熱風爐是高爐鍛煉進程中重要的熱交換設備。樹立熱風爐焚燒操控模型的方針是完結焚燒進程的自動操控，其核心是優化空燃比和煤氣流量的實時調整，確保焚燒進程的高效、節能、安穩，延長熱風爐使用壽數。

現在，我國絕大多數熱風爐的焚燒操控首要仍是選用手動操控，煤氣流量和空氣流量的巨細由人工憑經驗手動調理，因而，供熱溫度動搖較大，對熱風爐的壽數也有很大影響，并形成煤氣的巨大糟蹋。國內外熱風爐的空燃比操控首要有傳統操控辦法、數學模型辦法、人工智能辦法。傳統操控辦法首要有份額極值調理法和煙氣氧含量串級份額操控法，但是因為不能及時改變空燃比，不易完結熱風爐的較佳焚燒，且測氧儀器本錢高、難以維護，因而，實踐使用作用不太理想；數學模型法能將換爐、送風結合為一體，完結全閉環自動操控，但因為檢測點多，在生產條件不夠安穩、配備水平較低的熱風爐中不易完結；人工智能辦法首要有神經網絡和含糊操控，神經網絡操控對熱風爐焚燒進程有極強的自學習才能，但抗干擾才能較弱，而含糊操控不需數學模型，有較強的抗干擾才能且易于完結，因而特別適用于熱風爐這類難以確切描繪的非線性體系。

1熱風爐焚燒操控體系

1．1熱風爐的焚燒進程

焚燒進程對應著蓄熱室的蓄熱進程，它分為加熱期和拱頂溫度辦理期。在加熱期，蓄熱室拱頂的溫度很低，廢氣的熱量大部分被拱頂吸收，拱項的溫度上升迅速，蓄熱室中下部溫度則上升緩慢。當拱頂溫度上升到必定值后，需求保持拱頂溫度維持在這個定值，干燥機此時拱頂幾乎不再吸收廢氣的熱量，而廢氣的熱量首要被蓄熱室中下部所吸收。從廢氣管道排出的廢氣，它的溫度比較低時，說明熱風爐的熱交換功率比較高，反之，熱交換功率比較低。因而，在拱項溫度到達必定值后，合理操控廢氣的溫度上升速率對熱風爐的焚燒顯得特別重要。

1．2熱風爐焚燒操控的基本思想

加熱期拱頂溫度的上升速率和進入拱頂溫度辦理期廢氣溫度的上升速率，首要取決于焚燒進程的空燃比和煤氣流量，一起還受煤氣、空氣質量和壓力動搖的影響。因而，完結熱風爐焚燒進程自動操控的關鍵是隨著煤氣、空氣壓力和質量的動搖及熱風爐焚燒狀況的改變對煤氣

流量和空氣流量進行實時調整，空氣流量的調整能夠轉化為對空燃比的調整。故在加熱期，能夠較大空氣流量進行加熱，據此來調整適宜的煤氣流量或許以較大煤氣流量進行加熱，并調整適宜的空燃比，迅速進步拱頂溫度；抵達拱頂溫度辦理期，恰當減小煤氣流量，并調整適宜的空燃比，確保拱頂溫度不變的情況下，進步廢氣的升溫速率。熱風爐焚燒操控體系結構如圖1所示。

使用狀況辨識器能夠判斷熱風爐是處于加熱期仍是拱頂溫度辦理期，并且盯梢判斷廢氣的溫度是否到達設定值，以此挑選不同焚燒階段的含糊操控器(FC)。

1．3加熱期較佳空燃比含糊操控器

此階段的較佳空燃比含糊操控器選用雙輸入單輸出的含糊操控結構。選取加熱期拱項溫度的誤差e及其誤差改變率ec作為含糊操控器輸入量，輸出操控量為u，即空燃比調理增量。加熱期含糊操控器結構如圖2所示。

拱頂溫度的誤差和拱頂溫度的誤差改變率都分為7個等級：正大(PL)、正中(PM)、正小(PS)、零(ZO)、負小(NS)、負中(NM)、負大(NL)。空燃比調理增量劃分為7級：快速加大(PL)、中速加大(PM)、低速加大(PS)、不變(ZO)、低速減小(NS)、中速減小(NM)、高速減小(NL)。含糊操控規矩表。

1．4拱頂溫度辦理期較佳空燃比含糊操控器

此階段含糊操控器的操控目的是使辦理期拱頂溫度到達拱頂方針溫度，含糊操控器選用雙輸入單輸出的含糊操控結構。將拱頂溫度誤差和溫升速率作為操控輸入，空燃比的調理增量U作為操控輸出，拱頂溫度誤差劃分為7個等級，溫度上升速率劃分為7個等級，空燃比調理增量分為7個等級。操控規矩與加熱期較佳空燃比含糊操控器的操控規矩相同。當拱頂溫度到達拱頂方針溫度，轉入到辦理期較佳煤氣流量含糊操控器。

1．5拱頂溫度辦理期較佳煤氣流量含糊操控器

在確保拱頂溫度不變的情況下，辦理期應盡量挑選空氣過剩系數大的條件進行焚燒，從而取得較多的煙氣量，添加熱風爐的蓄熱量。所以在辦理期煤氣量、空燃比都要調理。為了確保熱風爐給高爐送風開始時廢氣溫度正好到達設定值，在抵達拱頂溫度辦理期曾經，以較大煤氣流量進行加熱，以較快的時刻到達拱頂辦理溫度，進入溫度辦理期，帶式干燥機在到達廢氣辦理溫度之前，都選用溫度辦理期較佳空燃比含糊操控器，在到達廢氣辦理溫度之后，以廢氣溫升速率作為操控量，較高廢氣溫度作為限制終點。含糊操控器以廢氣升溫速率誤差和誤差改變率作為操控輸入，煤氣流量調理增量作為操控輸出量。

2含糊操控器的熱風爐焚燒體系的使用

含糊操控器實踐使用于熱風爐焚燒體系中，還需求確認含糊操控器輸入輸出量的論域規模，隸屬函數的選取，含糊操控器參數的確認，解含糊化辦法及在焚燒初期何時發動和停止含糊操控器的空燃比調理，即是拱頂溫度發生改變到什么程度才發動含糊操控器的空燃比調理。空燃比的值能夠通過煙氣中的殘氧量來判斷是否適宜，因為燒拱頂期當熱風爐煙氣中殘氧的體積分數保持在0．2％～0．8％時熱風爐焚燒狀況良好。故能夠取0．6％作為操控方針，并把0．4％～0．8％作為穩態操控區間，在此區間內不進行操控調理。當煙氣殘氧的體積分數低于0．4％或大于0．8％時發動空燃比調理體系。

本模型嵌入到某鋼廠的WinCC監控體系組態渠道的運行環境和操作渠道，使用可與之相兼容的VisualC++語言進行參數檢測和焚燒模型程序的編寫，數據通訊選用依據OPC的技能，首要完結的功能是從WinCC監控體系取得實時數據，并將數據通過處理之后傳送給焚燒模型，從模型得到空燃比、煤氣流量增量轉化為對空氣調理閥和煤氣調理閥的操控，并下發到PLC，從而完結對現場設備的操控，完結集散體系和使用軟件的無縫連接。

3仿真成果

用滯后的一階慣性環節的拉氏變換近似模擬熱風爐的數學模型。確認k及T的值，用Matlab進行仿真，將含糊操控的焚燒體系和PID操控的焚燒體系的仿真曲線進行對比。如圖3所示，圖3中實線為含糊操控的仿真曲線，虛線為PID操控的仿真曲線。含糊操控算法作用時，其超調量為σp=1．5％，調理時刻為ts=550s，PID操控算法作用時，其超調量為σp=4．1％，調理時刻為900s。由圖形曲線能夠看出，含糊操控優于PID操控，含糊操控的響應速度比較快，超調現象明顯減小。

4定論

含糊操控在工業、農業、家用電器等各個方面現已取得許多成功的使用，本文將其運用于熱風爐操控體系。依據熱風爐自動化操控的要求及熱風爐焚燒操控的特性，考慮了國內熱風爐基礎自動化的現狀對熱風爐焚燒操控體系進行了規劃。在體系中使用了含糊操控理論，并使用含糊操控技能設定較佳空燃比和煤氣流量，以到達較佳焚燒操控的目的。

本文規劃的較佳空燃比含糊操控器，觸及熱工參量少，對煤氣熱值、殘氧量的檢測不作要求，繞開了操控中的建模困難的問題，通過仿真成果與現場實踐比較，可知此操控體系的魯棒性、快速性和操控精度都能取得較好的預期作用，在必定程度上彌補了熱風爐操控的不足，進步了燃料的使用率，節約能源，并且比選用傳統操控辦法的焚燒進程更加安穩，能安全平穩地給高爐供給盡可能高溫的熱風，不像依據熱風爐數學模型的一些操控辦法對軟、硬件要求那樣高，投入本錢較低，合適熱風爐自動操控的要求。