焦炉火道平均温度的优化控制

提出了以降低能耗，保证焦炭质量和产量为目标的焦炉优化控制，并研究和开发了焦炉装置的递阶优化控制策略，建立了以焦炉总体数学模型和基于人工神经网络的优化逆模型为基础的模型预报和滚动优化的焦炉预测模型。     

基于多目标粒子群算法的污水处理智能优化控制

为了满足污水处理过程出水水质排放达标的同时降低运行能耗,提出了一种基于多目标粒子群的污水处理多目标智能优化控制方法。首先,通过分析污水处理运行数据,建立了基于自适应回归核函数的污水处理能耗和出水水质模型;其次,设计出一种污水处理多目标优化方法,利用多目标粒子群优化算法同时对污水处理自适应能耗和出水水质模型进行优化,获得溶解氧和硝态氮浓度的优化设定值;最后,利用PID控制器对溶解氧和硝态氮浓度优化设定值进行跟踪控制,实现了污水处理过程的多目标优化控制。基于污水处理基准仿真平台BSM1的实验结果显示,该多目标优化控制方法不但能够保证出水水质达标,而且能有效降低污水处理过程的能耗。     

智能专家优化控制系统在水泥立磨上的应用

近年来立磨因其粉磨效率高、单位能耗低等特点更多地应用于水泥终粉磨,但手动及传统的控制方式难以使质量参数稳定.本文通过分析水泥立磨研磨过程特性,使用智能专家优化控制系统辅以在线粒度分析仪对目标值自动决策,多控制器协同优化控制.投用后,磨机负荷更加稳定,平均台时产量得到提升,能耗也大幅降低.     

单机多产品注塑过程的节能调度方法

为减小单机多产品注塑过程的生产总能耗,提出一种基于旅行商算法(TSP)和遗传算法(GA)的节能调度方法。研究了注塑生产总能耗的3个重要组成:产品切换能耗、过渡调整能耗和稳定生产能耗,建立了产品切换过渡的能耗模型。以单产平稳模态为节点、过渡模态为支路,建立了单机多产品过程生产总能耗的有向图模型,将单机多产品能耗优化问题转化为经典的TSP问题。采用基于遗传算法的多目标逐层优化与TSP路径寻优思想,搜索各个单产平稳生产下的最优操作参数以及多产品的最优生产顺序,以期降低生产总能耗。该方法可提高生产效率,降低生产能耗。应用研究结果验证了方法的可行性和有效性。     

基于多策略自适应差分进化算法的污水处理过程多目标优化控制

针对污水处理过程中的能耗过高和出水水质不达标等问题,提出一种基于多策略自适应差分进化算法的污水处理过程多目标优化控制方法。首先,在常规跟踪控制结构的基础上,增加对第3、4单元溶解氧浓度的跟踪控制,扩大了能耗和出水水质的优化调节范围。然后,设计一种多策略自适应差分进化算法（MSADE）,该算法采用多策略融合变异和排序优选方法,选取合适的变异策略和较优的随机个体引导种群变异,并根据进化过程信息自适应地更新交叉率,以提升算法的收敛性和pareto解的多样性。最后,将MSADE算法与PID控制器相结合,并构建以能耗和出水水质为优化目标的多目标优化问题,实现对溶解氧和硝态氮浓度设定值的动态寻优和跟踪控制。基于国际基准仿真平台BSM1进行验证,结果表明所提的多目标优化控制方法能有效降低污水处理过程的能耗并提升出水水质。     

过程系统工程在焦化厂的应用途径

重点针对焦化工艺设计集成、质量预测模型、节能控制等方面论证了传统焦化企业应用过程系统工程方法的有效途径。结果表明,以过程系统的观点把握焦化厂的流程设计和集成的方向,系统层次可得到进一步优化。而应用神经网络或遗传算法等先进的过程系统工程手段建立煤焦生产中焦炭质量预测模型,会使预测模型的实用性得到进一步提升。从过程系统工程观念出发,应用各种优化节能技术,可使焦化厂节能工作进入崭新阶段。     

分批补料反应过程的非固定终端经济优化控制

针对批次生产周期不确定问题,提出一种非固定终端的经济优化控制方法。首先采用经济模型预测控制方法,用收益最大化的经济型目标函数代替终端约束,并将批次生产周期纳入被优化变量,建立动态经济优化问题,并通过对每个控制变量进行有差异的参数化,将动态优化问题转化为非线性规划（NLP）问题;然后使用内点罚函数法求解含非线性约束的优化问题,得到的最优控制序列和最佳批次生产周期,可将不确定扰动带来的损失降低到最小。其次采用非固定预测时域的滚动时域控制方法,不仅提高多变量系统的协同控制能力,而且根据实时预测终端产品产量不断优化更新关键操纵变量的控制分段函数的分割数及控制序列,从而可灵活优化操纵变量和操作时间的轨迹。最后在苯胺加氢过程上进行了批次优化控制性能测试,测试结果表明,非固定终端的经济优化控制从批次的总生产效益角度来优化每个批次生产的操作条件,实现批次反应过程生产时间与经济效益的最优化管理。     

PTFE间歇聚合反应过程变周期动态经济优化控制

聚四氟乙烯(PTFE)间歇聚合生产模式可满足小批量、多用途以及高质量产品的市场需求。针对PTFE聚合过程存在强非线性和大时滞特性,提出了一种基于自由终端的动态经济优化控制方法。首先,将生产周期作为一个自由度纳入优化变量建立动态经济优化问题,采用改进控制变量参数化方法,控制输入被离散为可变长度的片状序列,便可将动态经济优化问题转换为非线性规划(NLP)问题;然后,采用基于梯度下降的内点罚函数法求解NLP问题,通过变周期预测时域的滚动优化控制方法优化控制输入和终端时间;最后将提出的变周期动态经济优化控制与传统PI控制、非线性模型预测控制进行对比测试分析,仿真结果表明本方法单位经济效益更高,生产周期更短,突显了间歇生产的灵活性。     

新型干法水泥生产技术优化与节能技术的应用

随着我国水泥工业的生产技术不断的优化,当前进行能耗的降低成为了重要的课题。采用新型干法水泥生产线技术,运用燃料的控制、熟料的质量控制以及系统的方案优化等方法,最终能够达到降低熟料生产能耗、提高系统产量的目标。     

水泥磨优化控制系统的应用

水泥粉磨过程是水泥生产中重点耗能环节,目前国内水泥磨生产基本上处于手工操作状态,造成水泥磨设备故障率高、质量不稳定,产量低、能耗高,大多数情况下水泥磨机系统均在比较保守的工况下运行,很大程度降低了水泥磨机的工作效率.如何将先进的自动控制技术应用于水泥粉磨过程,降低生产能耗,均质稳定,减少工人劳动强度是当前亟待解决的问题.基于水泥磨的生产工艺和操作特点,以盘景水泥有限公司5000 t/d的水泥磨为研究对象,深入研究水泥磨的粉磨过程,在ABB DCS服务器上,基于模糊PID算法,开发了一套水泥磨优化控制系统,有效控制辊压机称重仓仓重、磨机负荷、水泥细度、助磨剂添加,实现了对磨机的整体协调控制.     

基于改进WOA-LSTM的焦炭质量预测

“双碳”背景下，提升焦炭质量是保证钢铁行业高质量发展的研究重点之一，而炼焦行业存在着在线实时监测难、焦炭质量预测模型泛化能力差等问题。为此，提出一种通过自适应全局搜索算法，即改进鲸鱼优化算法（WOA）与长短期记忆（LSTM）循环神经网络综合建模的方法来解决这一问题。首先选取出配合煤中可反映焦炭质量的可测参数，再运用主成分分析（PCA）去除变异性小的冗余因子后，得到预测因子，将其作为LSTM网络的外部输入；通过加入自适应惯性权重以及最佳扰动更新改进WOA，从而训练LSTM网络的超参数，采用均方根误差（RMSE）和R-squared 进行算法检验；最后将改进后的AGWOA-LSTM模型与典型的LSTM、WOA-LSTM模型进行对比，以验证本方法的优越性。结果表明AGWOA-LSTM模型预测焦炭质量具有精度高、运行速度快等特点。研究对焦炭生产具有一定的理论指导意义。     

烧结配料过程焦粉最低配比计算方法

提出了一种烧结过程焦粉最低配比计算方法。首先针对不同烧结终点位置、料层厚度的料层等温线数据建立烧结料层侧面温度场BP神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型;然后采用最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)算法建立烧结终点位置、料层厚度等烧结过程状态变量与料层蓄热所需能量之间的关系模型;通过对烧结过程中主要物理、化学反应的分析,计算得到了水分蒸发与碳酸盐分解过程需要热量;最后通过对碳转换形式进行分析,计算得到烧结配料过程焦粉最低配比。仿真实验和工业实际数值算例表明,提出的焦粉最低配比计算方法能有效地反映实际生产所需的最低焦粉配比,从而为烧结过程节能减排提供重要的数值依据。     

Optimal quality control of baker's yeast drying in large scale batch fluidized bed

Optimal quality control of drying process of baker's yeast in large scale batch fluidized bed dryer is presented using neural network based models and modified genetic algorithm (GA). The objective of this study is to determine optimal conditions to maximize product quality while minimizing energy consumption. For this purpose, the drying process and quality models based on neural network with delay units are combined for predicting the dry matter, product temperature, change in dry matter and the quality loss while minimizing energy consumption and this model is then used for optimal quality control. A stochastic method based optimization structure is designed in order to solve the optimization problem whose the objective function is discontinuous, non-differentiable, complex and highly non-linear. The results obtained by optimal quality control based on modified GA showed that the performance of the existing industrial scale drying process was improved. The constructed optimal quality control structure is very convenient for the production process applications and may be applied without too much modification.     

基于多属性性能评估的焦炉加热燃烧过程在线优化控制方法

针对焦炉加热燃烧过程中控制器参数难以适应由加热煤气热值和结焦时间变化等因素引起的火道温度波动的问题, 设计了一种基于多属性性能评估的焦炉加热燃烧过程优化控制方法。首先通过分析焦炉加热燃烧过程的工艺特点及生产需求, 针对过程参数周期差异较大的特点, 提出了基于信息熵的多属性性能评估模型, 实现控制系统的在线性能评估。针对控制系统性能评估不合格的情况, 建立了以火道温度偏差、偏差变化率和调节时间为目标的多目标优化模型, 并采用差分进化算法进行求解, 通过控制器参数的在线调节, 保证焦炉火道温度的稳定。仿真结果表明该优化控制方法在加热煤气热值和结焦时间变化时能较好地抑制火道温度的波动。     

国富炉低阶煤热解技术在兰炭行业的市场竞争力

介绍了国富炉技术的开发背景及当前我国兰炭行业的生产现状,国富炉具有科技创新优势,采用低能耗、低物耗的中低温热解方式进行低阶煤的分质转化利用,实现了中低温热解的工业化运行,煤气、焦油、半焦产品收率高,品质好,并可实现灵活调控,能量利用率高,装置可长周期运行,综合性能和指标达到国际领先水平;推广应用国富炉技术可促进兰炭行业的持续健康发展。     

基于改进支持向量机的高炉一氧化碳利用率预测方法

高炉冶炼是一个具有非线性、大时滞、大噪声、分布参数等特征的高度复杂生产过程。针对目前高炉现场以焦比为能耗评价指标却无法提供实时指导的问题, 研究以一氧化碳利用率为能耗评价指标, 提出一种基于改进支持向量机的高炉一氧化碳利用率预测方法。首先分析高炉炼铁过程机理, 结合互信息法得出影响一氧化碳利用率的相关操作因素。然后鉴于生产数据含噪高的特点, 采用小波去噪方法去除数据噪声干扰, 并且利用灰色相对关联度分析方法对操作参数进行时序配准, 消除时滞影响, 建立高炉一氧化碳利用率预测模型。在建模过程中, 将自适应粒子群与支持向量机回归方法相结合, 以克服模型参数选择的随机性, 提高了模型预测精度。现场实际数据的预测结果表明所提出方法的有效性, 能够实时精确地预测高炉一氧化碳利用率, 为后续高炉的优化操作和节能减排提供了及时有效的决策支持。     

Optimal heating system organization in coke ovens

In optimizing the organization of the coke oven’s heating system, the feasible region of parameter values is identified and analyzed. Previous research has shown that optimal organization of the heating system calls for the forced recirculation of gas fluxes with recirculation rates exceeding those currently employed and also for measures that simultaneously permit energy conservation and curb nitrogen oxide emissions. To that end, the influence of recirculation on process parameters is analyzed in the present work, and the feasible region is found on the basis of the following constraints: no reduction of heat supplied for the coking process; and unchanged consumption of coke-oven gas. In addition, the basic parameters of the power generation subsystem are determined by assessing the energy balance.     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的FCC分离系统多目标优化

应用流程模拟软件HYSYS对某炼厂65万吨/年重油催化裂化装置进行全流程模拟。以最大目的产品（汽油+液化气）收率与最小分离系统能耗为优化目标,采用改进的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对FCC分离系统进行多目标优化。通过对决策变量的择优选取、最优算法参数的研究（包括种群规模、P_c与P_m自适应策略、遗传代数）、最优点的决策建立了一套缜密的多目标优化方法。优化结果显示,目的产品（汽油+液化气）收率提升4.32个百分点,分离系统能耗降低16.88%,为FCC分离系统的操作变量优化提供了重要的数据支持与优化建议。     

武钢7.63m焦炉建设投产的实践

叙述了武钢7.63m焦炉的技术消化与改进、建设、施工、开工投产以及达产过程的整改实践。7.63m焦炉在改善焦炭质量等方面有其不可取代的技术优势,但在吨焦能耗、四大车联动诸方面尚存的难题亟需解决。