熱風(fēng)爐是高爐鍛煉進(jìn)程中重要的熱交換設(shè)備。樹立熱風(fēng)爐焚燒操控模型的方針是完結(jié)焚燒進(jìn)程的自動(dòng)操控，其核心是優(yōu)化空燃比和煤氣流量的實(shí)時(shí)調(diào)整，確保焚燒進(jìn)程的高效、節(jié)能、安穩(wěn)，延長(zhǎng)熱風(fēng)爐使用壽數(shù)。

現(xiàn)在，我國(guó)絕大多數(shù)熱風(fēng)爐的焚燒操控首要仍是選用手動(dòng)操控，煤氣流量和空氣流量的巨細(xì)由人工憑經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)理，因而，供熱溫度動(dòng)搖較大，對(duì)熱風(fēng)爐的壽數(shù)也有很大影響，并形成煤氣的巨大糟蹋。國(guó)內(nèi)外熱風(fēng)爐的空燃比操控首要有傳統(tǒng)操控辦法、數(shù)學(xué)模型辦法、人工智能辦法。傳統(tǒng)操控辦法首要有份額極值調(diào)理法和煙氣氧含量串級(jí)份額操控法，但是因?yàn)椴荒芗皶r(shí)改變空燃比，不易完結(jié)熱風(fēng)爐的較佳焚燒，且測(cè)氧儀器本錢高、難以維護(hù)，因而，實(shí)踐使用作用不太理想；數(shù)學(xué)模型法能將換爐、送風(fēng)結(jié)合為一體，完結(jié)全閉環(huán)自動(dòng)操控，但因?yàn)闄z測(cè)點(diǎn)多，在生產(chǎn)條件不夠安穩(wěn)、配備水平較低的熱風(fēng)爐中不易完結(jié)；人工智能辦法首要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和含糊操控，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操控對(duì)熱風(fēng)爐焚燒進(jìn)程有極強(qiáng)的自學(xué)習(xí)才能，但抗干擾才能較弱，而含糊操控不需數(shù)學(xué)模型，有較強(qiáng)的抗干擾才能且易于完結(jié)，因而特別適用于熱風(fēng)爐這類難以確切描繪的非線性體系。

1熱風(fēng)爐焚燒操控體系

1．1熱風(fēng)爐的焚燒進(jìn)程

焚燒進(jìn)程對(duì)應(yīng)著蓄熱室的蓄熱進(jìn)程，它分為加熱期和拱頂溫度辦理期。在加熱期，蓄熱室拱頂?shù)臏囟群艿?，廢氣的熱量大部分被拱頂吸收，拱項(xiàng)的溫度上升迅速，蓄熱室中下部溫度則上升緩慢。當(dāng)拱頂溫度上升到必定值后，需求保持拱頂溫度維持在這個(gè)定值，干燥機(jī)此時(shí)拱頂幾乎不再吸收廢氣的熱量，而廢氣的熱量首要被蓄熱室中下部所吸收。從廢氣管道排出的廢氣，它的溫度比較低時(shí)，說(shuō)明熱風(fēng)爐的熱交換功率比較高，反之，熱交換功率比較低。因而，在拱項(xiàng)溫度到達(dá)必定值后，合理操控廢氣的溫度上升速率對(duì)熱風(fēng)爐的焚燒顯得特別重要。

1．2熱風(fēng)爐焚燒操控的基本思想

加熱期拱頂溫度的上升速率和進(jìn)入拱頂溫度辦理期廢氣溫度的上升速率，首要取決于焚燒進(jìn)程的空燃比和煤氣流量，一起還受煤氣、空氣質(zhì)量和壓力動(dòng)搖的影響。因而，完結(jié)熱風(fēng)爐焚燒進(jìn)程自動(dòng)操控的關(guān)鍵是隨著煤氣、空氣壓力和質(zhì)量的動(dòng)搖及熱風(fēng)爐焚燒狀況的改變對(duì)煤氣

流量和空氣流量進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，空氣流量的調(diào)整能夠轉(zhuǎn)化為對(duì)空燃比的調(diào)整。故在加熱期，能夠較大空氣流量進(jìn)行加熱，據(jù)此來(lái)調(diào)整適宜的煤氣流量或許以較大煤氣流量進(jìn)行加熱，并調(diào)整適宜的空燃比，迅速進(jìn)步拱頂溫度；抵達(dá)拱頂溫度辦理期，恰當(dāng)減小煤氣流量，并調(diào)整適宜的空燃比，確保拱頂溫度不變的情況下，進(jìn)步廢氣的升溫速率。熱風(fēng)爐焚燒操控體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

使用狀況辨識(shí)器能夠判斷熱風(fēng)爐是處于加熱期仍是拱頂溫度辦理期，并且盯梢判斷廢氣的溫度是否到達(dá)設(shè)定值，以此挑選不同焚燒階段的含糊操控器(FC)。

1．3加熱期較佳空燃比含糊操控器

此階段的較佳空燃比含糊操控器選用雙輸入單輸出的含糊操控結(jié)構(gòu)。選取加熱期拱項(xiàng)溫度的誤差e及其誤差改變率ec作為含糊操控器輸入量，輸出操控量為u，即空燃比調(diào)理增量。加熱期含糊操控器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

拱頂溫度的誤差和拱頂溫度的誤差改變率都分為7個(gè)等級(jí)：正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、負(fù)小(NS)、負(fù)中(NM)、負(fù)大(NL)?？杖急日{(diào)理增量劃分為7級(jí)：快速加大(PL)、中速加大(PM)、低速加大(PS)、不變(ZO)、低速減小(NS)、中速減小(NM)、高速減小(NL)。含糊操控規(guī)矩表。

1．4拱頂溫度辦理期較佳空燃比含糊操控器

此階段含糊操控器的操控目的是使辦理期拱頂溫度到達(dá)拱頂方針溫度，含糊操控器選用雙輸入單輸出的含糊操控結(jié)構(gòu)。將拱頂溫度誤差和溫升速率作為操控輸入，空燃比的調(diào)理增量U作為操控輸出，拱頂溫度誤差劃分為7個(gè)等級(jí)，溫度上升速率劃分為7個(gè)等級(jí)，空燃比調(diào)理增量分為7個(gè)等級(jí)。操控規(guī)矩與加熱期較佳空燃比含糊操控器的操控規(guī)矩相同。當(dāng)拱頂溫度到達(dá)拱頂方針溫度，轉(zhuǎn)入到辦理期較佳煤氣流量含糊操控器。

1．5拱頂溫度辦理期較佳煤氣流量含糊操控器

在確保拱頂溫度不變的情況下，辦理期應(yīng)盡量挑選空氣過(guò)剩系數(shù)大的條件進(jìn)行焚燒，從而取得較多的煙氣量，添加熱風(fēng)爐的蓄熱量。所以在辦理期煤氣量、空燃比都要調(diào)理。為了確保熱風(fēng)爐給高爐送風(fēng)開始時(shí)廢氣溫度正好到達(dá)設(shè)定值，在抵達(dá)拱頂溫度辦理期曾經(jīng)，以較大煤氣流量進(jìn)行加熱，以較快的時(shí)刻到達(dá)拱頂辦理溫度，進(jìn)入溫度辦理期，帶式干燥機(jī)在到達(dá)廢氣辦理溫度之前，都選用溫度辦理期較佳空燃比含糊操控器，在到達(dá)廢氣辦理溫度之后，以廢氣溫升速率作為操控量，較高廢氣溫度作為限制終點(diǎn)。含糊操控器以廢氣升溫速率誤差和誤差改變率作為操控輸入，煤氣流量調(diào)理增量作為操控輸出量。

2含糊操控器的熱風(fēng)爐焚燒體系的使用

含糊操控器實(shí)踐使用于熱風(fēng)爐焚燒體系中，還需求確認(rèn)含糊操控器輸入輸出量的論域規(guī)模，隸屬函數(shù)的選取，含糊操控器參數(shù)的確認(rèn)，解含糊化辦法及在焚燒初期何時(shí)發(fā)動(dòng)和停止含糊操控器的空燃比調(diào)理，即是拱頂溫度發(fā)生改變到什么程度才發(fā)動(dòng)含糊操控器的空燃比調(diào)理。空燃比的值能夠通過(guò)煙氣中的殘氧量來(lái)判斷是否適宜，因?yàn)闊绊斊诋?dāng)熱風(fēng)爐煙氣中殘氧的體積分?jǐn)?shù)保持在0．2％～0．8％時(shí)熱風(fēng)爐焚燒狀況良好。故能夠取0．6％作為操控方針，并把0．4％～0．8％作為穩(wěn)態(tài)操控區(qū)間，在此區(qū)間內(nèi)不進(jìn)行操控調(diào)理。當(dāng)煙氣殘氧的體積分?jǐn)?shù)低于0．4％或大于0．8％時(shí)發(fā)動(dòng)空燃比調(diào)理體系。

本模型嵌入到某鋼廠的WinCC監(jiān)控體系組態(tài)渠道的運(yùn)行環(huán)境和操作渠道，使用可與之相兼容的VisualC++語(yǔ)言進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)和焚燒模型程序的編寫，數(shù)據(jù)通訊選用依據(jù)OPC的技能，首要完結(jié)的功能是從WinCC監(jiān)控體系取得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)處理之后傳送給焚燒模型，從模型得到空燃比、煤氣流量增量轉(zhuǎn)化為對(duì)空氣調(diào)理閥和煤氣調(diào)理閥的操控，并下發(fā)到PLC，從而完結(jié)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操控，完結(jié)集散體系和使用軟件的無(wú)縫連接。

3仿真成果

用滯后的一階慣性環(huán)節(jié)的拉氏變換近似模擬熱風(fēng)爐的數(shù)學(xué)模型。確認(rèn)k及T的值，用Matlab進(jìn)行仿真，將含糊操控的焚燒體系和PID操控的焚燒體系的仿真曲線進(jìn)行對(duì)比。如圖3所示，圖3中實(shí)線為含糊操控的仿真曲線，虛線為PID操控的仿真曲線。含糊操控算法作用時(shí)，其超調(diào)量為σp=1．5％，調(diào)理時(shí)刻為ts=550s，PID操控算法作用時(shí)，其超調(diào)量為σp=4．1％，調(diào)理時(shí)刻為900s。由圖形曲線能夠看出，含糊操控優(yōu)于PID操控，含糊操控的響應(yīng)速度比較快，超調(diào)現(xiàn)象明顯減小。

4定論

含糊操控在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用電器等各個(gè)方面現(xiàn)已取得許多成功的使用，本文將其運(yùn)用于熱風(fēng)爐操控體系。依據(jù)熱風(fēng)爐自動(dòng)化操控的要求及熱風(fēng)爐焚燒操控的特性，考慮了國(guó)內(nèi)熱風(fēng)爐基礎(chǔ)自動(dòng)化的現(xiàn)狀對(duì)熱風(fēng)爐焚燒操控體系進(jìn)行了規(guī)劃。在體系中使用了含糊操控理論，并使用含糊操控技能設(shè)定較佳空燃比和煤氣流量，以到達(dá)較佳焚燒操控的目的。

本文規(guī)劃的較佳空燃比含糊操控器，觸及熱工參量少，對(duì)煤氣熱值、殘氧量的檢測(cè)不作要求，繞開了操控中的建模困難的問(wèn)題，通過(guò)仿真成果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐比較，可知此操控體系的魯棒性、快速性和操控精度都能取得較好的預(yù)期作用，在必定程度上彌補(bǔ)了熱風(fēng)爐操控的不足，進(jìn)步了燃料的使用率，節(jié)約能源，并且比選用傳統(tǒng)操控辦法的焚燒進(jìn)程更加安穩(wěn)，能安全平穩(wěn)地給高爐供給盡可能高溫的熱風(fēng)，不像依據(jù)熱風(fēng)爐數(shù)學(xué)模型的一些操控辦法對(duì)軟、硬件要求那樣高，投入本錢較低，合適熱風(fēng)爐自動(dòng)操控的要求。