專利名稱：一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，可以對(duì)鋼鐵企業(yè)三種主要的副產(chǎn)煤氣的產(chǎn)銷過程進(jìn)行綜合分析，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣的在線優(yōu)化調(diào)度。
背景技術(shù)：
隨著鋼鐵工業(yè)的快速增長，其作為高消耗、高污染的工業(yè)“大戶”，資源能源消費(fèi)約束明顯顯現(xiàn)，能源供求矛盾日益突出，使鋼鐵工業(yè)在防污減排、節(jié)能降耗等方面承受著巨大的壓力。目前，我國鋼鐵企業(yè)普遍存在副產(chǎn)煤氣利用率低、放散(不利用的釋放)量大等問題，既造成了極大的副產(chǎn)煤氣能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，又增加了生產(chǎn)成本。對(duì)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)而言，副產(chǎn)煤氣資源的合理利用和規(guī)劃直接影響到企業(yè)的持續(xù)發(fā)展和競爭能力，只有給以高度的重視和科學(xué)合理的規(guī)劃，才能適應(yīng)鋼鐵企業(yè)各工序生產(chǎn)緊密性、連續(xù)性的特點(diǎn)。高爐煤 氣(BFG)、焦?fàn)t煤氣(C0G)、轉(zhuǎn)爐煤氣(LDG)都是鋼鐵企業(yè)的副產(chǎn)煤氣，是其最重要的二次能源。目前，大部分鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣調(diào)度均依靠人工經(jīng)驗(yàn)，沒有建立科學(xué)的預(yù)測方法或系統(tǒng)，導(dǎo)致對(duì)副產(chǎn)煤氣需求預(yù)測的不全面和不科學(xué)。煤氣優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)是達(dá)到副產(chǎn)煤氣的平衡與煤氣分配利用的優(yōu)化，即在確保安全生產(chǎn)和能源穩(wěn)定供給的前提下，充分利用好副產(chǎn)煤氣，提高能源綜合利用效率。因此，全面分析鋼鐵企業(yè)的煤氣狀況，科學(xué)制定副產(chǎn)煤氣供需之間的平衡調(diào)度對(duì)策，對(duì)發(fā)展鋼鐵生產(chǎn)、降低能源消耗和改善環(huán)境都有重要的意義。目前，國內(nèi)外針對(duì)鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣的產(chǎn)銷優(yōu)化調(diào)度應(yīng)用研究大部分都集中在單體設(shè)備或靜態(tài)平衡上，存在副產(chǎn)煤氣大量發(fā)散、單體設(shè)備低負(fù)荷運(yùn)行、數(shù)據(jù)無法量化、勞動(dòng)負(fù)荷大、調(diào)度實(shí)施人為干擾因素多等諸多問題，調(diào)度工作缺乏系統(tǒng)性、及時(shí)性，限制了副產(chǎn)煤氣的優(yōu)化利用。目前冶金企業(yè)還不具備副產(chǎn)煤氣自動(dòng)調(diào)度功能，副產(chǎn)煤氣的調(diào)度主要通過調(diào)度人員和操作人員的經(jīng)驗(yàn)及對(duì)系統(tǒng)的熟悉和了解程度，進(jìn)行人為經(jīng)驗(yàn)決策。由于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)認(rèn)識(shí)不同導(dǎo)致煤氣在調(diào)度過程中不能很好的適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)系統(tǒng)，往往不能到達(dá)最佳的調(diào)度效果，不能使工藝系統(tǒng)運(yùn)行在最佳的負(fù)荷狀態(tài)；另一方面由于能源介質(zhì)生產(chǎn)涉及多個(gè)生產(chǎn)工藝過程，變量及安全限制因素多，反應(yīng)具有一定滯后性。通過分析副產(chǎn)煤氣調(diào)度現(xiàn)狀，目前存在的主要問題包括
(I)部分計(jì)量數(shù)據(jù)不精確冶金企業(yè)大部分計(jì)量儀表計(jì)量準(zhǔn)確，但隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，由于儀表工作環(huán)境惡劣及操作人員維護(hù)不到位，導(dǎo)致部分儀表計(jì)量不準(zhǔn)確、甚至損壞，嚴(yán)重限制了計(jì)量精度，為副產(chǎn)煤氣的優(yōu)化調(diào)度帶來很大難度。(2)動(dòng)力調(diào)度人員任務(wù)繁瑣副產(chǎn)煤氣調(diào)度人員每天都需要查閱、監(jiān)視大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析歸納，當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)波動(dòng)及在副產(chǎn)煤氣使用分配出現(xiàn)異議時(shí)，需要進(jìn)行雙方的協(xié)調(diào)和等待領(lǐng)導(dǎo)批示，這就導(dǎo)致了調(diào)度人員工作負(fù)荷大、任務(wù)繁瑣。(3)人為干擾因素多由于副產(chǎn)煤氣本身作為能源介質(zhì)具有一定的價(jià)值，在實(shí)際使用中需要核算能源成本，導(dǎo)致二級(jí)企業(yè)都希望在不影響生產(chǎn)的情況下優(yōu)化使用，但二級(jí)企業(yè)往往站在個(gè)人位置考慮，忽略整體利益。而在實(shí)際調(diào)度中又沒有很好的理論依據(jù)，就導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)分配和特權(quán)分配現(xiàn)象的出現(xiàn)，使各二級(jí)單位互相制約扯皮，煤氣使用不客觀、不科學(xué)。(4)調(diào)度無法量化由于副產(chǎn)煤氣生產(chǎn)的波動(dòng)性，調(diào)度人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行平衡調(diào)度，因此，副產(chǎn)煤氣用戶無法得知平衡調(diào)度過程中的方法和瞬時(shí)數(shù)據(jù)。二級(jí)副產(chǎn)煤氣用戶只能在月平衡報(bào)表中看到月日累計(jì)數(shù)據(jù)，這就使得煤氣用戶不能及時(shí)掌握每天的平衡調(diào)度動(dòng)向和比較分析平衡調(diào)度結(jié)果，導(dǎo)致了平衡調(diào)度結(jié)果量化性差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述問題而提出的一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，對(duì)鋼鐵企業(yè)三種主要的副產(chǎn)煤氣的產(chǎn)銷過程進(jìn)行綜合分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵企業(yè)副產(chǎn)煤氣的在線優(yōu)化調(diào)度。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，包括由副產(chǎn)煤氣產(chǎn)出設(shè)備和煤氣使用設(shè)備組成的副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)、由計(jì)算機(jī)終端和管理服務(wù)器組成的冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)，所述副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)根據(jù)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的檢修計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、副產(chǎn)煤氣消耗歷史情況和副產(chǎn)煤氣供應(yīng)狀況編制副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表并發(fā)出調(diào)度生產(chǎn)指令，副產(chǎn)煤氣產(chǎn)出設(shè)備向副產(chǎn)煤氣使用設(shè)備提供所需要的副產(chǎn)煤氣資源；一個(gè)數(shù)據(jù)收集服務(wù)器與所述副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)相連接，所述方法進(jìn)一步是所述數(shù)據(jù)收集服務(wù)器根據(jù)所述冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)提供的副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表和調(diào)度生產(chǎn)指令以及副產(chǎn)煤氣資源數(shù)據(jù)通過管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型和副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，進(jìn)行副產(chǎn)煤氣供需、實(shí)際能耗與計(jì)劃的比較、分析以及對(duì)標(biāo)，并以報(bào)表、圖表、曲線的統(tǒng)計(jì)方式顯示出來，實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的優(yōu)化在線調(diào)度；
所述管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型是首先根據(jù)冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)提供的副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表、調(diào)度生產(chǎn)指令以及副產(chǎn)煤氣資源，建立管道網(wǎng)絡(luò)的能流輸運(yùn)模型，獲取副產(chǎn)煤氣在管網(wǎng)中輸運(yùn)而造成的壓力及溫度的變化，給出副產(chǎn)煤氣加壓站出口壓力的預(yù)測值，保障煤氣資源供需雙方的壓力匹配；同時(shí)為副產(chǎn)煤氣在管道中的調(diào)度提供輸運(yùn)能力上的約束條件，保證調(diào)度方案得到有效執(zhí)行；
所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型是根據(jù)所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的運(yùn)行情況，進(jìn)行副產(chǎn)煤氣能源的分析計(jì)算，以副產(chǎn)煤氣能源中間緩沖及副產(chǎn)煤氣能源終點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為副產(chǎn)煤氣資源的預(yù)測及平衡計(jì)算提供依據(jù)；同時(shí)根據(jù)動(dòng)態(tài)因素、波動(dòng)因素情況對(duì)用能設(shè)備副產(chǎn)煤氣產(chǎn)耗的影響，制定能源設(shè)備預(yù)測的動(dòng)態(tài)預(yù)案，保證動(dòng)態(tài)情況下副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測功能的準(zhǔn)確；
所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型是依據(jù)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)在不同工況下的調(diào)度依據(jù)，分別建立以副產(chǎn)煤氣放散最小和副產(chǎn)煤氣使用的收益最大為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型。進(jìn)一步，所述能流輸運(yùn)模型包括副產(chǎn)煤氣發(fā)生系統(tǒng)、副產(chǎn)煤氣儲(chǔ)存系統(tǒng)、副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)以及副產(chǎn)煤氣用戶；
所述副產(chǎn)煤氣發(fā)生系統(tǒng)由高爐副產(chǎn)煤氣、轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣組成；
所述副產(chǎn)煤氣儲(chǔ)存系統(tǒng)由高爐副產(chǎn)煤氣柜、轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜組成；所述副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)由副產(chǎn)煤氣放散系統(tǒng)、副產(chǎn)煤氣混合系統(tǒng)和副產(chǎn)煤氣加壓系統(tǒng)組成；
所述副產(chǎn)煤氣用戶包括燒結(jié)工序、焦化工序、煉鐵工序、煉鋼工序、軋鋼工序、發(fā)電工序和輔助工序；
高爐副產(chǎn)煤氣和高爐副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一高爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)，轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣和轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)，焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)；高爐副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二高爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)，轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜和 副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)；焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)；所述副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)和煤氣用戶之間形成副產(chǎn)煤氣用戶管網(wǎng)。進(jìn)一步，所述副產(chǎn)煤氣在管道中的調(diào)度提供輸運(yùn)能力上的約束條件是
副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷總量平衡約束條件，即無論副產(chǎn)煤氣如何平衡調(diào)度，其總量不變； 副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷可變型單元約束條件，即要求可變化的煤氣配比滿足加熱要求、單體設(shè)
備副產(chǎn)煤氣供應(yīng)量滿足要求、副產(chǎn)煤氣的供應(yīng)速度滿足要求；
副產(chǎn)煤氣緩沖型單元約束條件，即副產(chǎn)煤氣能源中間緩沖中的副產(chǎn)煤氣柜同時(shí)要滿足壓力、流量變化的要求，保證一段時(shí)間內(nèi)的副產(chǎn)煤氣供應(yīng)量及使用安全。所述優(yōu)化在線調(diào)度的步驟是
a.讀取調(diào)度單元參數(shù)數(shù)據(jù)即讀取副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)儀表參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更行，更新速度是5-10秒鐘一次；
b.進(jìn)入功能模塊預(yù)測即進(jìn)入管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型和副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行預(yù)測；
c.進(jìn)入計(jì)算副產(chǎn)煤氣流量數(shù)值根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃及優(yōu)化數(shù)學(xué)模型方法，進(jìn)行煤氣用戶分配計(jì)算，完成副產(chǎn)煤氣調(diào)度初步計(jì)算以及分配后的數(shù)據(jù)；
d.判斷緩沖與安保條件如滿足副產(chǎn)煤氣柜存儲(chǔ)、管道壓力安全設(shè)定即進(jìn)入接下來的步驟e，如不滿足副產(chǎn)煤氣柜存儲(chǔ)，則進(jìn)入步驟h ；
e.副產(chǎn)煤氣動(dòng)態(tài)預(yù)警提示即是否滿足約束條件；
f.系統(tǒng)判斷進(jìn)針對(duì)預(yù)警提示判斷，如滿足設(shè)定的約束條件則進(jìn)入步驟g，如不滿足設(shè)定的約束條件則進(jìn)入步驟i ;
g.進(jìn)行調(diào)整方案，自動(dòng)計(jì)算出最優(yōu)調(diào)度方案，進(jìn)入步驟i;
h.計(jì)算誤差；
i.數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步，更新數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果
(1)能大幅度提高鋼鐵企業(yè)能源設(shè)備的生產(chǎn)率，保證各用氣設(shè)備能在設(shè)計(jì)負(fù)荷下工作，提聞設(shè)備運(yùn)行效率；
(2)對(duì)各種副產(chǎn)煤氣的在線調(diào)控，能有效減少煤氣放散、充分利用二次煤氣能源，確保生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保效益；
(3)在副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷單元出現(xiàn)異常和事故時(shí)，能作出及時(shí)、快速和準(zhǔn)確的預(yù)測與處理方案，把故障所造成的影響控制在最低限度；
(4)能為調(diào)度人員提供調(diào)度理論依據(jù)，減少調(diào)度的主觀盲目性，使調(diào)度命令及時(shí)準(zhǔn)確的下發(fā)下去；
(5)提供歷史調(diào)度數(shù)據(jù)、用氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，為理順鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)，領(lǐng)導(dǎo)層的決策提供重要數(shù)據(jù)參數(shù)。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明


圖I是副產(chǎn)煤氣優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 圖2是副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)簡化框 圖3是簡化的管道網(wǎng)絡(luò)的能流輸運(yùn)模型 圖4是副產(chǎn)煤氣優(yōu)化在線調(diào)度的一種單純形法的求解框圖。
具體實(shí)施例方式一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，包括由副產(chǎn)煤氣產(chǎn)出設(shè)備和煤氣使用設(shè)備組成的副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)、由計(jì)算機(jī)終端和管理服務(wù)器組成的冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)，所述副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)根據(jù)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的檢修計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、副產(chǎn)煤氣消耗歷史情況和副產(chǎn)煤氣供應(yīng)狀況編制副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表并發(fā)出調(diào)度生產(chǎn)指令，副產(chǎn)煤氣產(chǎn)出設(shè)備向副產(chǎn)煤氣使用設(shè)備提供所需要的副產(chǎn)煤氣資源；一個(gè)數(shù)據(jù)收集服務(wù)器與所述副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)相連接，所述方法進(jìn)一步是所述數(shù)據(jù)收集服務(wù)器根據(jù)所述冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)提供的副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表和調(diào)度生產(chǎn)指令以及副產(chǎn)煤氣資源數(shù)據(jù)通過管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型和副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，進(jìn)行副產(chǎn)煤氣供需、實(shí)際能耗與計(jì)劃的比較、分析以及對(duì)標(biāo)，并以報(bào)表、圖表、曲線的統(tǒng)計(jì)方式顯示出來，實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的優(yōu)化在線調(diào)度；
所述副產(chǎn)煤氣產(chǎn)出設(shè)備和煤氣使用設(shè)備包括副產(chǎn)煤氣產(chǎn)生設(shè)備、副產(chǎn)煤氣消耗設(shè)備、副產(chǎn)煤氣傳輸管道、副產(chǎn)煤氣混合加壓站、各種閥門儀表等設(shè)備；
所述管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型是首先根據(jù)冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)提供的副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表、調(diào)度生產(chǎn)指令以及副產(chǎn)煤氣資源，建立管道網(wǎng)絡(luò)的能流輸運(yùn)模型，獲取副產(chǎn)煤氣在管網(wǎng)中輸運(yùn)而造成的壓力及溫度的變化，給出副產(chǎn)煤氣加壓站出口壓力的預(yù)測值，保障煤氣資源供需雙方的壓力匹配；同時(shí)為副產(chǎn)煤氣在管道中的調(diào)度提供輸運(yùn)能力上的約束條件，保證調(diào)度方案得到有效執(zhí)行；
所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型是根據(jù)所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的運(yùn)行情況，進(jìn)行副產(chǎn)煤氣能源的分析計(jì)算，以副產(chǎn)煤氣能源中間緩沖及副產(chǎn)煤氣能源終點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為副產(chǎn)煤氣資源的預(yù)測及平衡計(jì)算提供依據(jù)；同時(shí)根據(jù)動(dòng)態(tài)因素、波動(dòng)因素情況對(duì)用能設(shè)備副產(chǎn)煤氣產(chǎn)耗的影響，制定能源設(shè)備預(yù)測的動(dòng)態(tài)預(yù)案，保證動(dòng)態(tài)情況下副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測功能的準(zhǔn)確；
所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型是依據(jù)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)在不同工況下的調(diào)度依據(jù)，分別建立以副產(chǎn)煤氣放散最小和副產(chǎn)煤氣使用的收益最大為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型。實(shí)施例中的方法是通過副產(chǎn)煤氣優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，所述的副產(chǎn)煤氣調(diào)度系統(tǒng)是一個(gè)龐大的分布式集成系統(tǒng)，應(yīng)充分考慮和基礎(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換能力，數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)終端和管理服務(wù)器組成的冶金企業(yè)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接并和數(shù)據(jù)收集服務(wù)器連接，共同實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)煤氣數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理與調(diào)度等功能。如圖I所示，副產(chǎn)煤氣優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)由三層構(gòu)成，分別包括信息采集層、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用操作層，所述信息采集層中包括數(shù)據(jù)采集及控制通過EMS系統(tǒng)建立通訊協(xié)議，按副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)需要采集數(shù)據(jù)；所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理層由計(jì)算機(jī)終端和管理服務(wù)器組成，包括有歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫；所述應(yīng)用操作層是副產(chǎn)煤氣應(yīng)用操作層，該操作層有顯示設(shè)備和輸入設(shè)備，其主要功能是副產(chǎn)煤氣調(diào)度、平衡、計(jì)劃等。其中信息采集層的軟硬件都為基礎(chǔ)設(shè)備原有軟硬件，不需要另外添置；應(yīng)用操作層主要為操作人員提供的人機(jī)交互功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、完 成人工數(shù)據(jù)模型輸入；數(shù)據(jù)處理層為調(diào)度系統(tǒng)的核心部分，包括所述的管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型和煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，調(diào)度專家系統(tǒng)庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等。如圖2所示，一個(gè)副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)的能流輸運(yùn)模型包括副產(chǎn)煤氣發(fā)生系統(tǒng)I、副產(chǎn)煤氣儲(chǔ)存系統(tǒng)2、副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)3以及副產(chǎn)煤氣煤氣用戶4，所述副產(chǎn)煤氣發(fā)生系統(tǒng)由高爐副產(chǎn)煤氣1-1、轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣1-2和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣1-3組成，所述副產(chǎn)煤氣儲(chǔ)存系統(tǒng)由高爐副產(chǎn)煤氣柜2-1、轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜2-2和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜2-3組成，副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)由副產(chǎn)煤氣放散系統(tǒng)3-1、副產(chǎn)煤氣混合系統(tǒng)3-2和副產(chǎn)煤氣加壓系統(tǒng)3-3組成，所述副產(chǎn)煤氣用戶包括燒結(jié)工序4-1、焦化工序4-2、煉鐵工序4-3、煉鋼工序4-4、軋鋼工序4-5、發(fā)電工序4-6和輔助工序4-7。高爐副產(chǎn)煤氣和高爐副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一高爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)5，轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣和轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)6，焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)7 ;高爐副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二高爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)8，轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)9 ;焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)10 ;所述副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)和副產(chǎn)煤氣用戶之間形成副產(chǎn)煤氣用戶管網(wǎng)11。上述實(shí)施例中
一，針對(duì)管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型的建立，從圖2中看出副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的管路系統(tǒng)，針對(duì)這樣的復(fù)雜系統(tǒng)建模，模型的建立求解將極其復(fù)雜，因此有必要對(duì)原有管網(wǎng)物理模型設(shè)置一些假設(shè)并設(shè)置限制性條件，其中
(1)副產(chǎn)煤氣柜、副產(chǎn)煤氣混合站、副產(chǎn)煤氣加壓站及副產(chǎn)煤氣混合站都不是副產(chǎn)煤氣的生產(chǎn)消耗設(shè)備，僅考慮為副產(chǎn)煤氣管道中的一部分，只將其中的管網(wǎng)壓力作為副產(chǎn)煤氣使用的限制條件；
(2)將副產(chǎn)煤氣放散裝置假設(shè)為煤氣用戶，其限制條件為所有煤氣用戶滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的最后煤氣用戶；
(3)副產(chǎn)煤氣主管網(wǎng)只包括高爐副產(chǎn)煤氣、焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣、轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)，將高焦混合副產(chǎn)煤氣消耗分別考慮為高爐副產(chǎn)煤氣焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣的單獨(dú)用戶；
(4)管網(wǎng)中存在的精煉煤氣由于只使用焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣，因此只將其看做焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣的使用用戶；
(5)忽略副產(chǎn)煤氣傳輸過程中存在的泄漏問題及由于計(jì)量誤差導(dǎo)致的干擾條件；
(6)某些固定設(shè)備具有的限制性條件將作為建模權(quán)重因子成為限制條件。
根據(jù)上述條件可以將煤氣管網(wǎng)進(jìn)行簡化，設(shè)有S個(gè)煤氣主管網(wǎng)，分別為SpS2-Sk,并有NpN^Ni個(gè)副產(chǎn)煤氣消耗單元及K、N^Nj個(gè)副產(chǎn)煤氣生產(chǎn)單元與主管網(wǎng)相聯(lián)，簡化的管網(wǎng)模型如圖3所示。根據(jù)副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)模型圖，可用如下公式表示
權(quán)利要求
1.一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，包括由副產(chǎn)煤氣產(chǎn)出設(shè)備和煤氣使用設(shè)備組成的副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)、由計(jì)算機(jī)終端和管理服務(wù)器組成的冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)，所述副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)根據(jù)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的檢修計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、副產(chǎn)煤氣消耗歷史情況和副產(chǎn)煤氣供應(yīng)狀況編制副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表并發(fā)出調(diào)度生產(chǎn)指令，副產(chǎn)煤氣產(chǎn)出設(shè)備向副產(chǎn)煤氣使用設(shè)備提供所需要的副產(chǎn)煤氣資源；一個(gè)數(shù)據(jù)收集服務(wù)器與所述副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)相連接，其特征在于，所述方法進(jìn)一步是所述數(shù)據(jù)收集服務(wù)器根據(jù)所述冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)提供的副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表和調(diào)度生產(chǎn)指令以及副產(chǎn)煤氣資源數(shù)據(jù)通過管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型和副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，進(jìn)行副產(chǎn)煤氣供需、實(shí)際能耗與計(jì)劃的比較、分析以及對(duì)標(biāo)，并以報(bào)表、圖表、曲線的統(tǒng)計(jì)方式顯示出來，實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的優(yōu)化在線調(diào)度； 所述管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型是首先根據(jù)冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)提供的副產(chǎn)煤氣供需計(jì)劃報(bào)表、調(diào)度生產(chǎn)指令以及副產(chǎn)煤氣資源，建立管道網(wǎng)絡(luò)的能流輸運(yùn)模型，獲取副產(chǎn)煤氣在管網(wǎng)中輸運(yùn)而造成的壓力及溫度的變化，給出副產(chǎn)煤氣加壓站出口壓力的預(yù)測值，保障煤氣資源供需雙方的壓力匹配；同時(shí)為副產(chǎn)煤氣在管道中的調(diào)度提供輸運(yùn)能力上的約束條件，保證調(diào)度方案得到有效執(zhí)行； 所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型是根據(jù)所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的運(yùn)行情況，進(jìn)行副產(chǎn)煤氣能源的分析計(jì)算，以副產(chǎn)煤氣能源中間緩沖及副產(chǎn)煤氣能源終點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為副產(chǎn)煤氣資源的預(yù)測及平衡計(jì)算提供依據(jù)；同時(shí)根據(jù)動(dòng)態(tài)因素、波動(dòng)因素情況對(duì)用能設(shè)備副產(chǎn)煤氣產(chǎn)耗的影響，制定能源設(shè)備預(yù)測的動(dòng)態(tài)預(yù)案，保證動(dòng)態(tài)情況下副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測功能的準(zhǔn)確； 所述副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型是依據(jù)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)在不同工況下的調(diào)度依據(jù)，分別建立以副產(chǎn)煤氣放散最小和副產(chǎn)煤氣使用的收益最大為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，其特征在于，所述能流輸運(yùn)模型包括副產(chǎn)煤氣發(fā)生系統(tǒng)、副產(chǎn)煤氣儲(chǔ)存系統(tǒng)、副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)以及副產(chǎn)煤氣用戶； 所述副產(chǎn)煤氣發(fā)生系統(tǒng)由高爐副產(chǎn)煤氣、轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣組成； 所述副產(chǎn)煤氣儲(chǔ)存系統(tǒng)由高爐副產(chǎn)煤氣柜、轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜組成； 所述副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)由副產(chǎn)煤氣放散系統(tǒng)、副產(chǎn)煤氣混合系統(tǒng)和副產(chǎn)煤氣加壓系統(tǒng)組成； 所述副產(chǎn)煤氣用戶包括燒結(jié)工序、焦化工序、煉鐵工序、煉鋼工序、軋鋼工序、發(fā)電工序和輔助工序； 高爐副產(chǎn)煤氣和高爐副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一高爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)，轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣和轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)，焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣和焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜之間形成第一焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)；高爐副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二高爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)，轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)；焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣柜和副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)之間形成第二焦?fàn)t副產(chǎn)煤氣管網(wǎng)；所述副產(chǎn)煤氣混合加壓安保系統(tǒng)和煤氣用戶之間形成副產(chǎn)煤氣用戶管網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，其特征在于，所述副產(chǎn)煤氣在管道中的調(diào)度提供輸運(yùn)能力上的約束條件是 副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷總量平衡約束條件，即無論副產(chǎn)煤氣如何平衡調(diào)度，其總量不變； 副產(chǎn)煤氣產(chǎn)銷可變型單元約束條件，即要求可變化的煤氣配比滿足加熱要求、單體設(shè)備副產(chǎn)煤氣供應(yīng)量滿足要求、副產(chǎn)煤氣的供應(yīng)速度滿足要求； 副產(chǎn)煤氣緩沖型單元約束條件，即副產(chǎn)煤氣能源中間緩沖中的副產(chǎn)煤氣柜同時(shí)要滿足壓力、流量變化的要求，保證一段時(shí)間內(nèi)的副產(chǎn)煤氣供應(yīng)量及使用安全。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，其特征在于，所述優(yōu)化在線調(diào)度的步驟是 a.讀取調(diào)度單元參數(shù)數(shù)據(jù)即讀取副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)儀表參數(shù)數(shù)據(jù)，所述參數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更行，更新速度是5-10秒鐘一次； b.進(jìn)入功能模塊預(yù)測即進(jìn)入管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型和副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行預(yù)測； c.進(jìn)入計(jì)算副產(chǎn)煤氣流量數(shù)值根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃及優(yōu)化數(shù)學(xué)模型方法，進(jìn)行煤氣用戶分配計(jì)算，完成副產(chǎn)煤氣調(diào)度初步計(jì)算以及分配后的數(shù)據(jù)； d.判斷緩沖與安保條件如滿足副產(chǎn)煤氣柜存儲(chǔ)、管道壓力安全設(shè)定即進(jìn)入接下來的步驟e，如不滿足副產(chǎn)煤氣柜存儲(chǔ)，則進(jìn)入步驟h ； e.副產(chǎn)煤氣動(dòng)態(tài)預(yù)警提示即是否滿足約束條件； f.系統(tǒng)判斷即針對(duì)預(yù)警提示判斷，如滿足設(shè)定的約束條件則進(jìn)入步驟g，如不滿足設(shè)定的約束條件則進(jìn)入步驟i ; g.進(jìn)行調(diào)整方案即自動(dòng)計(jì)算出最優(yōu)調(diào)度方案，進(jìn)入步驟i; h.計(jì)算誤差； i.數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步，更新數(shù)據(jù)庫。
全文摘要
本發(fā)明一種冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣離線分析在線調(diào)度方法，有一個(gè)數(shù)據(jù)收集服務(wù)器與煤氣產(chǎn)銷計(jì)劃管理系統(tǒng)相連接，所述數(shù)據(jù)收集服務(wù)器根據(jù)所述系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)通過管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型、煤氣供需系統(tǒng)預(yù)測模型和煤氣供需系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，進(jìn)行冶金企業(yè)副產(chǎn)煤氣供需系統(tǒng)的在線調(diào)度；本發(fā)明大幅度提高鋼鐵企業(yè)能源設(shè)備的生產(chǎn)率，保證各用氣設(shè)備能在設(shè)計(jì)負(fù)荷下工作，提高設(shè)備運(yùn)行效率；能有效減少煤氣放散、充分利用二次煤氣能源，確保生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行；能做出及時(shí)、快速和準(zhǔn)確的預(yù)測與處理方案，把故障所造成的影響控制在最低限度；能為調(diào)度人員提供調(diào)度理論依據(jù)，減少調(diào)度的主觀盲目性，使調(diào)度命令及時(shí)準(zhǔn)確的下發(fā)下去；為理順鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)，領(lǐng)導(dǎo)層的決策提供重要數(shù)據(jù)參數(shù)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102915006SQ20121033566
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者劉峰, 黃飛, 王廣文, 梁兆軍, 韓佳慧 申請(qǐng)人:北京志能祥贏節(jié)能環(huán)保科技有限公司