炼钢区域蒸汽系统智能预测及协同调控研究

【作者】 杨筱静； 陈光； 包训晨； 包向军； 张璐； 陈德敏； 胡雨生；

【机构】 安徽工业大学能源与环境学院；

【摘要】 炼钢区域蒸汽系统因主要发生单元(转炉汽化冷却系统)和消耗单元(RH精炼)均为间歇生产且压力等级不同,使得蒸汽系统波动大,加大了全厂蒸汽的动态平衡调控难度。本研究采用智能预测和机理分析相结合的方法,建立转炉蒸汽发生量和RH蒸汽消耗量预测模型,并以炼钢区域蒸汽系统为研究对象,采用非稳态能质平衡方法,建立了蒸汽系统动态平衡模型,最后结合现场生产计划,利用上述预测模型和动态平衡模型,创新性提出了蒸汽动态协同调控策略,主要研究成果如下:(1)基于转炉熔池热平衡与转炉煤气回收系统阻力特性的理论分析,确定了影响转炉蒸汽发生量包含原料、产品和操作多种影响因素共计11项,并以上述影响因素为输入特征,构建GA-BP转炉蒸汽发生量神经网络预测模型,其预测精度较高,平均绝对百分比误差MAPE为4.3%。(2)通过分析RH精炼工艺,得到包括精炼时长、真空度、钢水装入量等因素在内的21项蒸汽消耗量的影响因素,并以此为模型输入特征,构建了GA-BP RH蒸汽消耗量神经网络预测模型,该模型MAPE为1.8%,模型精度较高。(3)根据热力学第一定律,建立钢厂蒸汽系统的缓冲单元-蓄热器的开口系非稳态能量方程,分析充放气压力、最对液位和最高液位对蓄热器缓冲能力的影响。(4)以炼钢区域蒸汽系统为研究对象,建立了蒸汽系统非稳态平衡模型,并结合转炉和RH精炼生产计划,利用上述建立的智能预测模型,预测出未来时段蒸汽系统的输入量、输出量,根据蒸汽非稳态平衡模型,计算出蒸汽系统热力系统所需缓冲能力,根据当前时刻的蓄热器液位,利用蓄热器缓冲能力模型评判当前的蓄热器缓冲能力是否满足要求,为未来时段的蒸汽系统动态平衡提供调控策略。(5)本项目建立的蒸汽系统协同调控技术在某钢厂已有应用,通过建立在线系统可实时给出外网压力调控建议。项目实施后,热轧蒸汽并网量有了显著提升,由原来的10t/t材提升至24t/t材。更多还原