一种焦炉自动加热装置及控制方法与流程

1.本发明涉及焦炉自动加热及控制方法装置领域，具体是指一种焦炉自动加热装置及控制方法。

背景技术：

2.焦炉炼焦生产过程中，生产环境和生产条件出现变化时，需要对加热制度和加热煤气流量要进行微调，传统的焦炉加热控制是由炼焦车间的工程师进行人工计算各焦炉加热煤气流量等加热制度参数，由各焦炉煤气组的操作人员执行。这种生产控制模式存在很多问题：人员流动频繁，造成其经验、水平高低不一；信息不完整，没有数据支撑，只能做到估算，实现粗调；依赖一班二次的立火道温度检测，往往使焦炉加热控制滞后，造成焦炉加热控制频繁；每个炭化室焦炭成熟情况在摘开炉门前不可预知，而是以固定的结焦时间安排出炉计划，往往造成部分成熟度不太好的炭化室在摘门推焦时大量冒黑烟，造成环境污染也降低了焦炭质量。此外，是否能够精确控制火落时间对于焦炭质量影响较大。
3.为了解决上述技术问题，一种焦炉自动加热装置及控制方法成为整个社会亟待解决的问题。

技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种焦炉自动加热装置及控制方法，包括依次连接的多工况识别模块、信息融合二次决策、模块切换专家规则、立火道温度多模式前馈专家控制、煤气流量控制单元和焦炉；在所述煤气流量控制单元和焦炉之间设置有调节阀和孔板流量计，在所述焦炉与煤气流量控制单元之间设置有立火道温度自组织模糊控制和在线实测火道温度，所述煤气流量控制单元、在线实测火道温度、立火道温度自组织模糊控制与焦炉与煤气流量控制单元之间信号依次单向传输。
5.进一步地，还包括工况模式识别系统，多模式前馈控制系统、自组织模糊控制系统和后馈系统；所述工况模式识别系统，多模式前馈控制系统和自组织模糊控制系统信息依次单向传输。
6.进一步地，所述后馈系统包括自组织模糊控制系统、火落监控系统、直行温度检测系统和废气含氧量检测系统，计算出反馈控制量，实现后馈精调。
7.进一步地，所述工况识别模块包括单传感器工况判断和信息融合二次决策两个部分组成，所述单传感器工况判断信息传输给信息融合二次决策。
8.进一步地，(1)由现场传感器进行数据采集，将现场数据采集的信息传输给数据模块进行特征提取；
9.(2)提取后的特征传输给1号～n号炭化室工况识别模块进行分类决策；
10.(3)分类决策后的信息进行融合决策。
11.进一步地，所述工况包括以下几种状况：
12.(1)正常生产工况在这个工况下,按照生产计划进行装煤、推焦和检修等操作。由
于生产计划的编制已经考虑到推焦的均衡操作,因此尽管在这种状态下有检修,但是不会影响到生产的正常进行；
13.(2)停止推焦工况即在正常生产中,由于设备故障,被迫停止生产,并且停止时间较长,这时炭化室中的焦炭已成熟,并且随着时间的推移,焦炭成熟的炭化室越来越多,焦炉整体温度呈上升；
14.(3)等待推焦工况即当排除故障后,由于长时间没有出焦,为了恢复正常生产,必须将需要出炉的炭化室中的焦炭进行处理,因此,处于结焦初期的炭化室很多,大部分炭化室处于吸热的状态,这时焦炉的整体温度呈下降趋势。
15.发明与现有技术相比的优点在于：
16.本发明提供的焦炉自动加热专家系统及装置通过采集、分析炼焦生产的各种条件因素变化量，通过多传感器信息融合的二次决策方法识别整座焦炉的燃烧工况，基于相应的工况，通过多模式前馈控制系统计算焦炉加热煤气流量在不同工况下的前馈设定值，指导焦炉加热控制及其最优化，进一步，为了抑制不确定性干扰对焦炉温度的影响通过自组织模糊控制系统实现了焦炉的均匀加热的反馈补偿控制。
附图说明
17.图1是荒煤气温度随结焦时间变化的曲线图；
18.图2是基于二次决策的工况判断的模块图；
19.图3是焦炉自动加热专家控制系统框图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
21.结合附图，对本发明进行详细介绍。
22.本发明在具体实施时提供了一种焦炉自动加热装置及控制方法，包括依次连接的多工况识别模块、信息融合二次决策、模块切换专家规则、立火道温度多模式前馈专家控制、煤气流量控制单元和焦炉；在所述煤气流量控制单元和焦炉之间设置有调节阀和孔板流量计，在所述焦炉与煤气流量控制单元之间设置有立火道温度自组织模糊控制和在线实测火道温度，所述煤气流量控制单元、在线实测火道温度、立火道温度自组织模糊控制与焦炉与煤气流量控制单元之间信号依次单向传输。
23.作为本发明的进一步阐述，还包括工况模式识别系统，多模式前馈控制系统、自组织模糊控制系统和后馈系统；所述工况模式识别系统，多模式前馈控制系统和自组织模糊控制系统信息依次单向传输。
24.作为本发明的进一步阐述，所述后馈系统包括自组织模糊控制系统、火落监控系统、直行温度检测系统和废气含氧量检测系统，计算出反馈控制量，实现后馈精调。
25.作为本发明的进一步阐述，所述工况识别模块包括单传感器工况判断和信息融合二次决策两个部分组成，所述单传感器工况判断信息传输给信息融合二次决策。
26.作为本发明的进一步阐述，(1)由现场传感器进行数据采集，将现场数据采集的信息传输给数据模块进行特征提取；
27.(2)提取后的特征传输给1号～n号炭化室工况识别模块进行分类决策；
28.(3)分类决策后的信息进行融合决策。
29.作为本发明的进一步阐述，所述工况包括以下几种状况：
30.(1)正常生产工况在这个工况下,按照生产计划进行装煤、推焦和检修等操作。由于生产计划的编制已经考虑到推焦的均衡操作,因此尽管在这种状态下有检修,但是不会影响到生产的正常进行；
31.(2)停止推焦工况即在正常生产中,由于设备故障,被迫停止生产,并且停止时间较长,这时炭化室中的焦炭已成熟,并且随着时间的推移,焦炭成熟的炭化室越来越多,焦炉整体温度呈上升；
32.(3)等待推焦工况即当排除故障后,由于长时间没有出焦,为了恢复正常生产,必须将需要出炉的炭化室中的焦炭进行处理,因此,处于结焦初期的炭化室很多,大部分炭化室处于吸热的状态,这时焦炉的整体温度呈下降趋势。
33.本发明的具体实施方式如下：
34.本发明系统自动采集参数变化情况，并自动依据专家系统规则进行多工况前馈控制和反馈控制，使焦炉热工状态稳定，消除依赖个人技术水平、能力、责任心的情况。
35.本发明系统自动采集参数变化情况，并自动依据专家系统规则进行多工况前馈控制和反馈控制，使焦炉热工状态稳定，消除依赖个人技术水平、能力、责任心的情况，从而能够稳定和改善焦炭质量。
36.本发明采用焦炉自动加热专家系统后，使炉组的加热处于平衡状态，使炉组的需热量和能源的供给基本平衡，尽可能消除焦炭过火现象，从而达到节能的目的，上述系统具备更好的节能效果。
37.本发明采用焦炉自动加热专家系统后，焦炉加热控制稳定，可以实时预判焦炭成熟度，消除由于生焦带来的推焦冒黑烟情况，还可以消除局部高温带来的焦炉烟气nox上升现象，上述系统能够保护环境。
38.本发明采用焦炉自动加热专家系统后，焦炉组的炉温均匀、稳定，焦饼成熟状态好，推焦时，焦饼顺利推出，不出现困难推焦，炉壁的温度不会出现过高和过低的现象，从而使焦炉炉体寿命延长。
39.本发明采用焦炉自动加热专家系统后，有利于操作人员、车间和厂部管理人员实时了解焦炉组的加热系统及焦炭成熟情况可从计算机的画面直接了解，有利于焦炉生产过程各个因素的判断，及时作出处理意见，提高了焦炉生产的管理水平，也使焦炉管理数据化。
40.本发明系统由工况模式识别系统，多模式前馈控制系统和自组织模糊控制系统三部分组成；所述工况模式识别系统将炭化室中焦炭的成熟程度作为判断焦炉生产状态的主要因素,采用相关性分析技术分析每个传感器的数据可靠性,根据分析结果和上升管荒煤气的温度数据识别单个传感器所呈现的实时工况,然后使用多传感器信息融合的二次决策方法分析出整座焦炉的当前燃烧工况。通过在线切换专家规则库,多模式前馈控制系统针对不同的工况选择相应的模式进行前馈控制。所述自组织模糊控制基于自组织模糊控制算法，计算出反馈调节控制值，实现后馈精调。该焦炉自动加热专家控制系统通过采集、分析炼焦生产的各种条件因素变化量，计算焦炉加热煤气流量设定值，指导焦炉加热控制及其最优化，实现了焦炉的均匀加热的自动控制。
41.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种焦炉自动加热装置，其特征在于，包括依次连接的多工况识别模块、信息融合二次决策、模块切换专家规则、立火道温度多模式前馈专家控制、煤气流量控制单元和焦炉；在所述煤气流量控制单元和焦炉之间设置有调节阀和孔板流量计，在所述焦炉与煤气流量控制单元之间设置有立火道温度自组织模糊控制和在线实测火道温度，所述煤气流量控制单元、在线实测火道温度、立火道温度自组织模糊控制与焦炉与煤气流量控制单元之间信号依次单向传输。2.根据权利要求1所述的一种焦炉自动加热装置，其特征在于：还包括工况模式识别系统，多模式前馈控制系统、自组织模糊控制系统和后馈系统；所述工况模式识别系统，多模式前馈控制系统和自组织模糊控制系统信息之间依次单向连接。3.根据权利要求2所述的一种焦炉自动加热装置，其特征在于：所述后馈系统包括自组织模糊控制系统、火落监控系统、直行温度检测系统和废气含氧量检测系统，计算出反馈控制量，实现后馈精调。4.根据权利要求2所述的一种焦炉自动加热装置，其特征在于：所述工况识别模块包括单传感器工况判断和信息融合二次决策两个部分组成，所述单传感器工况判断信息传输给信息融合二次决策。5.根据权利要求4所述的一种焦炉自动加热装置及控制方法，其特征在于：(1)由现场传感器进行数据采集，将现场数据采集的信息传输给数据模块进行特征提取；(2)提取后的特征传输给1号～n号炭化室工况识别模块进行分类决策；(3)分类决策后的信息进行融合决策。6.根据权利要求2所述的一种焦炉自动加热装置及控制方法，其特征在于：所述工况包括以下几种状况：(1)正常生产工况在这个工况下,按照生产计划进行装煤、推焦和检修等操作。由于生产计划的编制已经考虑到推焦的均衡操作,因此尽管在这种状态下有检修,但是不会影响到生产的正常进行；(2)停止推焦工况即在正常生产中,由于设备故障,被迫停止生产,并且停止时间较长,这时炭化室中的焦炭已成熟,并且随着时间的推移,焦炭成熟的炭化室越来越多,焦炉整体温度呈上升；(3)等待推焦工况即当排除故障后,由于长时间没有出焦,为了恢复正常生产,必须将需要出炉的炭化室中的焦炭进行处理,因此,处于结焦初期的炭化室很多,大部分炭化室处于吸热的状态,这时焦炉的整体温度呈下降趋势。

技术总结

本发明公开了一种焦炉自动加热装置及控制方法，包括依次连接的多工况识别模块、信息融合二次决策、模块切换专家规则、立火道温度多模式前馈专家控制、煤气流量控制单元和焦炉；在煤气流量控制单元和焦炉之间设置有调节阀和孔板流量计，在焦炉与煤气流量控制单元之间设置有立火道温度自组织模糊控制和在线实测火道温度。本发明提供的焦炉自动加热专家系统及装置通过采集、分析炼焦生产的各种条件因素变化量，通过多传感器信息融合的二次决策方法识别整座焦炉的燃烧工况，基于相应的工况，通过多模式前馈控制系统计算焦炉加热煤气流量在不同工况下的前馈设定值，指导焦炉加热控制及其最优化。制及其最优化。制及其最优化。