一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法与流程

本发明属于加热炉优化控制领域，涉及一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法。

背景技术：

1、轧钢加热炉是大部分钢铁热轧产线上的重要设备，对其烟气排放环保部门有着严格的规定，烟气中氮氧化物监测值超标是烟气排放超标最为重要的原因。环保部门的监测点一般设置在烟气即将排出到大气的烟囱上，而氮氧化物主要产生于炉膛燃烧的高温环境，因此有必要在炉膛燃烧控制时即做出合适的预测，从而避免烟气到达监测点时出现超标。目前，大量新建轧钢加热炉采用了全炉脉冲加热的方式，通过时序和投入烧嘴数量的组合，具备各个控制段功率投入的精确控制，因此通过对建立各个控制段功率投入与最终排放氮氧化物排放检测值之间的关系，可以建立预测模型，从而进行实现对氮氧化物排放标准的预测。

2、目前国内在加热炉氮氧化物排放控制方面的专利申请，主要是对加热炉结构和系统方面的专利，例如cn202122377525.5，cn202111003742.6，cn201821609940.0等专利。而针对加热炉控制方面的专利都未涉及到氮氧化物监测控制方面，例如cn202210798232.0，cn202210571027.0，cn201910568108.3专利等。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法，通过不同的智能体学习不同的控制策略，进行更有针对性的控制，并且通过多智能体深度强化学习算法内部的全局网络协调作用，实现对混合动力汽车的多目标自适应协同控制，在不依赖于人工调控优化目标的主次关系的同时，具有更好的灵活性、实时性以及优化效果。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法，该方法包括以下步骤：

4、s1：周期性采集各个全脉冲加热炉各控制区域加热功率的设定值，建立时间-功率数据集；

5、s2：周期性采集氮氧化物排放监测值，并根据环保排放标准，建立时间-排放合规判断数据集；

6、s3：根据全脉冲加热炉的设计参数，计算烟气在炉膛内产生运行到排放检测点的时间平均时间差值；

7、s4：根据s3的时间差值，读取s1建立的时间-功率数据集和s2建立起来的时间-排放合规判断数据集，建立功率-排放合规判断数据集；

8、s5：在加热炉各控制加热区间进行功率设定时，通过邻近算法，进行氮氧化物排放合规预测。

9、可选的，所述s3中，所需要的设计参数包括烟气产生位置到氮氧化物检测位置的距离测定值，烟气的不同部位的速度值确定，时间差值采用不同部位设计速度时间累加的方式来确定；采取以下的确定方法：

10、

11、δttotal表示控制段产生烟气流动到到测量位置的时间；

12、ldesign表示设计分段长度；

13、vdesign表示设计分段烟气流速。

14、可选的，所述步骤s4中，建立功率-排放合规判断数据集时，相同功率组合条件下，排放合规判断出现不同时，根据出现的几率来进行合规性的唯一设定，当合规性大于等于75％时，才确定为合规，采取确定方法如下：

15、

16、nture表示同一功率下记录的氮氧化物排放符合要求的次数；

17、nall表示同一功率下记录总次数。

18、可选的，所述步骤s5中，在加热炉各控制加热区间进行功率设定时，进行氮氧化物排放合规预测，采取knn(k nearest neighbors)邻近算法方法，knn邻近算法中距离计算采取欧式距离计算，空间内两个点的距离计算公式如下：

19、

20、deuc(x,y)表示欧式距离，式中具体为两种功率组合之间的欧式距离；

21、xj表示功率组合集合中，其中某一功率组合中某一控制区域功率值；

22、yj表示功率组合集合中，不同于xj的某一功率组合中与xj同功率控制区与的功率值；

23、d表示维度，本式中具体代表功率控制区间的数量；

24、k值的选择通过交叉验证的方法，从选择一个较小的k值逐步增加k的值，然后验收集合的方差，最终确定比较合适的k值。

25、本发明的有益效果在于：行氮氧化物排放合规性的预测控制方法。在对加热炉排放氮氧化物指标进行环境联网监测的环境下，能够为加热炉运行期间，氮氧化物可能出现的超标工况进行预测。从而尽可能实现在满足加热炉功能使用的前提下的合规排放。该控制方法具有较强的可操作性，具备较大的推广面。

26、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法，其特征在于：所述s3中，所需要的设计参数包括烟气产生位置到氮氧化物检测位置的距离测定值，烟气的不同部位的速度值确定，时间差值采用不同部位设计速度时间累加的方式来确定；采取以下的确定方法：

3.根据权利要求2所述的一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法，其特征在于：所述步骤s4中，建立功率-排放合规判断数据集时，相同功率组合条件下，排放合规判断出现不同时，根据出现的几率来进行合规性的唯一设定，当合规性大于等于75％时，才确定为合规，采取确定方法如下：

4.根据权利要求3所述的一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法，其特征在于：所述步骤s5中，在加热炉各控制加热区间进行功率设定时，进行氮氧化物排放合规预测，采取knn(k nearest neighbors)邻近算法方法，knn邻近算法中距离计算采取欧式距离计算，空间内两个点的距离计算公式如下：

技术总结
本发明涉及一种加热炉氮氧化物排放预测控制的方法，属于加热炉优化控制领域。该方法建立了脉冲温度控制段功率值与氮氧化物排放监测点之间时间对应关系；建立了对各个脉冲控制功率值与排放是否超标的数据集合；针对新的脉冲功率设定值，使用近邻算法实现氮氧化物排放合规性的预测。

技术研发人员：董斌,罗建枫,郭英,朱伟素,李钰
受保护的技术使用者：重庆赛迪热工环保工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11