【摘 要】
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高炉炼铁涵盖了众多复杂且连续化的物理、化学过程,且由于其具有的“黑箱”特性,在实际生产中很难对高炉内部的所有行为进行实时有效地观测。我国是世界上的钢铁生产大国,存在着高能耗、高污染、高排放等问题,钢铁行业的能源消耗达到国民经济总能耗的15%。随着我国提出的“碳中和”与“碳达峰”等纲领政策的不断发展,我们亟需对钢铁生产所涉能源进行有效地管控、调度与二次利用,因此将尖端自动化、计算机、AI等技术与传统
【基金项目】
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重庆大学与南京某钢铁公司（本文以下简称MG）合作的“MG煤粉改质优化配煤结构及增质提效研究”课题中的子课题；
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高炉炼铁涵盖了众多复杂且连续化的物理、化学过程,且由于其具有的“黑箱”特性,在实际生产中很难对高炉内部的所有行为进行实时有效地观测。我国是世界上的钢铁生产大国,存在着高能耗、高污染、高排放等问题,钢铁行业的能源消耗达到国民经济总能耗的15%。随着我国提出的“碳中和”与“碳达峰”等纲领政策的不断发展,我们亟需对钢铁生产所涉能源进行有效地管控、调度与二次利用,因此将尖端自动化、计算机、AI等技术与传统炼铁工业相融合,开发出炼铁生产特有的能量管理系统来实现对冶炼过程能量的控制与优化,从而降低能源消耗和生产成本,具有重大的理论研究意义和工业实际应用价值。本文以宝武集团某钢铁公司（以下简称MG）4号高炉（3200m~3）生产实际为研究背景,对其整个炼铁生产过程进行深入研究,设计开发出了MG高炉能量管理系统软件,其具体内容如下:（1）分析了MG 4#高炉炼铁工艺流程,对高炉能量分布与利用进行研究,提出了高炉炼铁能量管理系统的总体系统构架;并针对高炉炼铁生产工艺所涉及的物料平衡计算模型、动量和能量传输模型、能量利用计算过程、热平衡计算模型等数学模型进行优化。（2）设计开发了MG高炉能量管理系统软件,对其设计使用需求进行详细分析并拟定总体的设计思路,根据实际生产需求设计不同的使用功能、系统管理和计算模块,搭建了对应的数据库和使用界面。（3）采用Simens S7-300型PLC系统,利用STEP7编程软件对MG 4#高炉炉渣温度、铁水温度、炉顶煤气压力、风温、透气性指数、炉体冷却水的压力和流量等生产参数进行自动采集,并利用时域平滑滤波法对采集数据做预处理。（4）根据MG炼铁生产的冶炼过程特点,利用.NET Framework平台下的C#语言、Winform界面技术和Microsoft旗下的SQL Server 2012数据库软件,搭建了基于C/S开发架构的B.E.M软件。（5）对MG高炉能量管理系统软件进行了计算结果验证分析,研究了在改变烧结矿品位、风温、风中富氧量和焦炭中固定碳含量等参数的条件下高炉主要生产技术经济指标的变化情况,结果表明该软件可一定程度上指导并优化吨铁焦比等高炉关键冶炼指标,达到节能增效的作用,具有一定的通用性和可扩展性。
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