18 北京科技大学学报 第33卷 耗量与相关因素间有较好的线性关系.在煤气预测 式中，U,、U,和U表示炼钢区钢包、三轧和白灰窑对 过程中，通过统计历史数据，得出消耗量与相关因素 转炉煤气的使用. 间的回归方程，从而预测煤气量的消耗 4石钢煤气优化分配系统 表4炼钢区煤气消耗量预测模型各分量 Table 4 Components in the gas consumption volume prediction model of 4.1系统设计思路 the steelmaking area 监测石钢煤气管网的发生源与消耗源的实时煤 项目 含义 气数据，根据生产和检修计划利用模型预测某时间 L1 钢水产量 输入向量 段内各种自产煤气的产出量和消耗源的使用量，给 12 钢铁料消耗量 出优化的煤气调度方案，指导调度人员进行合理的 输出变量 NI 炼钢厂煤气消耗量 煤气调度和生产、检修安排，如图1所示 轧钢厂煤气消耗量的主要影响因素包括钢材产 量、钢种以及规格有关，其消耗量的预测由生产计划 实刀疏测 计量 煤气发： 数据牢 煤气衡测 及统计 决定 计算 煤气消耗 模央 3石钢煤气优化分配模型 数据分 生产计划 煤气生产 优化澍动 检修计划 消耗单位 3.1煤气调配的原则 图1石钢煤气优化系统设计思路 (1)转炉煤气使用的优先顺序：炼钢区、三轧和 Fig.I Design concept diagram of Shisteel's gas optimization system 白灰窑. (2)最大限度调配转炉煤气和高炉煤气供三轧 4.2系统主界面 使用，以降低外购天然气用量 系统主要有主界面、煤气汇总、煤气用户、煤气 (3)最大限度的使用转炉煤气，并使用一定量 预测、煤气平衡和计划管理等功能模块组成.煤气 的高炉煤气，以降低白灰窑煤粉的使用量 汇总界面主要显示了煤气各发生方和使用方的瞬时 3.2煤气优化分配数学模型 流量、日累积数据、煤气日总累积及其实时汇总曲线 3.2.1目标函数 等信息，分为高炉煤气汇总界面、转炉煤气汇总界面 模型的目标函数选取了以高炉煤气、转炉煤气、 和天然气汇总界面.图2为石钢煤气优化系统主 外购天然气和煤粉消耗量最小为目标： 界面 minS=∑∑b,X 石钢煤气优化系统 式中，b,为折合标煤系数，X,为用能设备消耗 能量. 3.2.2约束条件 (1)煤气柜位操作约束 H≤H≤H 式中，H,和H分别为煤气柜柜位最低值和最高值. (2)热电联产锅炉操作约束.石钢热电联产三 台锅炉均可使用最低热值的高炉煤气，蒸汽的产生 应保证VD炉以及取暖使用： H。>H+H. 图2石钢煤气优化系统主界面 式中，H,为锅炉所需高炉煤气产生的最低蒸汽量， Fig.2 Main interface system of Shisteel's gas optimization system H,是VD炉所需的蒸汽量，H为公司取暖所需的蒸 煤气汇总界面主要显示了煤气各发生方和使用 汽量. 方的瞬时流量、日累积数据、煤气日总累积及其实时 (3)转炉煤气使用约束条件.转炉煤气使用优 汇总曲线等信息，分为高炉煤气汇总界面、转炉煤气 先顺序： 汇总界面和天然气汇总界面.图3为高炉煤气汇总 U.>U.>U. 界面：左边为煤气汇总信息，包括各高炉、热风炉、烧北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 耗量与相关因素间有较好的线性关系． 在煤气预测 过程中，通过统计历史数据，得出消耗量与相关因素 间的回归方程，从而预测煤气量的消耗． 表 4 炼钢区煤气消耗量预测模型各分量 Table 4 Components in the gas consumption volume prediction model of the steelmaking area 项目 含义 输入向量 L1 钢水产量 L2 钢铁料消耗量 输出变量 N1 炼钢厂煤气消耗量 轧钢厂煤气消耗量的主要影响因素包括钢材产 量、钢种以及规格有关，其消耗量的预测由生产计划 决定． 3 石钢煤气优化分配模型 3. 1 煤气调配的原则 ( 1) 转炉煤气使用的优先顺序: 炼钢区、三轧和 白灰窑． ( 2) 最大限度调配转炉煤气和高炉煤气供三轧 使用，以降低外购天然气用量． ( 3) 最大限度的使用转炉煤气，并使用一定量 的高炉煤气，以降低白灰窑煤粉的使用量． 3. 2 煤气优化分配数学模型 3. 2. 1 目标函数 模型的目标函数选取了以高炉煤气、转炉煤气、 外购天然气和煤粉消耗量最小为目标: min S = ∑ n i = 1 ∑ k j = 1 bξ，j Xi，j 式中，bξ，j 为折合标煤 系 数，Xi，j 为 用 能 设 备 消 耗 能量． 3. 2. 2 约束条件 ( 1) 煤气柜位操作约束． Hl≤ H≤ Hh 式中，Hl和 Hh分别为煤气柜柜位最低值和最高值． ( 2) 热电联产锅炉操作约束． 石钢热电联产三 台锅炉均可使用最低热值的高炉煤气，蒸汽的产生 应保证 VD 炉以及取暖使用: Hp ＞ Hv + Hw ． 式中，Hp为锅炉所需高炉煤气产生的最低蒸汽量， Hv是 VD 炉所需的蒸汽量，Hw为公司取暖所需的蒸 汽量． ( 3) 转炉煤气使用约束条件． 转炉煤气使用优 先顺序: Us ＞ Ur ＞ Ul ． 式中，Us、Ur和 Ul表示炼钢区钢包、三轧和白灰窑对 转炉煤气的使用． 4 石钢煤气优化分配系统 4. 1 系统设计思路 监测石钢煤气管网的发生源与消耗源的实时煤 气数据，根据生产和检修计划利用模型预测某时间 段内各种自产煤气的产出量和消耗源的使用量，给 出优化的煤气调度方案，指导调度人员进行合理的 煤气调度和生产、检修安排，如图 1 所示． 图 1 石钢煤气优化系统设计思路 Fig． 1 Design concept diagram of Shisteel’s gas optimization system 4. 2 系统主界面 系统主要有主界面、煤气汇总、煤气用户、煤气 预测、煤气平衡和计划管理等功能模块组成． 煤气 汇总界面主要显示了煤气各发生方和使用方的瞬时 流量、日累积数据、煤气日总累积及其实时汇总曲线 等信息，分为高炉煤气汇总界面、转炉煤气汇总界面 和天然气汇总界面． 图 2 为石钢煤气优化系统主 界面． 图 2 石钢煤气优化系统主界面 Fig． 2 Main interface system of Shisteel’s gas optimization system 煤气汇总界面主要显示了煤气各发生方和使用 方的瞬时流量、日累积数据、煤气日总累积及其实时 汇总曲线等信息，分为高炉煤气汇总界面、转炉煤气 汇总界面和天然气汇总界面． 图 3 为高炉煤气汇总 界面: 左边为煤气汇总信息，包括各高炉、热风炉、烧 ·18·