豎爐焙燒過程優(yōu)化控制方法的研究.pdf

1、豎爐焙燒生產(chǎn)過程作為選礦廠整個生產(chǎn)流程中的一個重要環(huán)節(jié)，其主要任務(wù)是將弱磁性的鐵礦石通過高溫還原處理轉(zhuǎn)變?yōu)閺姶判缘蔫F礦石，其焙燒效果的好壞直接關(guān)系到衡量選礦效果的金屬回收率與精礦品味等生產(chǎn)指標。豎爐焙燒過程的總體控制目標是使一次溢流回收率、總時產(chǎn)量等生產(chǎn)指標滿足期望要求。由于焙燒生產(chǎn)過程具有綜合復(fù)雜性，如：一些關(guān)鍵工藝參數(shù)(如磁選管回收率)不能連續(xù)檢測，運行工況(如邊界條件、參數(shù))變化頻繁，多變量強耦合，強非線性等，使得焙燒過程難以實現(xiàn)

2、優(yōu)化控制，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量差、效率低等問題，因而實現(xiàn)面向總體生產(chǎn)指標(一次溢流回收率、總時產(chǎn)量等)的優(yōu)化控制對于提高生產(chǎn)過程的產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率等方面有著重要的意義。 本文依托國家863計劃項目“選礦工業(yè)綜合自動化系統(tǒng)研究與開發(fā)”，結(jié)合某選礦廠生產(chǎn)過程，開展了豎爐焙燒過程優(yōu)化控制方法的研究。主要研究工作歸納如下： (1)在豎爐焙燒過程總體生產(chǎn)指標的角度上，提出將建模與控制相集成的優(yōu)化控制方法。該方法通過生產(chǎn)指標協(xié)調(diào)優(yōu)化模

3、型給出單臺豎爐的生產(chǎn)指標，然后根據(jù)單臺豎爐的生產(chǎn)指標及相關(guān)條件由控制回路設(shè)定模型自動調(diào)整基礎(chǔ)控制回路(燃燒室溫度、還原煤氣流量和礦石搬出制度)的設(shè)定值，并對設(shè)定值通過前饋及反饋補償方法進行校正，使控制回路跟蹤設(shè)定值，從而保證焙燒過程的總體生產(chǎn)指標的實際值處于其目標范圍內(nèi)。 (2)針對關(guān)鍵工藝指標磁選管回收率難以在線測量、化驗結(jié)果滯后的問題，提出了基于改進的最小二乘支持向量機(LS-SVM)的磁選管回收率軟測量建模方法。該方法引入

4、了樣本的加權(quán)系數(shù)，提高了模型的精度；設(shè)計了相應(yīng)的訓(xùn)練算法，加快了訓(xùn)練速度。實驗結(jié)果表明了所建立的磁選管回收率軟測量模型性能良好。 (3)針對豎爐焙燒過程的綜合復(fù)雜性，而難以進行基礎(chǔ)控制回路優(yōu)化設(shè)定的問題，建立了控制回路設(shè)定模型。此模型由控制回路預(yù)設(shè)定模型和設(shè)定值補償模型等組成。其中，控制回路預(yù)設(shè)定模型采用基于遺傳禁忌算法的案例推理與專家規(guī)則相結(jié)合的方法實現(xiàn)基礎(chǔ)控制回路的設(shè)定，設(shè)定值補償模型采用模糊PI等方法對控制回路的設(shè)定值進行

5、補償校正。實驗結(jié)果表明了所用方法的先進性。 (4)針對人工經(jīng)驗操作的主觀性大，難以實現(xiàn)焙燒過程總體生產(chǎn)指標到單臺豎爐生產(chǎn)指標的協(xié)調(diào)分解的問題，建立了生產(chǎn)指標協(xié)調(diào)優(yōu)化模型。此模型是一個規(guī)劃模型，目標是使一次溢流回收率和總時產(chǎn)量滿足約束，達到工藝師的期望。實驗結(jié)果表明此協(xié)調(diào)優(yōu)化模型達到了設(shè)計目的。 (5)對所提出的優(yōu)化控制方法，在豎爐焙燒過程控制仿真實驗平臺上進行了實驗研究。結(jié)果表明了該優(yōu)化控制方法在實驗平臺上可以實現(xiàn)面向生