (15)

4.2 建立数据库 (16)

4.3 开发软件系统 (16)

5 效益分析 (18)

6 设备清单与供货范围 (19)

1 需求分析

随着烧结设备的大型化和高炉对烧结矿质量要求的提高，烧结过程计算机控制技术的作用和成效更为显著，烧结自动控制水平已成为衡量烧结工艺水平的一个重要标志。近年来新建和大修改建的大中型烧结机都配置了计算机自动控制系统，但由于缺少品种齐全、性能优良的检测仪器仪表和必要的人工智能控制技术，我国的烧结自动控制系统与世界先进水平相比，在劳动生产率、生产成本、质量和能耗等方面仍存在着较大的差距。因此，如何利用烧结过程的全方位信息，采用先进的控制技术和优化方法，使整个烧结生产运行处于最优状态，仍是我国钢铁企业目前需要解决的关键问题之一。

烧结过程的控制非常复杂，它涉及到温度、压力、速度以及流量等大量物理参数，包括物理变化、化学反应、液相生成等复杂过程，以及气体在固体料层中的分布、温度场分布等多方面的问题。从控制的角度来看，烧结生产过程具有大滞后、多变量、强非线性以及强耦合性等特点，属于工艺流程长、控制设备大型化的连续复杂工业过程，传统的依靠人工“眼观—手动”的调节方法已经无法满足大型烧结设备的控制要求，需要更加精确和稳定的自动控制。

因此，为实现烧结过程稳定、提高烧结矿产量和质量以及降低能耗等目标，采用多种检测仪表和先进控制设备（计算机控制系统、集散控制系统、可编程序控制器），结合自动化技术、传统控制技术、智能控制技术、计算机技术、信息技术、网络通信技术，在实现生产过程自动化和稳定化的基础上，建立烧结过程智能优化控制系统，提高烧结过程控制的自动化、智能化、网络化水平，为企业取得显著地经济效益和社会效益。

2 系统功能与控制目标

2.1 系统功能

智能监测与优化控制系统主要由设备管控系统、过程优化控制系统、成品质量控制系统以及精细化管理平台四大部分组成，如图2-1所示。

智能监测与优化控制系统

设备管控过程优化控制成品质量管控精细化管理平台

设备精度控制设

备

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图2-1 智能优化控制系统主要功能

2.2 控制目标

智能监测与优化控制系统采用在线检测技术、自动控制技术以及数学模型等，通过与烧结工艺的完美结合，达到以下两个方面的目的：一是稳定烧结工艺参数，生产出化学成分稳定、粒度均匀、强度较好的烧结矿；二是最大限度地降低生产成本，提高劳动生产率，降低劳动强度。具体控制目标如下：

（1）精确控制混合料水分，控制精度±0.5%；

（2）减少烧结矿碱度波动，平均偏差≤0.05，提高碱度一级品率8%；

（3）提高亚铁稳定率，平均偏差≤0.5，FeO稳定率提高5%；

（4）固体燃料消耗节约1kg/t以上；

（5）返矿率降低3%以上。