《面向指標最佳化的高爐布料過程建模與控制》是依託北京科技大學，由尹怡欣擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：面向指標最佳化的高爐布料過程建模與控制
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：尹怡欣
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼鐵工業是我國國民經濟的支柱，也是高耗能和高排放產業；高爐煉鐵能耗和排放占其主要部分。高爐煉鐵的布料過程是影響高爐指標最佳化最關鍵的環節，具有運行機理複雜、環境惡劣、關鍵參量檢測和指標最佳化控制困難的特點。本項目以布料控制為手段，以高爐順行和生產指標最佳化為目標，研究高爐布料過程建模、最佳化與控制的新理論與新方法。具體包括：分析高爐生產指標與高爐爐況、高爐爐況與布料參數之間的關聯性；高爐料面形狀與煤氣流分布的檢測與重建方法；高爐布料過程機理與數據驅動的混合動態建模方法；面向指標最佳化的爐況狀態診斷評價與最佳化設定方法；高爐連續運行間歇布料過程控制理論與方法；高爐布料過程可視化實時仿真驗證平台與套用系統設計。本項目研究將揭示生產指標和布料的關係，為高爐布料完全自動化和可視化奠定基礎，實現指標最佳化，提高節能減排效果，為複雜生產過程建模與控制提供新的理論、方法和技術，具有重要科學意義和廣闊套用前景。
結題摘要
鋼鐵工業是我國國民經濟的支柱，高爐煉鐵占鋼鐵工業能耗70%以上。高爐布料是影響生產指標關鍵環節，具有機理複雜、參量檢測、指標最佳化和自動控制困難的特點，是典型的複雜工業生產過程。項目以生產指標最佳化為目標，以布料過程料面形狀精準控制為手段，在料面的形狀和料層運動實時檢測與可視化、料面形狀特徵及料流運動模型構建、料面特徵和煤氣流分布以及爐況關聯關係、基於生產指標最佳化的最優料面設定、料面形狀的精準控制等方面進行了系統的研究，完成了研究內容，達到了研究目標，取得了如下創新成果： （1）提出並構建了面向指標最佳化的大型高爐布料過程建模與控制體系，為實現料面精準控制和布料過程自動化奠定了基礎； （2）研發了陣列、擺動和相控陣雷達料面檢測裝置，實現了高爐料面形狀的實時線上檢測，獲取了料層分布及運動數據，並實現了可視化； （3）提出並建立了高爐料面線形和環形特徵模型體系及建模方法，提出了基於料面形狀和溫度檢測的煤氣流分布模型，以及鐵水矽含量和煤氣利用率預測模型； （4）建立了完善的從料罐到料面的料流運動和料面形成的模型體系； （5）構建了多目標維度、多空間位置和多時間尺度的高爐生產過程指標體系，提出了基於鐵水質量、燃料消耗、高爐順行三大指標和料面特徵的關係模型，形成了面向指標最佳化的期望料面形成機制，並建立了從料面特徵到布料矩陣的映射方法； （6）提出了高爐連續運行間歇布料過程控制方法，實現了料面和煤氣流分布的精準控制； （7）設計並實現了高爐布料過程可視化實時仿真驗證平台與套用系統，該系統套用於寶武鋼鐵、南京鋼鐵和首鋼集團公司，取得了明顯的社會經濟效益。 這些成果為實現高爐布料過程可視化和自動化奠定了基礎，工業套用表明項目研究成果對高爐生產指標最佳化和節能減排有明顯效果，並為複雜生產過程建模與控制提供了創新性的方法和技術，具有重要的科學意義和套用前景。
