绿色技术No.|251 钢铁煤气发电锅炉人工智能源头节能降碳增效技术

楼市科学 2024-08-06 16:59 湖南

导语：

受宏观经济影响，目前很多钢铁企业效益大幅下降，很多企业面临生死存亡，从源头节能降碳、钢铁深加工和协同处置危废是钢铁企业转型升级的必由之路。2023年11月4日，平台对外发布了《关于在钢铁行业推广先进绿色低碳技术（第一版）的公告》，集中发布了几十项先进技术，在行业内形成了较大影响。为了加快技术快速形成新质生产力，平台面向全国钢铁企业推出钢铁煤气发电锅炉人工智能源头节能降碳增效技术，免费为前十个签约钢铁企业试用，达到效果后再付费，推荐成功签约者给予重奖。平台特发布技术公告，面向全国大面积推广应用，相关技术具体内容如下：

注：以下资料及数据由技术方提供，技术方承诺文中数据及资料无误，为其真实性负全责。为了降低技术应用风险，请务必在平台全程跟踪服务和监督下进行精准对接。

技术简介和行业难题

针对钢铁行业高炉热风炉、轧钢加热炉、煤气发电锅炉、球团竖炉、石灰窑多变量、强耦合、大时滞、非线性、扰动不确定等工况特点，运用了广义预测控制、自寻优、自适应、模糊控制、神经网络等先进控制（Advanced Process Control）与人工智能（AI）技术，实现了智能优化控制。技术应用场景如下图。

系统可有效优化煤气发电锅炉的主汽温度、排烟残氧量、炉膛负压等工艺参数，同时实现优化的机炉跟随，实现提高发电效率2%～4%的良好效果，每炉每年可增加发电效益数百万元。以下是系统在某发电锅炉的运行效果，发电效率提高了3.1%。

先进控制算法和优化效果

先进控制：是对不同于常规PID单回路控制的控制策略的总称。这类技术要求有对工业过程的高级数学描述，具有人工智能的性质。

广义预测控制：算法具有控制和矫正系统未来动态行为的功能。对于分解炉及回转窑，当喂煤量发生变化时，炉温的变化具备典型的大时滞特性，其响应曲线如下图左。基于历史运行大数据分析，可以据此标定炉温响应“惰性”（即纯滞后τ与惯性时间T）。预测控制算法考虑了以上惰性特性，因此超调小、波动小，跟踪快，比PID好得多，如下图右所示。

与GPC相比，PID算法的鲁棒性、自适应能力较差，当炉况发生变化时，参数不得不重新整定，否则其控制性能会在几个月内很快下降以至于难以投入自动。这也是某些“智能优化控制”程序难以长期稳定运行的原因。系统采用GPC算法则避免了以上问题。

自适应：系统能够修正自身特征以适应负荷、燃料等工况变化，具有自适应能力，因此达到比传统PID更好的控制效果。

模糊控制：模糊控制是基于模糊理论而形成的新型智能控制技术，能模拟人脑的智能推理过程对被控制对象进行判断和决策控制。

专家系统控制：专家系统应用人工智能技术，根据某个应用领域的人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要人类专家决策的复杂问题。

节能、降氧化烧损、低氮燃烧能力强。顶尖技术团队研发，基于高端现代数学理论，算法优越，控制效果好。不仅优化空燃比，而且对钢温、炉温、炉压、排烟温度都实现了优化。不仅支持正常轧制过程优化，而且支持待轧优化。支持热装、混装和冷装多种装料模式，适应不同轧制节奏。安装调试不影响正常生产，更无需停炉。一键式 “原有手动/先进控制”切换，对工况无扰动，安全便捷

神经网络：神经网络属于非机理建模方法之一。它模拟人类大脑神经网络结构和行为，具有人脑功能的基本特征：学习、记忆和归纳。在实际工业过程中，许多对象具有复杂的不确定性、实时性和高度非线性，然而人工神经网络具有逼近任意非线性关系的能力，可以很好地解决这些问题。

系统架构：系统的架构如下图所示，其软件运行于一个或多个高性能服务器上，通过OPC协议与DCS/PLC系统实现实时双向通信。

系统从生产稳定性出发，与原有DCS/PLC系统构建为二级连接。如果发生任何故障，与原有系统之间可以无扰切换，以保障生产系统的连续安全工作，丝毫不影响生产。

效益分析和典型案例

绿色湘军—湘江节能环保协作平台

平台主任：13467582531（微信同号）

绿色技术网：www.jnhbjs.com 公众号：lvsexiangjun

平台QQ群：927994161(QQ2群)

平台地址：湖南省长沙市雨花区东塘中设广场一楼潇湘科技要素大市场（长沙）（长沙地铁三号线三号口直达中设广场一楼）

一、重点关注：

1、关于在钢铁行业推广先进绿色低碳技术（第一版）的公告

2、关于在石化行业推广先进绿色低碳技术（第一版）的公告