[发明专利]一种面向节能减排的加热炉工艺参数寻优方法

说明书

本发明涉及一种面向节能减排的加热炉工艺参数寻优方法，该方法包括如下步骤：(1)获取大量加热炉运行样本数据；(2)以加热炉运行样本数据中的加热炉工艺参数为输入，吨钢能耗为输出构建加热炉能耗模型；(3)配置加热炉工艺参数范围；(4)利用加热炉能耗模型，以加热炉工艺参数范围作为优化作用域，吨钢能耗最低为优化目标进行优化计算，获取加热炉最优工艺参数。与现有技术相比，本发明算法简单、结果精确可靠。

技术领域

本发明涉及一种加热炉工艺参数寻优方法，尤其是涉及一种面向节能减排的加热炉工艺参数寻优方法。

背景技术

钢铁工业是我国的支柱产业，其经济效益和市场竞争力对我国国民经济和社会发展及国防建设有着重大影响。2011年我国粗钢产量已超过6.83亿吨，占世界总产量44.7％，连续15年世界产钢排名第一。同时，作为高耗能行业的典型，钢铁行业存在能耗高、生产成本高、资源消耗大、环境污染严重等问题。其能耗占全国工业总能耗的15％左右，所排放的废水和废气占14％，固体废弃物占16％左右，其节能减排的总体水平相比于发达国家的先进水平有很大的差距。

通常在钢材的总量中，除少数采用铸造和锻压等加工方法外，约90％以上的钢材都要经过轧制成材才能满足国民经济各部门的需要。在轧制生产中，必须将钢材加热到一定的温度，使其具有一定的可塑性，才能进行轧制，即便是采用冷轧工艺，也需要先对钢材进行热处理。为了钢材的加热，就需要使用各种类型的加热炉来满足轧制要求。加热炉是轧钢生产的主要耗能设备，其能耗占轧钢工序能耗的60％～70％，其任务是加热钢坯，使钢坯表面温度及内部温度分布满足轧制要求，不产生过热和过烧现象，加热温度均匀，尽量减少钢坯的氧化和脱碳，生产出质量可靠的成品钢材。加热炉加热的好坏直接影响到产量、质量、能耗等技术经济指标，其能耗占整个钢铁工业能耗的20％左右，直接影响钢铁工业的生产成本。我国冶金行业轧钢加热炉几千座，包括新建及改造的蓄热式加热炉，不同炉子的能耗水平差距明显，一般加热炉单耗高达70～80kgce/t，而蓄热式加热炉的单耗仅为30m3天然气/t，即37kgce/t，节能潜力巨大。随着近年来铁矿石和原煤价格的上涨，钢铁企业利润空间下降，因此降低加热炉能耗是轧钢节能、降耗的主要方向。同时，加热炉有大惯性、热滞后很大、非线性等基本特性，并具有复杂的结构体系和易于受到各方面因素的干扰，使得加热炉是具有未知性、随机性等不确定性的复杂设备。因此需要寻求一种加热炉工艺能耗模型的构建和参数寻优的方法，从而使加热炉在最低能耗状态下进行生产，可以提升钢铁企业节能减排整体水平。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种面向节能减排的加热炉工艺参数寻优方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种面向节能减排的加热炉工艺参数寻优方法，该方法包括如下步骤：

(1)获取大量加热炉运行样本数据；

(2)以加热炉运行样本数据中的加热炉工艺参数为输入，吨钢能耗为输出构建加热炉能耗模型；

(3)配置加热炉工艺参数范围；

(4)利用加热炉能耗模型，以加热炉工艺参数范围作为优化作用域，吨钢能耗最低为优化目标进行优化计算，获取加热炉最优工艺参数。

所述的加热炉工艺参数包括炉压、净环水入口温度、净环水出口温度、煤气流量总和、空气流量总、空燃比和混合煤气热值。

步骤(2)采用神经网络方法构建加热炉能耗模型，具体为：