教育廳項(xiàng)目驗(yàn)收150噸轉(zhuǎn)爐微差壓項(xiàng)目申報匯報材料課件

轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收技術(shù)的研究與應(yīng)用

安徽省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目

2009年9月5日安徽工業(yè)大學(xué)主要內(nèi)容一、項(xiàng)目概況二、研究現(xiàn)狀三、研究工作進(jìn)展情況四、應(yīng)用情況及相關(guān)成果1.課題背景及意義背景課題來源：①省教育廳自然科學(xué)研究計劃項(xiàng)目(2007.1-2008.12)②寶鋼梅山煉鋼廠煙氣凈化與煤氣回收系統(tǒng)改造項(xiàng)目(2007.9-2009.2)③2008年馬鞍山市科技計劃項(xiàng)目(2008.1-2009.12)

④與馬鋼第二鋼軋總廠產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目(2008.10-2010.3)

意義

①保護(hù)環(huán)境：減小煙氣排放量，降低污染

②能源利用：減少爐口燃燒量、提高煤氣回收品質(zhì)和效率、實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼冶金行業(yè)是造成工業(yè)有害氣體排放較為嚴(yán)重的部門，其廢氣污染源集中在煉鐵、煉鋼、燒結(jié)、焦化等冶煉工業(yè)窯爐。轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝中產(chǎn)生的煙氣含有大量的CO和金屬粉塵,如果不加以回收和控制排放,不但會嚴(yán)重污染環(huán)境,同時也浪費(fèi)了大量能源。目前國內(nèi)煉鋼企業(yè)的轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收系統(tǒng)由于部分技術(shù)裝備及控制方法比較落后，造成爐口煙氣壓力波動較大、調(diào)節(jié)響應(yīng)速度較低，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐煙氣回收和減排效果，降低了煤氣的回收率和發(fā)熱量。二、研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐煙氣回收凈化系統(tǒng)基本采用PID、分時定開度等控制技術(shù)，由于爐口微差壓控制及煙氣凈化回收系統(tǒng)是大慣性、純滯后、非線性、多變量的復(fù)雜系統(tǒng)，而且具有參數(shù)多變和工況的不確定性,經(jīng)過一段時間運(yùn)行后,使得原來設(shè)計的PID或分時定開度控制參數(shù)往往不能適應(yīng)實(shí)際系統(tǒng)的要求,從而導(dǎo)致爐口煙氣差壓波動較大,煤氣回收率降低,煙氣減排效果變差。

目前，各種自適應(yīng)控制、參數(shù)自整定控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制技術(shù)逐漸成熟，人們開始將其應(yīng)用到某些工業(yè)控制領(lǐng)域,并收到了較好的效果。但在轉(zhuǎn)爐爐口微差壓控制方面還未見到相關(guān)的應(yīng)用研究報道。

本項(xiàng)目將變結(jié)構(gòu)智能控制技術(shù)應(yīng)用到轉(zhuǎn)爐微差壓控制系統(tǒng)中，形成具有技術(shù)獨(dú)創(chuàng)性的轉(zhuǎn)爐煙氣減排及煤氣回收控制技術(shù)。

根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)要求，研究內(nèi)容包括以下幾個方面：

三、研究工作進(jìn)展情況：

控制系統(tǒng)方案設(shè)計爐口微差壓控制系統(tǒng)建模控制系統(tǒng)硬件設(shè)備改造研制：傳感器、微差壓變送器、角位移監(jiān)測裝置等設(shè)備的選型、采購及電控系統(tǒng)的集成；4.控制系統(tǒng)電路單元設(shè)計、加工制作及調(diào)試,設(shè)備現(xiàn)場安裝及調(diào)試5.微差壓控制系統(tǒng)軟件開發(fā)；6.根據(jù)前期現(xiàn)場測試得到的二文喉口調(diào)節(jié)閥特性曲線，修正系統(tǒng)控制參數(shù)，達(dá)到準(zhǔn)確控制爐口微差壓的目的；7.調(diào)節(jié)閥非線性特性補(bǔ)償8.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計技術(shù)路線：

考慮到轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收控制系統(tǒng)大慣性、純滯后、非線性、參數(shù)多變的特點(diǎn)，本項(xiàng)目采用多模態(tài)和變結(jié)構(gòu)智能控制技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行控制。同時為了保證控制系統(tǒng)在現(xiàn)場的順利投運(yùn)，縮短試驗(yàn)調(diào)試時間,盡可能減少對生產(chǎn)的影響,本項(xiàng)目采用參數(shù)測試-仿真研究-模擬試驗(yàn)-工業(yè)性試驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行項(xiàng)目研究和開發(fā)。具體步驟究技術(shù)路線如下：轉(zhuǎn)爐微差壓工藝機(jī)理分析爐口微差壓控制方案設(shè)計爐口微差壓控制模型研究微差壓檢測與控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)集成總體研究技術(shù)路線現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)液壓伺服系統(tǒng)配置液壓伺服系統(tǒng)組成液壓伺服放大控制信號MV電液伺服閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)PA閥液壓控制泵站手動、電動液壓換向閥應(yīng)急手動操作電動操作角位移傳感器調(diào)節(jié)器遠(yuǎn)程控制+-折線功能補(bǔ)償爐口微差壓變結(jié)構(gòu)自動調(diào)節(jié)方案

三、工作進(jìn)展微差壓傳感器安裝采用獨(dú)立的二線制角位移傳感器與二線制配電器聯(lián)接，并配備信號隔離器，實(shí)現(xiàn)一個角位移傳感器同時輸送兩路相同信號到監(jiān)視器和控制器，以取代原系統(tǒng)中采用一個機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動兩個角位移傳感器的工作方式，提高了控制和監(jiān)視的一致性。角位移檢測系統(tǒng)改造（3）連續(xù)測試5～10爐的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并記錄生產(chǎn)狀態(tài)，檢驗(yàn)各爐次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可重復(fù)性，并選擇重復(fù)性較好的爐次數(shù)據(jù)作為后續(xù)數(shù)據(jù)處理和曲線擬合的有效數(shù)據(jù)。如果重復(fù)性較差，則增加測試爐次；（4）根據(jù)后期得到的有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過最小二乘法進(jìn)行合理的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析，建立二文喉口的開度和煙氣流量與爐口微差壓的數(shù)學(xué)模型，并擬合出相應(yīng)的關(guān)系曲線，同時找出二文喉口對煙氣流量有效控制范圍；（5）微差壓控制系統(tǒng)傳感器等設(shè)備安裝完成后，重復(fù)以上試驗(yàn)測試，以驗(yàn)證并修正得到的數(shù)學(xué)模型和二文喉口特性曲線，并最后作為測定結(jié)果，為以后的汽化煙道改造提供技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。304050607080900102030405060708090100％

5101520流量104Nm3/H25擋板開度

折線功能發(fā)生器是用來補(bǔ)償二文喉口PA擋板轉(zhuǎn)動時的非線性，通過這種方式，煙氣流量就隨著調(diào)節(jié)器的輸出而變化，調(diào)節(jié)器輸出減小，PA擋板位置就逐漸關(guān)閉。折線功能發(fā)生器可按實(shí)際要求進(jìn)行調(diào)整。PA擋板非線性的折線功能補(bǔ)償調(diào)節(jié)閥非線性特性補(bǔ)償微差壓控制系統(tǒng)建模--參數(shù)估計法利用Matlab提供的系統(tǒng)辨識工具箱，該工具箱模型辨識算法采用了最小二乘法。工具箱的功能主要包括參數(shù)/非參數(shù)化模型辨識工具、模型驗(yàn)證工具、遞推參數(shù)估計、各種模型類的建立和轉(zhuǎn)換函數(shù)及集成多種功能的圖形用戶界面(GUI)等，使用該工具箱可以方便地進(jìn)行了系統(tǒng)建模，主要包括獲取觀測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型結(jié)構(gòu)選擇、參數(shù)估計、模型檢驗(yàn)和比較以及動態(tài)仿真等微差壓監(jiān)控軟件設(shè)計監(jiān)控軟件主畫面微差壓控制參數(shù)監(jiān)視畫面

數(shù)據(jù)趨勢畫面

四、應(yīng)用情況及相關(guān)成果在對微差壓傳感器、PA擋板的角位移檢測系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)以及仿真研究的基礎(chǔ)上，通過對梅山煉鋼廠150ｔ二號轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)實(shí)施改進(jìn)的爐口微差壓多變量控制方案（2008.9-2009.3)，使?fàn)t口微差壓控制效果得到了明顯的改善。應(yīng)用結(jié)果表明，達(dá)到預(yù)期技術(shù)指標(biāo)，轉(zhuǎn)爐煤氣回收量和品質(zhì)（ＣＯ質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分別提高了約8%和5％。在加料、吹氧、降罩等操作過程中，爐口冒火現(xiàn)象明顯減輕，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。明顯地減少了向大氣中排放的煙塵量和廢氣量，不僅為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，也有效地保護(hù)了環(huán)境，產(chǎn)生了良好的社會效益。

項(xiàng)目組在省級以上學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表相關(guān)研究論文9篇，其中核心刊物6篇

；培養(yǎng)碩士生2名；在兩家冶金企業(yè)推廣應(yīng)用，簽定兩項(xiàng)科研項(xiàng)目，完成科研經(jīng)費(fèi)97萬元。五、展望

1.控