[发明专利]智能优化节能减排控制系统

说明书

技术领域：

本发明适用阳极焙烧，阴极焙烧，石墨电极，炭电极，特种炭，肉串石墨化的焙烧炉燃烧控制系统，达到优化节能减排的效果。 

背景技术：

我国是电解铝业生产大国，随着电解铝的大幅增长，对阳极碳块的需求也与日俱增，目前大多数厂家都采用了手动控制模式，存在不一控温，焙烧周期长，生产效率低下等问题，尤其对在炭块焙烧构成中产生的挥发份无法控制，造成挥发份大量流失，燃料浪费，污染环境。 

发明内容：

鉴于手动和基于传统控制理论的PID焙烧炉燃烧控制系统，存在的焙烧温度控制差，耗能，污染环境，生产效率低下等问题，发明了一种新的焙烧炉燃烧控制方法和系统取而代之。碳素焙烧温度控制的精度决定了碳电极的质量。有很多控制方法能够使温度控制达到指定的精度。对温度控制方法的要求是在满足温度控制精度要求的基础上，尽量消耗更少的燃料。碳素焙烧温度控制的难点在于，炉室庞大、工况复杂、干扰因素多。控制方法的设计，关键在于剔除焙烧现场数据中的干扰因素。 

本发明提供的技术方案： 

基于上述问题我们采用的方法是基于数据挖掘技术中的关联度概念，即剔除数据中与模型关联度低(受干扰较大)的数据。 

一.建立温度控制模型。由于焙烧的整个过程要求其温度控制是一条曲线而不是一条直线，而常规仪表无法自动调整设定值，这就要求操作人员要随时去修改设定值，这也是过去所作的焙烧炉设计无法达到理想温度控制的原因。 另一方面，由于现场环境条件恶劣，燃烧装置的移动性等因素，火道温度控制一直难以满足要求。 

温度控制包括三个方面：首先，负压的控制。负压的作用有两个，一是保证燃烧的氧气供应，使燃烧架的燃料、以及沥青挥发份的充分燃烧；一是控制排烟架负压架的温度与目标温度的差在允许范围之内。而且，还要求在以尽量小的燃料消耗完成上述任务。控制的基本策略是当排烟架、负压架温度过高时减少负压；温度过低时增加负压，以便燃烧架的高温烟气尽快流动到负压架。为了达到以上述目的，我们采用的数学模型如下： 

Δv_i＝α(O_i+1-T_i)+β(T_i-T_i-1)+γ(ΔT_i-ΔT_i-1)      (1) 

其中， 

Δv_i：i(下一时刻)时刻的燃料开度增量； 

O_i+1：i+1时刻的目标温度 

T_i：i时刻的实际温度 

ΔT_i：i-1时刻到i时刻期间的温度梯度，等于T_i-T_i-1

α，β，γ：是3个模型参数 

其次，燃烧架温度控制。图1一个火焰系统的示意图。其中烟气的流动方向是从第3燃烧架流向第1燃烧架。那么，前面燃烧架的燃料供应、温度的变换都会对后面燃烧架有直接的影响，这也是燃烧架的控制更困难的一个原因。所以，建立后面燃烧架的模型时，需要考虑前面燃烧架有关的变量，3燃烧架的开度预估数学模型如下： 

架3开度预估＝f(温度，温度差，温度梯度，开度，开度梯度，。。。)(1.1) 

架2开度预估＝f(温度，温度差，温度梯度，开度，开度梯度， 

架3温度梯度，架3预估开度，。。。)                 (1.2) 

架1开度预估＝f(温度，温度差，温度梯度，开度，开度梯度， 

架3温度梯度，架3预估开度 

架2温度梯度，架2预估开度，。。。)        (1.3) 

和目标负压的预估一样，燃烧架开度的预估模型也是近似的。在焙烧过程中也需要不断的对模型修正。 

再次，燃料供应过量的检测，燃料供应过量一般是指由于氧气供应不足，燃料未完全燃烧。这时即使增加燃料也不能使温度升高。这些未燃烧的燃料完全被浪费了。关键的问题是如何检测到这种情况的发生。我们的做法是建立一个数学模型，这个模型根据系统采集的数据给出一个值，即： 

y＝f(负压，负压梯度，燃烧架温度、梯度，。。。)                (1.4) 

模型输出值的范围是0～1。事先设定一个阈值Tg，当输出值小于阈值Tg时，