第9期 吴胜利等：基于烧结过程各带迁移规律的烧结终点预报方法 。1107。 报烧结终点 在边沿效应，沿台车宽度方向的料层透气性不一 第1阶段烧结终点预报的依据是，在正常生产 致10，造成烧结料层沿台车宽度的温度也不一 条件下，当烧结终点稳定时，废气温度曲线的拐点稳 致，同时非均质的烧结混合料使得同一层烧结料的 定在一定的风箱位置，可以由该风箱位置所对应的 温度分布不均匀，因此用烧结混合料的温度指标预 废气温度来预报终点.操作人员依据烧结机中段特 报烧结终点并不可靠.然而，流过烧结料层的气体 定风箱的废气温度来估计未来的终点状态，调节机 流速不太高，进入风箱后的烧结废气温度较为均匀， 速，将终点控制在倒数第2个风箱位置. 故考察烧结气体的温度指标预报终点可信度较高. 例如，京滨扇岛1号烧结机使用了烧结料层温 近年来国内外的研究证实了上述观点.同时，由 度状况控制系统首次提出了废气温度上升点 于烧结废气温度曲线反映了烧结各个带出现时的热 (buming rising point,BRP)的概念，并以此控制烧结 状态，可以更全面地反映烧结过程.因此，研究废气 终点.住友小仓3号烧结机的烧结稳定化控制系 温度曲线有助于把握烧结过程各带迁移变化规律及 统.用火焰前沿点(flame front point,FFP)控制烧结 其对烧结终点的影响规律.烧结废气温度曲线与烧 系统，根据FFP状态调整机速以稳定烧结终点. 结料层各带迁移变化的联系情况如图1. 第2阶段：在第1阶段研究的基础上，开始考察 D(BTP) 工艺参数对特定风箱废气温度和烧结终点的影响规 律，建立一些定性的关系，具有鲜明的专家系统控制 T 特点. 例如，川崎钢铁公司水岛厂开发了烧结过程诊 A 断专家系统，由从独立风箱测得原料透气性确定终 X 时间/min 点的长期预报值，由温度上升点的风箱温度来确定 终点的短期预报值，实现了烧结终点的预报和诊 图1烧结废气温度曲线 断).奥钢联利用模糊逻辑控制方法对BTP进行 Fig.I Temperature curve of sintering glue gas 控制，改善了生产操作条件.中南大学的范晓慧等 曾在鞍钢三烧的烧结过程控制专家系统中探讨过用 大量的研究和理论分析表明，过湿带存在的情 正常拐点温度来定性预报终点的方法9.国内其他 况下，烧结废气温度很长一段时间内在一定范围内 一些研究者采用神经网络进行烧结终点的预报或 小幅度波动.过湿带下沿（过湿前沿）到达铺底料时 预测刀， 的特征是：①烧结废气温度开始上升：②此后烧结废 第1阶段的研究仅依据特定风箱的温度变化来 气温度持续上升，这是因为过湿带开始变薄而气流 考察烧结终点，没有分析产生的温度变化的原因，故 速度变快的缘故.因为仍有过湿带的存在，烧结废 烧结终点预报存在很大的盲目性.第2阶段的研究 气温度曲线的斜率较小，出现了理论意义上的烧结 以烧结工艺参数对烧结过程影响的定性分析为主， 废气温度曲线的第1个拐点（图1中的A点） 同时以考察特定风箱温度和烧结终点的联系为主要 当过湿带消失，干燥预热带下沿（传热前沿）到 手段开展烧结终点预报研究，有了很大进步，但由于 达铺底料层时，干燥预热带开始减薄，烧结废气温度 没有很好地结合烧结过程中各带产生、移动变化以 上升的速度加快烧结废气温度曲线的斜率变大，这 就是废气温度曲线的第2个拐点（图1中的B点）. 及消失的规律加以分析，因而也存在一定的不全面 性，故在烧结过程中需要借助大量参数的调整来实 当干燥预热带消失，燃烧带下沿（火焰前沿）到 现烧结终点的稳定.因此，本文提出基于烧结过程 达铺底料层时，废气温度开始大幅度上升，直到整个 各带迁移规律的烧结终点预报新方法，其根本目的 料层烧透到达烧结终点，废气温度最高，此区间烧结 是解析工艺参数对烧结过程各带迁移的影响规律， 废气温度曲线的斜率最大，这时出现了烧结废气温 建立工艺参数与烧结各带迁移情况的关系式，以此 度曲线的第3个拐点（图1中的C点） 烧结废气温度到达最高点以后，由于燃烧带的 确保烧结终点的稳定， 消失烧结矿成矿带下沿到达铺底料层，废气温度开 2新预报方法的理论基础 始下降，这时出现了烧结废气温度曲线的第4个拐 国内外烧结生产实践均表明，用超前于烧结终 点（图1中的D点），即烧结终点 点的温度指标预报终点是可行的.由于烧结过程存 由此可见，废气温度曲线拐点和烧结各带前沿报烧结终点. 第 1 阶段烧结终点预报的依据是 , 在正常生产 条件下,当烧结终点稳定时,废气温度曲线的拐点稳 定在一定的风箱位置, 可以由该风箱位置所对应的 废气温度来预报终点 .操作人员依据烧结机中段特 定风箱的废气温度来估计未来的终点状态, 调节机 速,将终点控制在倒数第 2 个风箱位置 . 例如 ,京滨扇岛 1 号烧结机使用了烧结料层温 度状况控制系统, 首次提出了废气温度上升点 (burning rising point ,BRP)的概念 ,并以此控制烧结 终点.住友小仓 3 号烧结机的烧结稳定化控制系 统,用火焰前沿点(flame fro nt point , FFP)控制烧结 系统 ,根据 FFP 状态调整机速以稳定烧结终点. 第 2 阶段:在第 1 阶段研究的基础上,开始考察 工艺参数对特定风箱废气温度和烧结终点的影响规 律,建立一些定性的关系 ,具有鲜明的专家系统控制 特点 . 例如 ,川崎钢铁公司水岛厂开发了烧结过程诊 断专家系统 ,由从独立风箱测得原料透气性确定终 点的长期预报值 ,由温度上升点的风箱温度来确定 终点的短期预报值 , 实现了烧结终点的预报和诊 断[ 5] .奥钢联利用模糊逻辑控制方法对 BTP 进行 控制,改善了生产操作条件 .中南大学的范晓慧等 曾在鞍钢三烧的烧结过程控制专家系统中探讨过用 正常拐点温度来定性预报终点的方法 [ 6] .国内其他 一些研究者采用神经网络进行烧结终点的预报或 预测[ 7] . 第 1 阶段的研究仅依据特定风箱的温度变化来 考察烧结终点, 没有分析产生的温度变化的原因, 故 烧结终点预报存在很大的盲目性.第 2 阶段的研究 以烧结工艺参数对烧结过程影响的定性分析为主 , 同时以考察特定风箱温度和烧结终点的联系为主要 手段开展烧结终点预报研究, 有了很大进步, 但由于 没有很好地结合烧结过程中各带产生、移动变化以 及消失的规律加以分析, 因而也存在一定的不全面 性,故在烧结过程中需要借助大量参数的调整来实 现烧结终点的稳定.因此, 本文提出基于烧结过程 各带迁移规律的烧结终点预报新方法, 其根本目的 是解析工艺参数对烧结过程各带迁移的影响规律 , 建立工艺参数与烧结各带迁移情况的关系式, 以此 确保烧结终点的稳定 . 2 新预报方法的理论基础 国内外烧结生产实践均表明, 用超前于烧结终 点的温度指标预报终点是可行的 .由于烧结过程存 在边沿效应 , 沿台车宽度方向的料层透气性不一 致[ 8-10] , 造成烧结料层沿台车宽度的温度也不一 致 ,同时非均质的烧结混合料使得同一层烧结料的 温度分布不均匀, 因此用烧结混合料的温度指标预 报烧结终点并不可靠 .然而 ,流过烧结料层的气体 流速不太高 ,进入风箱后的烧结废气温度较为均匀, 故考察烧结气体的温度指标预报终点可信度较高. 近年来国内外的研究 [ 3] 证实了上述观点 .同时, 由 于烧结废气温度曲线反映了烧结各个带出现时的热 状态,可以更全面地反映烧结过程.因此 ,研究废气 温度曲线有助于把握烧结过程各带迁移变化规律及 其对烧结终点的影响规律.烧结废气温度曲线与烧 结料层各带迁移变化的联系情况如图 1 . 图 1 烧结废气温度曲线 Fig.1 Temperature curve of sint ering glue gas 大量的研究和理论分析表明 , 过湿带存在的情 况下 ,烧结废气温度很长一段时间内在一定范围内 小幅度波动.过湿带下沿(过湿前沿)到达铺底料时 的特征是:①烧结废气温度开始上升 ;②此后烧结废 气温度持续上升, 这是因为过湿带开始变薄而气流 速度变快的缘故 .因为仍有过湿带的存在, 烧结废 气温度曲线的斜率较小 , 出现了理论意义上的烧结 废气温度曲线的第 1 个拐点(图 1 中的 A 点). 当过湿带消失 ,干燥预热带下沿(传热前沿)到 达铺底料层时,干燥预热带开始减薄 ,烧结废气温度 上升的速度加快, 烧结废气温度曲线的斜率变大 ,这 就是废气温度曲线的第 2 个拐点(图 1 中的 B 点). 当干燥预热带消失, 燃烧带下沿(火焰前沿)到 达铺底料层时,废气温度开始大幅度上升 ,直到整个 料层烧透到达烧结终点 ,废气温度最高,此区间烧结 废气温度曲线的斜率最大 ,这时出现了烧结废气温 度曲线的第 3 个拐点(图 1 中的 C 点). 烧结废气温度到达最高点以后 ,由于燃烧带的 消失,烧结矿成矿带下沿到达铺底料层,废气温度开 始下降 ,这时出现了烧结废气温度曲线的第 4 个拐 点(图 1 中的 D 点),即烧结终点. 由此可见 ,废气温度曲线拐点和烧结各带前沿 第 9 期 吴胜利等:基于烧结过程各带迁移规律的烧结终点预报方法 · 1107 ·