鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)優(yōu)化高度研究.pdf

1、鋼鐵行業(yè)是我國支柱型產(chǎn)業(yè)，近年來在國家政策的拉動下發(fā)生了飛速發(fā)展。同時，它也是能源密集型產(chǎn)業(yè)，消耗的能源占全國能源總消耗量的15％。因此，如何提高能源利用效率，降低能源浪費(fèi)成為鋼鐵企業(yè)一個亟待解決的問題。其中副產(chǎn)煤氣的綜合利用是節(jié)能降耗的關(guān)鍵突破口。
　　 副產(chǎn)煤氣是鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重要二次能源，占鋼鐵企業(yè)總能源消耗的30％，其優(yōu)化調(diào)度對于整個企業(yè)節(jié)能降耗發(fā)揮重大作用。但是，目前關(guān)于副產(chǎn)煤氣優(yōu)化調(diào)度的研究還處于起步階段

2、，因此對該課題的研究意義更加重大。
　　 在此背景下，本文以鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)為研究對象，對其優(yōu)化調(diào)度建模進(jìn)行了深入研究，并將建立的優(yōu)化模型應(yīng)用于我國K鋼鐵企業(yè)，達(dá)到了降低鋼鐵企業(yè)能源消耗、減少生產(chǎn)成本的目的。主要研究成果包括以下幾方面內(nèi)容：
　　 (1)在對鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)進(jìn)行深入、詳細(xì)描述分析的基礎(chǔ)上，首次提出了適用于所有鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)的“三系統(tǒng)兩層面”分析架構(gòu)?！叭到y(tǒng)”是指根據(jù)副產(chǎn)煤氣的工藝流程，把整

3、個副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)劃分成三個相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)，分別定義為存儲系統(tǒng)、產(chǎn)消系統(tǒng)和轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。其中產(chǎn)消系統(tǒng)中的用戶根據(jù)它們消耗煤氣的不同特點分為兩大類。第一類是只消耗某一種煤氣的用戶，這類用戶的煤氣消耗量無法人為進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度；第二類是可以混燒兩種以上煤氣或者其它燃料的用戶，這類用戶和存儲系統(tǒng)、轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的用戶構(gòu)成的集成系統(tǒng)是本研究優(yōu)化調(diào)度的對象?！皟蓪用妗笔侵冈趯ο到y(tǒng)建立優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)中，要綜合考慮顯性成本和隱性成本兩方面因素。
　　

4、 (2)針對三種副產(chǎn)煤氣的發(fā)生機(jī)理復(fù)雜、影響因素眾多的特點，選取ARMA時間序列模型對三種煤氣的產(chǎn)生量進(jìn)行建模預(yù)測，通過算例分析驗證，得到了較高的預(yù)測精度。用此模型的預(yù)測結(jié)果作為優(yōu)化系統(tǒng)的輸入值。
　　 (3)對產(chǎn)消系統(tǒng)中只消耗某一種煤氣用戶的消耗量進(jìn)行建模預(yù)測。根據(jù)消耗用戶的不同特點將其分為四類。分別采用時間序列方法、基于Levenberg-Marquardt(LM)算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、平滑指數(shù)法和線性回歸法對其消耗的煤氣

5、量進(jìn)行建模預(yù)測，通過算例分析驗證，得到了較高的預(yù)測精度。用此模型的預(yù)測結(jié)果作為優(yōu)化系統(tǒng)的輸出值。
　　 (4)建立了鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化調(diào)度模型。選取副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)生產(chǎn)成本最小化為目標(biāo)函數(shù)，充分考慮影響副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)生產(chǎn)成本的所有因素，包括外購燃料成本、副產(chǎn)煤氣的放散成本、副產(chǎn)煤氣柜煤氣量波動成本以及鍋爐操作成本等；以物料守恒、能量守恒、設(shè)備操作要求等作為約束條件；采用混合整數(shù)線性規(guī)劃模型建模，對副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。實

6、例分析中，將建立的優(yōu)化模型應(yīng)用我國K鋼鐵企業(yè)，節(jié)省30％的生產(chǎn)成本。
　　 (5)首次將環(huán)境成本引入到副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型中，建立了基于環(huán)境成本的鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣系統(tǒng)綠色優(yōu)化調(diào)度模型。模型在考慮生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，綜合考慮了副產(chǎn)煤氣放散、燃燒排放和外購燃料燃燒排放所帶來的環(huán)境成本。實例分析中，將基于環(huán)境成本的綠色優(yōu)化調(diào)度模型與第六章優(yōu)化模型對比，總成本節(jié)約了1.3％。
　　 最后，對本文的研究所取得的成果進(jìn)行了總結(jié)，并