竖炉焙烧过程综合自动化系统
２００６年３月控制工程
ＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎａＭａｒ．２００６Ｖ０１．１３，Ｎｏ．２
文章编号：１６７１．７８４８（２００６）０２．０１２０－０４
竖炉焙烧过程综合自动化系统
严爱军１，丁进良１，柴天佑２
（１．东ｊＥ大学教育部暨辽宁省流程工业综合自动化重点实验室，辽宁沈阳１１０００４；２．东北大学自动化研究中心，辽宁沈阳１１０（１０４）
摘要：针对竖炉焙烧过程的工艺特点及技术要求，基于智能技术提出了实现综合生产
指标优化的竖炉焙烧过程综合自动化系统，讨论了由智能优化、过程控制和过程管理三层结
构组成的综合自动化系统的结构、功能和控制策略。用智能优化设定模型、炉况诊断模型、
智能预报模型及回路控制，实现了优化综合生产指标的目标。所提出的系统成功应用于某选
矿厂竖炉焙烧生产过程，实现了竖炉焙烧生产过程的优化控制、优化运行和优化管理，取得
了明显的应用成效。
关键词：竖炉焙烧；生产指标；综合自动化系统；智能优化
中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ
ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳｈａｔＦｕｒｎａｃｅＲｏａｓｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ
ＹＡＮＡｉ－ｊｕｎｌ，ＤＩＮＧｆｉｎ－ｌｉａｎ９１，ＣＨＡＩＴｉａｎ－ｙｏｕ２
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｏｃｅｓｓＩｎｄｕｓｔｒｙＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｍｉｎｉｓｎ－ｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｈ出徼ｔ：Ｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｔｈｒｅｅｌａｙｅｒｓ．ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｈａｆｔｆｕｒｎａｃｅｒｏａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｌｍ，ｆｕｎｃ－ｔｉｏｎｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｏｖｅｒａｌｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘｉｓａｃｈｉｅｖｅｄｕｓｉｎｇｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｏｐｔｉｍａｌｓｅｔｔｉｎｇｍｏｄｅｌ，ｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏ－ｓｉｓｍｏｄｅｌ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｎｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒ０１．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｏｌ】０ｓｅ（ｔｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｍａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆａＭｉｎｅｒａｌｓＰｒｏ—ｃｅｓｓｉｎｇＦａｃｔｏｒｙｔｏｒｅａｌｉｚｅｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍａｌｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｉｔｉｓｐｒｏｖｅｎｔｏｐｒｏｖｉｄｅｂｅｎｅｆｉｔｓｔｏｔｈｉｓｍｉｎｅｒａｌｓｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆａｃｔｏｒｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈａｆｔｆｕｒｎａｃｅｍａｓｔｉｎｇ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
１引言
竖炉焙烧是我国目前处理弱磁性矿物的有效途径之一。其生产现状是自动化程度低，生产成本高，资源消耗大，环境污染严重。竖炉焙烧过程具有机理复杂，多变量强耦合，过程中不确定因素多，磁选管回收率难以在线连续测量等特性。因此采用传统的控制方法难以对其进行有效的控制。
欧洲钢铁工业技术发展指南指出：对于降低生产成本、提高产品质量、减少环境污染和资源消耗只能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现…。采用计算机控制系统是对竖炉焙烧过程实现成功控制的关键，采用新的合适的控制结构的过程综合自动化系统是解决上述问题的关键。文献［２］提出了采用过程控制、过程优化、生产调度、企业管理和经济决策五层结构的综合自动化系统。文献［３］提出了由过程稳定化、过程优化、过程管理三层结构组成的选矿生产过程自动化系统。文献［４］提出了基于企业资源计划（ＥＲＰ）／制造执行系统（ＭＥＳ）／过程控制系统（ＰＣＳ）三层结构的金矿企业综合自动化系统，并成功应用于中国排山楼金矿，取得了显著成效。
２竖炉焙烧过程描述
竖炉是将弱磁性铁矿石（主要成分Ｆｅ２０３）在加热带进行加热，然后落入还原带，在一定浓度还原剂、一定温度下，使№０３还原成强磁性的磁铁矿№０４的热工设备，工艺过程俗称磁化焙烧‘５｜。竖
收稿日期：２０（０－０４．１３；收修定稿日期：２００５－０５－３１
基金项目：国家９７３重大基础研究计划资助项目（２００２ＣＢ３１２２０１）；国家８６３高技术研究计划资助项目（２００４ＡＡ４１２０３０）
作者简介：严爱军（１９７０．），男，湖北当阳人，博士研究生，主要研究方向为复杂工业过程的建模与智能控制等；柴天佑（１９４７一），男
甘肃兰州人，教授，博士生导师，中国工程院院士。
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