先进控制技术在热风炉燃烧优化控制系统中的应用

苏培华

(西安外事学院，陕西 西安 710077)

热风炉是冶金工业中高炉的辅助设备之一，是一种复杂的热交换系统，其运行目的是为高炉冶炼提供温度可控的热风，从而提高冶炼强度，降低焦炭消耗。目前,国内热风炉已经安装了基础的自动化控制设备，包括炉灶自动转换逻辑的使用，实现了燃烧过程的自动化和智能化，带来了节能的新进展。但受限于仪表和执行机构的可靠性，目前的控制系统仍存在一些不足，系统仍难以实现自动运行、优化运行，多数设备仍采用手动方式操作，且控制精度易受外界因素影响(如气体压力波动、仪表性能不稳定、燃料主控耦合效应等)。国外热风炉先进控制技术的研究和应用已经比较成熟，但相关控制技术在我国难以推广应用。炉体的运行工况、运行特性和工艺特性给控制系统作用的充分发挥带来了诸多不利因素：执行机构的气动行程大，死区大，液力表畸变严重，甚至完全失效。此外，炉温各温度段调整滞后明显，热值波动频繁，生产节奏多变且不可控。因此，实现精确的自动控制需要克服诸多困难，热风炉的优化控制方法的研究是很大的挑战。

热风炉是一个具有纯延迟、大惯性和时变特性的非线性控制系统。考虑到常规PID控制技术适应能力较差，传统的控制算法已很难取得满意的控制效果。目前炉灶现场多为人工操作，温度控制精度差，能源浪费大。

1 先进的控制技术

1.1 概 述

先进控制技术是随着生产过程中对控制要求的不断提高而迅速发展起来的一种控制技术。……