專(zhuān)利名稱(chēng)：計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉焦配煤的控制系統(tǒng)，特別是一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外在煉焦配煤優(yōu)化技術(shù)的研究已有數(shù)十年，多半集中在焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)的研究，配煤優(yōu)化的研究更不多見(jiàn)。因此，數(shù)十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外絕大部分焦化廠的配煤技術(shù)仍處在宏觀理論配煤、模糊估算配煤、人工經(jīng)驗(yàn)配煤的水平，這種以耗主焦煤為主的配煤技術(shù)，勢(shì)必加速主焦煤的消耗，使世界儲(chǔ)量稀少的主焦煤供應(yīng)日趨緊張。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保證焦炭質(zhì)量的前提下，盡量少配主焦煤和煤源緊張的煤種；盡量多配揮發(fā)份高的弱性粘煤或不粘性煤；盡量開(kāi)發(fā)擴(kuò)大新的煉焦煤源，節(jié)能增源，最后自動(dòng)優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案，以實(shí)現(xiàn)煉焦配煤科學(xué)化、數(shù)值化、精確化。
本發(fā)明的目的是通過(guò)一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這套系統(tǒng)包括煤場(chǎng)信息系統(tǒng)、焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)、焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)、配煤優(yōu)化系統(tǒng)和接口控制系統(tǒng)，其特征在于焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成配合煤和焦炭信息形成生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供回歸數(shù)據(jù)，是焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)；煤場(chǎng)信息系統(tǒng)集成單種煤信息形成原料煤信息庫(kù)，是配煤優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化的根據(jù)；配煤優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)保證焦炭質(zhì)量，通過(guò)煤場(chǎng)信息系統(tǒng)優(yōu)化出成本最低的實(shí)用的配煤方案；煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)綜合顯示系統(tǒng)生成各種生產(chǎn)報(bào)表，通過(guò)接口控制系統(tǒng)監(jiān)控自動(dòng)配煤裝置配煤生產(chǎn)作業(yè)。
該煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)與自動(dòng)配煤裝置相連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控配煤生產(chǎn)；所述煤場(chǎng)信息系統(tǒng)是在煤場(chǎng)貨位管理的數(shù)學(xué)模型下，對(duì)原料煤信息進(jìn)行采集和加工，形成原料煤數(shù)據(jù)庫(kù)，保證原料煤信息的真實(shí)性、實(shí)時(shí)性和完整性；所述焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)是將配合煤與焦炭信息集合成生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)更新，與生產(chǎn)同步，動(dòng)態(tài)跟進(jìn)；所述焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)采用實(shí)時(shí)逐步回歸法，產(chǎn)生預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量的最優(yōu)回歸方程，在α＝0.05置信度下相關(guān)性強(qiáng)，可指導(dǎo)生產(chǎn)；所述的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，通過(guò)最優(yōu)決策，在保證焦炭質(zhì)量、現(xiàn)有煤種和庫(kù)存限量的條件下，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案。
所述接口控制系統(tǒng)，內(nèi)有計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、UPS、輸入設(shè)備、通訊設(shè)備、顯示設(shè)備以及與自動(dòng)配煤裝置的接口插件等，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控自動(dòng)配煤裝置配煤生產(chǎn)作業(yè)。
本發(fā)明將煤場(chǎng)信息系統(tǒng)、焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)、焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)、配煤優(yōu)化系統(tǒng)和接口控制系統(tǒng)有機(jī)集成，嚴(yán)密構(gòu)成一體，強(qiáng)力形成焦化廠配煤生產(chǎn)新方法；該煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，通過(guò)最優(yōu)決策，在保證焦炭質(zhì)量、現(xiàn)有煤種和庫(kù)存限量的條件下，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案；盡量少配主焦煤和煤源緊張的煤種；盡量多配揮發(fā)份高的弱性粘煤或不粘性煤；盡量開(kāi)發(fā)擴(kuò)大新的煉焦煤源，節(jié)能增源，最后自動(dòng)優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案，以實(shí)現(xiàn)煉焦配煤科學(xué)化、數(shù)值化、精確化。


圖1是配煤優(yōu)化系統(tǒng)圖。
圖2是煤場(chǎng)管理系統(tǒng)圖。
圖3是煤場(chǎng)信息顯示圖。
具體實(shí)施例方式
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采取如下技術(shù)措施a)煤場(chǎng)信息系統(tǒng)原料煤信息按現(xiàn)有焦化廠的作業(yè)流程大致可分為兩個(gè)階段原料煤進(jìn)廠、過(guò)磅到煤場(chǎng)的堆放、落地為第一階段；從煤場(chǎng)取煤、配合、粉碎到煤塔入爐為第二階段。每個(gè)階段信息類(lèi)別和要求不同，但都應(yīng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)匯總、分析、計(jì)算、簽字確認(rèn)、可追溯，供優(yōu)化配煤系統(tǒng)使用。
原料煤信息主要由磅房、化驗(yàn)室、備煤車(chē)間三處產(chǎn)生，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯總于服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中。
原料煤分類(lèi)堆放的原則●按種煤堆放●按煤鏡質(zhì)組最大反射圖分布堆放。堆入同一貨位的各批來(lái)煤，原則上其最大平均鏡質(zhì)組反射率Rmax相近，反射率分布圖所圍成的面積圖絕大部分應(yīng)重選，以此保證同一堆煤其結(jié)焦性穩(wěn)定均一。
盡量做到主要用煤占用二個(gè)(或二個(gè)以上)貨位，堆完再取，取完再堆，交替進(jìn)行，避免堆煤時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，煤質(zhì)氧化變質(zhì)。
同貨位、同一種煤K次堆放，則此貨位煤(均勻混合后)的分析值應(yīng)按下述公式計(jì)算(以A為例，其余類(lèi)推)
A‾=1n1+n2+···+nk(n1A1+n2A2+···+nkAk)]]>其中n1，n2，…，nkK次堆煤的重量(t)A1，A2，…，AkK批次煤的灰分含量若××貨位剩n噸煤，又堆上K批次煤，則此貨位的分析值為A‾=1n+n1+n2+···+nk(nA+n1A1+n2A2+···+nkAk)]]>為消除堆、取煤計(jì)量誤差的累計(jì)，煤場(chǎng)貨位信息應(yīng)定期核實(shí)修正。
貨位信息的更新只有當(dāng)所需信息全部到齊后才能進(jìn)行。例如××ID號(hào)煤入廠過(guò)磅落地后，其化驗(yàn)數(shù)據(jù)可能仍滯后，系統(tǒng)自動(dòng)將此煤信息另存掛起，等待化驗(yàn)數(shù)據(jù)的到來(lái)。若在規(guī)定期限內(nèi)到來(lái)，則解掛、激活所掛起的ID煤更新貨位信息；若超過(guò)規(guī)定期限，所需信息仍未到來(lái)，系統(tǒng)則打印出超期掛起的有關(guān)信息，供有關(guān)人員處理。
通過(guò)煤場(chǎng)信息系統(tǒng)，控制來(lái)煤質(zhì)量，科學(xué)指導(dǎo)煤場(chǎng)分堆，確保單種煤結(jié)焦性穩(wěn)定均一，單種煤煤場(chǎng)庫(kù)存量準(zhǔn)確、清楚，配合優(yōu)化配煤系統(tǒng)就能確保配合煤的質(zhì)量，達(dá)到焦炭質(zhì)量穩(wěn)定之目的。
b)焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)影響焦炭質(zhì)量的可測(cè)因素很多，例如配合煤Mt、Ad、Vdaf、Std、X、Y、G、Rmax、a、b、…………配合煤的粉碎粒度σ煉焦最終溫度t煤堆比重D………………這些因素分別對(duì)M40、M10、Std、Ad、Vdaf、CRI、CSR、……等指標(biāo)產(chǎn)生不同程度的影響，相關(guān)性參差不齊。我們應(yīng)從諸因素中分別找出對(duì)應(yīng)焦炭每一項(xiàng)指標(biāo)影響最大的幾個(gè)主要因素，通過(guò)觀察數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖大致可以看出有些因素可能呈線(xiàn)性關(guān)系影響焦炭質(zhì)量；有些因素可能呈非線(xiàn)性關(guān)系影響焦炭質(zhì)量。對(duì)于非線(xiàn)性關(guān)系，我們總可以通過(guò)變量變換，變成線(xiàn)性關(guān)系處理。
在實(shí)際回歸分析中我們采用諸因素分別對(duì)焦炭質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行逐步最優(yōu)回歸處理，最終得到一個(gè)比較合理的最優(yōu)回歸方程。
逐步回歸的基本思想是依次擬合一系列回歸方程，后一個(gè)回歸方程是在前一個(gè)的基礎(chǔ)上增加或剔除一個(gè)自變量，增加或剔除某個(gè)自變量的準(zhǔn)則是用殘差平方和的增加或減少來(lái)衡量。本系統(tǒng)中采用偏F檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量來(lái)確定某個(gè)自變量的增減。增減迭代直至回歸模型中已再無(wú)自變量可增加或再無(wú)自變量可剔除為止。
偏F檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算為F=SSR(xk|A)MSE(A,xk)]]>當(dāng)Fk≥FK-1Xk加入模型FK＜FK-1Xk不加入模型式中SSR-回歸平方和MSE-回歸殘差均方差A(yù)-模型中已有自變量的集合Xk-待加進(jìn)或剔除的一個(gè)自變量c)配煤優(yōu)化系統(tǒng)假設(shè)焦化廠現(xiàn)有焦、肥、氣、瘦、弱粘等共n種煤參加配煤選擇，我們要從這n種煤中選出K種煤，按不同配比組成煉焦配合煤。選煤的原則應(yīng)滿(mǎn)足下述條件●配合煤能煉出滿(mǎn)足焦炭質(zhì)量的焦炭。
●所選定各煤種的配煤量應(yīng)在煤場(chǎng)現(xiàn)有各煤種庫(kù)存量之限度內(nèi)。
●選出K種煤的總成本應(yīng)在諸方案中最低。
顯見(jiàn)，這是一個(gè)以配合煤最低成本為目標(biāo)函數(shù)，以配合煤煤質(zhì)參數(shù)的限制、焦炭質(zhì)量要求、各種煤量使用限制以及本廠多年來(lái)配煤經(jīng)驗(yàn)等為約束條件的線(xiàn)性規(guī)劃。
minS=CXAX≤(≥)bXi≥0]]>在約束條件中，分別加入松馳變量或人工變量，將不等式約束通通改為等式約束。上式可改寫(xiě)成minS=CBXB+CNXNBXB+NXN=bXB,XN≥0]]>
經(jīng)過(guò)矩陣運(yùn)算后可寫(xiě)成S=CB·B-1·b+(CN-CB·B-1·N)XNXB=B-1·b-B-1·N·XNXB,XN≥0]]>經(jīng)過(guò)K次替換迭代，若非基變量XN的檢驗(yàn)數(shù)TN＝CNK-CBK·BK-1·NK≤0，則得到最優(yōu)；若B-1Pk≤0問(wèn)題無(wú)解，否則繼續(xù)迭代計(jì)算。
d)接口控制系統(tǒng)配煤優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)接口控制系統(tǒng)與自動(dòng)配煤裝置相連接，既可通過(guò)接口控制系統(tǒng)向自動(dòng)配煤裝置發(fā)送配煤指令，又可監(jiān)控配煤生產(chǎn)作業(yè)。
如圖2所示，磅房輸入的信息是

化驗(yàn)室輸入的信息是

堆煤作業(yè)輸入的信息是

取煤作業(yè)輸入的信息是

上述信息輸入完整后，系統(tǒng)啟動(dòng)貨位管理數(shù)學(xué)模型自動(dòng)匯總生成貨位信息表

自動(dòng)生成煤場(chǎng)綜合信息表

每當(dāng)堆煤操作或取煤操作完成一次(含化驗(yàn)結(jié)束)，煤場(chǎng)綜合信息表自動(dòng)修改更新。煤場(chǎng)信息可模擬顯示在屏幕上，如圖3所示如圖1所示，某廠的配合煤信息和所對(duì)應(yīng)的焦炭質(zhì)量信息集成如下

此數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)更新，與生產(chǎn)同步，動(dòng)態(tài)跟進(jìn)。
如圖1所示，對(duì)焦炭生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的信息進(jìn)行逐步回歸分析，在α＝0.05，F(xiàn)0＝3.9設(shè)定下可得下述焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)方程。

回歸顯著，相關(guān)性強(qiáng)，可指導(dǎo)生產(chǎn)。
如圖1所示，在煤場(chǎng)信息庫(kù)和焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)支持下，啟動(dòng)配煤優(yōu)化系統(tǒng)就可以得到最優(yōu)配煤方案，某焦化廠年產(chǎn)100萬(wàn)噸焦炭，主焦煤供應(yīng)日趨緊張，千樹(shù)焦煤每噸買(mǎi)價(jià)達(dá)1150元，煉焦利潤(rùn)空間越來(lái)越小，通過(guò)配煤優(yōu)化系統(tǒng)，所產(chǎn)生的優(yōu)化配煤方案如下

每噸焦炭用煤成本下降了(841-812.4)×1.5＝42.7(元)。
按此配煤方案，進(jìn)行小焦?fàn)t試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下，完全在預(yù)測(cè)之中。

按此配煤方案進(jìn)行大焦?fàn)t生產(chǎn)，焦炭各項(xiàng)指標(biāo)也完全滿(mǎn)足要求

如附圖1所示，配煤優(yōu)化系統(tǒng)可監(jiān)控自動(dòng)配煤裝置的配煤作業(yè)，監(jiān)控信息如下

權(quán)利要求
1.一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，包括煤場(chǎng)信息系統(tǒng)、焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)、焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)、配煤優(yōu)化系統(tǒng)和接口控制系統(tǒng)，其特征在于焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成配合煤和焦炭信息形成生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供回歸數(shù)據(jù)，是焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)；煤場(chǎng)信息系統(tǒng)集成單種煤信息形成原料煤信息庫(kù)，是配煤優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化的根據(jù)；配煤優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)保證焦炭質(zhì)量，通過(guò)煤場(chǎng)信息系統(tǒng)優(yōu)化出成本最低的實(shí)用的配煤方案；煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)綜合顯示系統(tǒng)生成各種生產(chǎn)報(bào)表，通過(guò)接口控制系統(tǒng)監(jiān)控自動(dòng)配煤裝置配煤生產(chǎn)作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于該煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)與自動(dòng)配煤裝置相連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控配煤生產(chǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于所述煤場(chǎng)信息系統(tǒng)是在煤場(chǎng)貨位管理的數(shù)學(xué)模型下，對(duì)原料煤信息進(jìn)行采集和加工，形成原料煤數(shù)據(jù)庫(kù)，保證原料煤信息的真實(shí)性、實(shí)時(shí)性和完整性。
4.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于所述焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)是將配合煤與焦炭信息集合成生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)更新，與生產(chǎn)同步，動(dòng)態(tài)跟進(jìn)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于所述焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)采用實(shí)時(shí)逐步回歸法，產(chǎn)生預(yù)測(cè)焦炭質(zhì)量的最優(yōu)回歸方程，在α＝0.05置信度下相關(guān)性強(qiáng)，可指導(dǎo)生產(chǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于該煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，通過(guò)最優(yōu)決策，在保證焦炭質(zhì)量、現(xiàn)有煤種和庫(kù)存限量的條件下，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案。
7.如權(quán)利要求1或2所述的一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于所述接口控制系統(tǒng)，內(nèi)有計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、UPS、輸入設(shè)備、通訊設(shè)備、顯示設(shè)備以及與自動(dòng)配煤裝置的接口插件，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控自動(dòng)配煤裝置配煤生產(chǎn)作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)控制的煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，焦炭生產(chǎn)信息系統(tǒng)集成配合煤和焦炭信息形成生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供回歸數(shù)據(jù)；煤場(chǎng)信息系統(tǒng)集成單種煤信息形成原料煤信息庫(kù)；配煤優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)保證焦炭質(zhì)量，通過(guò)煤場(chǎng)信息系統(tǒng)優(yōu)化出成本最低的實(shí)用的配煤方案；煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)通過(guò)接口控制系統(tǒng)監(jiān)控自動(dòng)配煤裝置配煤生產(chǎn)作業(yè)；本發(fā)明將煤場(chǎng)管理系統(tǒng)、生產(chǎn)信息系統(tǒng)、焦炭質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)、配煤優(yōu)化系統(tǒng)和接口控制系統(tǒng)有機(jī)集成，嚴(yán)密構(gòu)成一體，形成焦化廠配煤生產(chǎn)新方法；該煉焦配煤優(yōu)化系統(tǒng)，通過(guò)最優(yōu)決策，在保證焦炭質(zhì)量、現(xiàn)有煤種和庫(kù)存限量的條件下，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化出煉焦用煤成本最低的配煤方案。
文檔編號(hào)G05B15/02GK1749358SQ20051004731
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者高光良, 徐海平, 劉宏, 李曉峰, 劉洪春, 張長(zhǎng)青, 劉承智 申請(qǐng)人:中冶焦耐工程技術(shù)有限公司