CN114967793A - 一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法及系统，根据热平衡算法计算初始烧炉强度，解决了烧炉过程中因送风时间、煤气热值、富氧量等因素影响该烧炉初期空气和煤气量过高过低影响烧炉稳定性问题。将热风炉燃烧周期分为拱顶温度上升期和废气温度调整期，在废气温度调整期，通过最优废气温升曲线指导烧炉过程中废气温度和拱顶温度过高时，增加空气量还是减少煤气量，解决了因拱顶温度波动大、调节频繁温度、废气温度上升缓慢，造成的煤气消耗大和热风炉内部蓄热体寿命问题，突破了热风炉节能在以往只通过最佳空燃比从拱顶温度节能的局限性，从烧炉节能废气温升曲线对煤气节能的方案，更加完善了热风炉节能问题。

Description

一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法及系统

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法及系统。

背景技术

热风炉是高炉鼓风的预热器。即利用高炉煤气(或混合煤气)燃烧产生的高温废气加热热风炉内蓄热室内的蓄热体(格子砖或耐火球)，使蓄热体吸收废气的热量，达到1200～1400℃的高温；然后经过换炉操作使热风炉工作状态转换为送风状态，在送风状态下，高压冷风穿过处于高温状态的蓄热体缝隙，吸收蓄热体的热量并转变为热风，随后热风被送往高炉参与炼铁生产。冷风在热风炉内吸收的热量，来源于煤气燃烧放出的热量，所以，热风炉实际上是一种热量转换器，它把煤气的化学热转换成热风的物理热，用于高炉冶炼，达到降低焦比的目的。近年来，随着国家提出绿色制造，智能制造，低碳排放等相关政策以及冶金企业热风炉的煤气消耗占全厂能源40％左右，从热风炉煤气量消耗来看，对热风炉节能不仅可以减少碳排放同时也可以更好的解决全厂燃气锅炉和加热炉等设备因为煤气量不够影响正常生产的问题。

热风炉在烧炉过程中受煤气热值、富氧量等内因的影响和现场操作人员的技术差异，夜间疲劳以及送风时间不确定性等等外因的影响，导致烧炉过程中烟道温度过烧或者欠烧，操作不及时、操作频繁且劳动强度大、生产质量和能耗等多方面消耗较大。因此，如何控制废气温升合理就显的十分重要。

发明内容

为此，本发明提供一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法及系统，以实现对热风炉的节能控制。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提出了一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，所述方法包括：

根据热平衡算法计算初始烧炉强度，即起炉时所需要的初始强度空气量及煤气量，根据得到的初始烧炉强度开始烧炉；

将热风炉燃烧周期分为拱顶温度上升期和废气温度调整期，在所述拱顶温度上升期，通过自寻优寻找最佳空燃比以调节拱顶温度达到设定保护值；

在所述废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，若拱顶温度未超过设定保护值，则通过调节空气量来对调节废气温升，若拱顶温度超过设定保护值，则通过调节空燃比来对拱顶温度降温和废气温升进行协调调节，烧炉结束时废气温度达到设定值。

进一步地，根据热平衡算法计算初始烧炉强度，具体包括：

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气中的主要成分及烟气量；

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气所含的总焓值；

通过热风炉烧炉过程中拱顶温度和废气温度计算出热风炉热效率；

根据热风炉所需送风温度，计算得到将1m³冷风从起始温度到送风温度所需煤气量，并计算出在热风炉由送风转烧炉所需要的总煤气量；

再根据上一炉烧炉得到的空燃比，计算得到空气总量，并计算出起炉时所需要的初始强度空气量。

进一步地，所述方法还包括：

设定数据采集约束条件为热风炉送风时间与规定送风时间偏差为正负百分之十作为前提，在热风炉烧炉进入废气温度调整期后，每隔预设时间采集热风炉烧炉时的拱顶温度、烧炉时间、废气温度，从烧炉阶段进入焖炉阶段统计当前热风炉烧炉拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度；

根据采集并统计的多炉的数据，选取其中拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度三者数据近似相等的不同烧炉数据，设选取出来的数据为n组，从选取的n组烧炉数据根据煤气量消耗多少进行冒泡排序的方式，选取i组消耗煤气量最少的烧炉数据；

根据选取的i组烧炉数据，基于最小二乘法和多元线性回归法进行曲线拟合得到最优节能废气温升曲线模型。

进一步地，在所述废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，具体还包括：

设定约束条件为：预测值与真实值的偏差不超过设定预估偏差。

进一步地，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，具体包括：

根据最优节能废气温升曲线模型得到废气不同时刻温度设定点，采用PID控制算法对废气温度进行调节。

进一步地，所述方法还包括：

根据当前废气温度状态拱顶温度大于设定保护值，降低拱顶温度方式为X,其取值为±1；当X＝1时，调节方式为空气调节阀不动，调节煤气阀降低拱顶温度；当X＝-1时，调节方式为煤气调节阀不动，调节空气阀降低拱顶温度。

根据本发明实施例的第二方面，提出了一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制系统，所述系统包括：

初始烧炉强度控制模块，用于根据热平衡算法计算初始烧炉强度，即起炉时所需要的初始强度空气量及煤气量，根据得到的初始烧炉强度开始烧炉；

拱顶温度上升期控制模块，用于在拱顶温度上升期，通过自寻优寻找最佳空燃比以调节拱顶温度达到设定保护值；

废气温度调整期控制模块，用于在所述废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，若拱顶温度未超过设定保护值，则通过调节空气量来对调节废气温升，若拱顶温度超过设定保护值，则通过调节空燃比来对拱顶温度降温和废气温升进行协调调节，烧炉结束时废气温度达到设定值。

进一步地，所述初始烧炉强度控制模块，具体用于：

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气中的主要成分及烟气量；

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气所含的总焓值；

通过热风炉烧炉过程中拱顶温度和废气温度计算出热风炉热效率；

根据热风炉所需送风温度，计算得到将1m³冷风从起始温度到送风温度所需煤气量，并计算出在热风炉由送风转烧炉所需要的总煤气量；

再根据上一炉烧炉得到的空燃比，计算得到空气总量，并计算出起炉时所需要的初始强度空气量。

进一步地，所述最优节能废气温升曲线模型的获取方法为：

设定数据采集约束条件为热风炉送风时间与规定送风时间偏差为正负百分之十作为前提，在热风炉烧炉进入废气温度调整期后，每隔预设时间采集热风炉烧炉时的拱顶温度、烧炉时间、废气温度，从烧炉阶段进入焖炉阶段统计当前热风炉烧炉拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度；

根据采集并统计的多炉的数据，选取其中拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度三者数据近似相等的烧炉数据，设选取出来的数据为n组，从选取的n组烧炉数据根据煤气量消耗多少进行冒泡排序的方式，选取i组消耗煤气量最少的烧炉数据；

根据选取的i组烧炉数据，基于最小二乘法和多元线性回归法进行曲线拟合得到最优节能废气温升曲线模型。

本发明具有如下优点：

本发明提出的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法及系统，根据热平衡算法计算初始烧炉强度，解决了烧炉过程中因送风时间、煤气热值、富氧量等因素影响该烧炉初期空气和煤气量过高过低影响烧炉稳定性问题。将热风炉燃烧周期分为拱顶温度上升期和废气温度调整期，在拱顶温度上升期，寻优最佳空燃比调节拱顶温度，保证拱顶温度处于生产需要的温度，在废气温度调整期，通过采集正常工况下相近的烧炉时间得到历史数据，经过数据分析和曲线拟合得到最优废气温升曲线，指导烧炉过程中废气温度和拱顶温度过高时，增加空气量还是减少煤气量，满足烧炉结束废气温度烧到废气温度的设定值，解决了因拱顶温度波动大、调节频繁温度、废气温度上升缓慢，造成的煤气消耗大和热风炉内部蓄热体寿命问题，突破了热风炉节能在以往只通过最佳空燃比从拱顶温度节能的局限性，从烧炉节能废气温升曲线对煤气节能的方案，更加完善了热风炉节能问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例1提供的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法中高炉热风炉简易工艺流程图；

图3为本发明实施例1提供的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法中热平衡算法模型示意图；

图4为本发明实施例1提供的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法中废气温度优化模型示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提出了一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，本实施例中高炉热风炉简易工艺流程图如图2所示。该节能控制方法包括：

S100、根据热平衡算法计算初始烧炉强度，即起炉时所需要的初始强度空气量及煤气量，根据得到的初始烧炉强度开始烧炉。

热平衡算法模型具体实现过程如图3所示。

该模型理论公式：煤气成分CO,H₂,CH₄,CO₂,H₂O，N₂等，计算气体占百分比为X₁co％，X₂h₂％，X₃ch₄％，X₄co₂％，X₅h₂o％,X₆n₂％。

(1)X₁co％+X₂h2％+X₃ch4％+X₄co2％+X₅h2o％+X₆n2＝100％；

计算气体低热值，通过煤气成分计算Q1为低热值为：

Q1＝30.2*X₁+25.7*X₂+85.8*X₃

(2)空气和煤气完全燃烧理论方程式；

2CO+O₂＝2CO₂

2H₂+O₂＝2H₂O

CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O

由煤气成分计算燃烧1m³煤气的理论空气量：KQ0＝0.5*X₁+0.5*X₂+2*X₃

选取空气过剩系数1.1则计算实际空气量为：KQ1＝1.1*KQ0

假如空气带入的水份M1 g/m3,则体积百分比为：

X6＝(0.00124*M1)/(1+0.00124*M1)

空气煤气燃烧后，烟气主要成分为二氧化碳、水蒸气、氧气、氮气，燃烧1m3的煤气则生成烟气成分值：

Vco2＝0.01*(X₁+X₄)

Vh2o＝0.01*(X₂+X₃+X₄+M1*KQ1)

Vn2＝0.01*(X₆+79*KQ1)(79为空气中氮气大约占比为79％)

Vo2＝0.21(1.1-1)*KQ1＝0.021*KQ1

V_Y＝Vco2+Vh2o+Vn2+Vo2

Vco2-------1m³煤气充分燃烧后烟气中所含二氧化碳量，单位m³

Vh2o-------1m³煤气充分燃烧后烟气中所含水蒸气量，单位m³

Vn2-------1m³煤气充分燃烧后烟气中所含氮气量，单位m³

Vo2-------1m³煤气充分燃烧后烟气中所含氧气量，单位m³

V_Y-------1m³煤气充分燃烧后产生的烟气量，单位m³

通过上面的燃烧方程和计算可以计算1m³煤气需要多少空气，并且可以计算出产生烟气的主要成分以及烟气量。

(3)通过2)计算出来的气体可以通过焓值表(25℃基准，气体国标焓kJ/m3)计算出各种气体在在不同温度下焓值，之后通过热风炉热效率公式计算出热风炉效率为η。

热风炉热效率公式

其中：q_z＝(Q1+q_mt+q_kt)/V_Y、q_s＝q_z-q_d。

说明：

η：热风炉热效率，单位％

q_z：热风炉空气煤气燃烧产生的烟气所含的总焓值

Q1：上面介绍了煤气自身低热值

q_mt：煤气在预热t温度下的焓值

q_kt：空气在预热t温度下的焓值

q_f：废气温度(烟气温度)下烟气的焓值

q_d：热风炉燃烧实际拱顶温度的烟气焓值

q_s：热风炉燃烧烟气损失的焓值

通过上面的公式整理得到：

根据热风炉所需送风温度T_s，则得到1m³冷风从T_l送到T_s所需煤气量多少

L_m：1m³冷风从T_l到T_s所需要的煤气量，单位m³

q_r：1m³冷风在T_s温度下的焓值，单位kJ

q_l：1m³冷风在T_l温度下的焓值，单位kJ

通过上面计算出来L_m，在通过热风炉送风时，送走的总冷风量，便可以计算出热风炉烧炉所需要的总煤气量V_zml：

V_zml＝L_m*V_lfl，其中V_lfl热风炉在送风过程中需消耗的冷风量，单位m³

(4)通过3)计算出来的在热风炉由送风转烧炉所需要的总煤气量V_zml，再根据烧炉过程中空燃比k(上一炉确定)，得到空气总量：V_kzl＝k*V_zml，故起炉时所需要的初始强度空气量为：

其中V_csk为初始强度空气量、t_sl为烧炉时间一般默认为2小时。

热平衡算法模型根据产生烟气量以及烟气成分，通过气体在不同温度下热焓值产生的量和排放烟气带走的热量算出热风炉的热量率，在通过送风时，送风温度以及冷风量需要的热量来计算出烧炉开始阶段所需要的煤气和空气量；该热平衡模型主要是解决由于送风温度偏差大、送风时间偏差大以及煤气热值等其他因素影响导致前期烧炉拱顶温度上升缓慢，对热风炉蓄热慢的原因。

S200、将热风炉燃烧周期分为拱顶温度上升期和废气温度调整期，在拱顶温度上升期，通过自寻优寻找最佳空燃比以调节拱顶温度达到设定保护值。

设定空气量不变，调节煤气量根据最佳空燃比对拱顶温度进行调节。

S300、在废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，若拱顶温度未超过设定保护值，则通过调节空气量来对调节废气温升，若拱顶温度超过设定保护值，则通过调节空燃比来对拱顶温度降温和废气温升进行协调调节，烧炉结束时废气温度达到设定值。

废气优化模型是通过采集历史烧炉参数，通过数据预处理选取在正常工况下拱顶温度，烧炉时间，废气温度和送风时间基本变化相同的情况下，以煤气消耗量最小的几组数据通过多元曲线回归等方法得到烧炉废气温度最优曲线，该废气优化曲线在废气调整期和投入自动条件，在拱顶温度与拱顶温度保护值大小以及约束条件判断如何调整废气温升，并其进行煤气和空气量的加减，最终烧炉结束废气温度达到废气温度设定值范围。具体实现过程如图4所示。

本实施例中废气温度优化模型主要有两部分：一部分是数据采集建模，主要用于数据采集，数据建模；另一部分是用于废气温度调节，通过废气温度损失函数和拱顶温度调节空气或煤气量。

(1)数据采集主要是在约束条件为热风炉送风时间偏差与规定送风时间正负百分之十为前提，热风炉烧炉进入废气调整期时，每隔T₁时间(默认7分钟)采集热风炉烧炉时的拱顶温度(T¹ _gdwd，T² _gdwd...,Tⁿ _gdwd)，烧炉时间(S¹ _slsj,S² _slsj...,Sⁿ _slsj)，废气温度(T¹ _fqwd,T² _fqwd...,Tⁿ _fqwd)。

从烧炉阶段进入焖炉阶段统计当前热风炉烧炉拱顶平均温度(T_gdavg)，烧炉时间(S_slsj)，烧炉结束废气温度(T_fqmax)。

采集手动M炉(默认20炉)选取送风时间得到的每一炉的数据；

烧炉过程进入废气调整期时间间隔(T₁)采集实时拱顶温度，烧炉时间，废气温度表如下：

烧炉结束统计烧炉拱顶平均温度，烧炉时间，结束废气温度表如下：

烧炉炉数	拱顶平均温度(℃)	烧炉时间(min)	结束废气温度(℃)
				1	T<sub>gdavg1</sub>	S<sub>slsj1</sub>	T<sub>fqmax1</sub>
2	T<sub>gdavg2</sub>	S<sub>slsj2</sub>	T<sub>fqmax2</sub>
				3	T<sub>gdavg3</sub>	S<sub>slsj3</sub>	T<sub>fqmax3</sub>
...	...	...	...
				M-1	T<sub>gdavgm-1</sub>	S<sub>slsjm-1</sub>	T<sub>fqmaxm-1</sub>
M	T<sub>gdavgm</sub>	S<sub>slsjm</sub>	T<sub>fqmaxm</sub>

通过上面烧炉结束统计的M炉数，选取拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度三者数据近似相等的数据(拱顶平均温度偏差±6℃，烧炉时间设定±6％，结束废气温度±6℃)，从M组中选取出来，假如选取出来的数据为n组。

从上面选取的n组数据中对根据煤气量消耗多少进行冒泡排序的方式，选取5个消耗煤气量最少的数据，这样就得到这5个煤气量最少的数据，假如这5个为：1,2,5,12,15炉，见下表：

1炉烧炉过程数据表

2炉、5炉、12炉烧炉过程数据表略

15炉烧炉过程数据表

对上面的数据采用最小二乘法进行建模：

最小二乘法曲线模型表达式：y＝β₀+β₁x₁+β₂x₂+β₃x₃，其中y是拟合值，x₀＝0，x₁为拱顶温度，x₂为烧炉时间，x₃为废气温度。

选择最佳拟合曲线的标准可以确定为：合误差(即总残差)达到最小确定参数β

误差值为：

为真实值，y_i为预测值，差平方为：e²

的上述方程

简化后为X·β＝Y

所以，最小二乘法表达式为：

显然，该误差函数是关于β_j，j＝1,2,3,4的多元函数方程，取最小值，则是求取一阶导数并设其为0，即求取极小值。

对上面的公式β求导，并令其为0：

X不为0，故

两边同时乘X^T,变形为：

则得

故得到拟合函数Y＝βX函数。

在投入自动后，在废气调整期会通过废气温度曲线模型，对废气控制，根据拱顶温度设定值与拱顶温度过程值比较调节空气量或空燃比，该模型中约束条件：预测值与真实值偏差即

设置|e|≤l和|e|>l,l为预估偏差默认为8，通过e偏差进行对空气量调节。拱顶与废气模型主要是拱顶温度大于拱顶保护值，同时根据约束条件，进行对空燃比的改变。

具体实施过程：

(1)热平衡模型计算初始烧炉强度，该模型通过热风炉烧炉过程计算出热效率为η，通过送风量和送风温度计算出缺失热量Q，根据Q可以计算下一炉烧炉时所需要的煤气量V_MQ,并且通过空燃比计算出空气量V_KQ。

(2)废气温度调节器，废气预估偏差设定为ε，该废气调节控制输出采用PID控制算法，通过废气优化模块得到废气不同时刻温度设定点为FQ_SP,设定以FQ_PV为测量值，模块的输出空气量为FQ_AV,输出限幅:上限FQ_AV_H,下限FQ_AV_L。其中PID控制算法中P的取值范围为300～350，I的取值范围是100～150，D的取值范围是30～40；

(3)顶温与废气协调调节，预估偏差设定为l默认值为8，该模型根据当前废气温度状态拱顶温度大于拱顶保护值，降低拱顶温度方式为X,其取值为±1，当X＝1时；调节方式为空气调节阀不动，调节煤气阀降低拱顶温度。当X＝-1时；调节方式为煤气调节阀不动，调节空气阀降低拱顶温度。调节输出采用PID控制算法，设定值为GDWD_SP，设定以GDWD_PV为测量值，模块的输出空燃比为KRB_AV，输出限幅:上限KRB_AV_H,下限0。其中PID控制算法中P的取值范围为500～800，I的取值范围是200～300，D的取值范围是50～80。

实施例2

与上述实施例1相对应的，本实施例提出了一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制系统，该系统包括：

初始烧炉强度控制模块，用于根据热平衡算法计算初始烧炉强度，即起炉时所需要的初始强度空气量及煤气量，根据得到的初始烧炉强度开始烧炉；

拱顶温度上升期控制模块，用于在拱顶温度上升期，通过自寻优寻找最佳空燃比以调节拱顶温度达到设定保护值；

废气温度调整期控制模块，用于在废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，若拱顶温度未超过设定保护值，则通过调节空气量来对调节废气温升，若拱顶温度超过设定保护值，则通过调节空燃比来对拱顶温度降温和废气温升进行协调调节，烧炉结束时废气温度达到设定值。

本发明实施例提供的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制系统中各部件所执行的功能均已在上述实施例1中做了详细介绍，因此这里不做过多赘述。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，其特征在于，所述方法包括：

根据热平衡算法计算初始烧炉强度，即起炉时所需要的初始强度空气量及煤气量，根据得到的初始烧炉强度开始烧炉；

将热风炉燃烧周期分为拱顶温度上升期和废气温度调整期，在所述拱顶温度上升期，通过自寻优寻找最佳空燃比以调节拱顶温度达到设定保护值；

在所述废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，若拱顶温度未超过设定保护值，则通过调节空气量来对调节废气温升，若拱顶温度超过设定保护值，则通过调节空燃比来对拱顶温度降温和废气温升进行协调调节，烧炉结束时废气温度达到设定值。

2.根据权利要求1所述的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，其特征在于，根据热平衡算法计算初始烧炉强度，具体包括：

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气中的主要成分及烟气量；

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气所含的总焓值；

通过热风炉烧炉过程中拱顶温度和废气温度计算出热风炉热效率；

根据热风炉所需送风温度，计算得到将1m³冷风从起始温度到送风温度所需煤气量，并计算出在热风炉由送风转烧炉所需要的总煤气量；

再根据上一炉烧炉得到的空燃比，计算得到空气总量，并计算出起炉时所需要的初始强度空气量。

3.根据权利要求1所述的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

设定数据采集约束条件为热风炉送风时间与规定送风时间偏差为正负百分之十作为前提，在热风炉烧炉进入废气温度调整期后，每隔预设时间采集热风炉烧炉时的拱顶温度、烧炉时间、废气温度，从烧炉阶段进入焖炉阶段统计当前热风炉烧炉拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度；

根据采集并统计的多炉的数据，选取其中拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度三者数据近似相等的烧炉数据，设选取出来的数据为n组，从选取的n组烧炉数据根据煤气量消耗多少进行冒泡排序的方式，选取i组消耗煤气量最少的烧炉数据；

根据选取的i组烧炉数据，基于最小二乘法和多元线性回归法进行曲线拟合得到最优节能废气温升曲线模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，其特征在于，在所述废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，具体还包括：

设定约束条件为：预测值与真实值的偏差不超过设定预估偏差。

5.根据权利要求1所述的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，其特征在于，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，具体包括：

根据最优节能废气温升曲线模型得到废气不同时刻温度设定点，采用PID控制算法对废气温度进行调节。

6.根据权利要求1所述的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据当前废气温度状态拱顶温度大于设定保护值，降低拱顶温度方式为X,其取值为±1；当X＝1时，调节方式为空气调节阀不动，调节煤气阀降低拱顶温度；当X＝-1时，调节方式为煤气调节阀不动，调节空气阀降低拱顶温度。

7.一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制系统，其特征在于，所述系统包括：

初始烧炉强度控制模块，用于根据热平衡算法计算初始烧炉强度，即起炉时所需要的初始强度空气量及煤气量，根据得到的初始烧炉强度开始烧炉；

拱顶温度上升期控制模块，用于在拱顶温度上升期，通过自寻优寻找最佳空燃比以调节拱顶温度达到设定保护值；

废气温度调整期控制模块，用于在所述废气温度调整期，基于预先构建的最优节能废气温升曲线模型对废气温升进行调节，若拱顶温度未超过设定保护值，则通过调节空气量来对调节废气温升，若拱顶温度超过设定保护值，则通过调节空燃比来对拱顶温度降温和废气温升进行协调调节，烧炉结束时废气温度达到设定值。

8.根据权利要求7所述的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制系统，其特征在于，所述初始烧炉强度控制模块，具体用于：

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气中的主要成分及烟气量；

计算热风炉空气煤气燃烧产生的烟气所含的总焓值；

通过热风炉烧炉过程中拱顶温度和废气温度计算出热风炉热效率；

根据热风炉所需送风温度，计算得到将1m³冷风从起始温度到送风温度所需煤气量，并计算出在热风炉由送风转烧炉所需要的总煤气量；

再根据上一炉烧炉得到的空燃比，计算得到空气总量，并计算出起炉时所需要的初始强度空气量。

9.根据权利要求7所述的一种基于废气温升曲线的热风炉节能控制系统，其特征在于，所述最优节能废气温升曲线模型的获取方法为：

设定数据采集约束条件为热风炉送风时间与规定送风时间偏差为正负百分之十作为前提，在热风炉烧炉进入废气温度调整期后，每隔预设时间采集热风炉烧炉时的拱顶温度、烧炉时间、废气温度，从烧炉阶段进入焖炉阶段统计当前热风炉烧炉拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度；

根据采集并统计的多炉的数据，选取其中拱顶平均温度、烧炉时间、结束废气温度三者数据近似相等的烧炉数据，设选取出来的数据为n组，从选取的n组烧炉数据根据煤气量消耗多少进行冒泡排序的方式，选取i组消耗煤气量最少的烧炉数据；

根据选取的i组烧炉数据，基于最小二乘法和多元线性回归法进行曲线拟合得到最优节能废气温升曲线模型。

Images