一種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法
2024-04-08 05:44:05 2
專利名稱：一種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法
技術領域：
本發明涉及一種用於配煤系統的信息處理方法，尤其是涉及一種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法。
背景技術：
焦化工序是洗精煤轉換成焦炭、焦爐煤氣以及各種化學產品的過程，或認為是碳素流轉化為固態焦炭和氣態碳一氫化合物、液態碳一氫化合物的過程。配煤管理涉及到用適當比例配合不同類型的單種煤，以得到符合質量要求的配合煤。在穩定的煉焦條件下，焦炭的質量主要受配合煤質量的影響，而配合煤質量是由單種煤的質量和配煤比來決定。因此配煤過程控制的關鍵問題是確定精確的配合煤質量和單種煤配煤比以滿足焦炭質量需求。全球變暖、能源價格上漲以及人們生態意識的提高已經把能效製造推上了議事日程，對於工業企業而言，將能效性能集成到生產管理中已十分必要。在配煤管理中，將能效性能集成到生產管理中成為鋼鐵企業的迫切需求。
經過對現有技術的文獻檢索發現，配煤管理中的研究多集中在優化和控制配煤比，以實現節約優質煉焦煤和降低煉焦用煤成本的目的。在中國專利「一種冶金焦的配煤煉焦方法」(授權號CN1648205A)中，鄭烈等提出一種利用動力煤和弱粘煤進行配煤煉焦的方法，擴大了煉焦用煤的煤種範圍，利用非煉焦煤和劣質煤取代部分煉焦用煤，充分有效的利用了我國的煤炭資源，降低了煉焦成本。在中國專利「低成本煉焦配煤系統」(授權號 CN102021007A)中，杜屏等提出了一種低成本煉焦配煤系統，可應用於控制焦化廠精確配煤和制定採購計劃，可在煤炭質量、焦炭質量預測、煤炭價格、副產價格、煤炭儲備和採購限制等條件下，得出滿足焦炭質量要求和所有技術、倉儲和採購限制條件的淨成本最低的配煤方案，其優點是考慮了煉焦過程中產生的副產品對煉焦煤成本的影響，體現了前後單元相互關聯和影響的系統思想。但已有相關研究中沒有考慮配合煤質量對能耗性能的影響，缺少以對能耗性能和生產性能的協同優化方法。發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，該方法可以將生產性能與能耗性能進行協同優化， 提高配煤系統的經濟效益。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現
一種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，包括以下步驟
1)根據歷史數據建立配合煤質量指標與生產性能、能耗性能的關係模型；
2)根據滿足生產要求的指標範圍，由關係模型獲取生產性能與能耗性能的協同優化模型；
3)基於懲罰函數法和遺傳算法對約束非線性協同優化模型設計約束處理策略和優化算法，獲取優化的配合煤質量指標；
4)基於優化的配合煤質量指標和關係模型，利用單因素敏感性分析方法可確定影響能耗性能的敏感因素以及能耗性能隨所述敏感因素變化的趨勢，並根據該趨勢對配煤系統進行協同優化。
所述的配合煤質量指標包括全水分、灰分、揮發分、硫分、細度、膠質層指數、膠質層厚度和粘結性指數，記為X = (X1, X2, , X8);所述的生產性能包括灰分、硫分、抗碎強度、耐磨強度、反應性指數和反應後強度，記為I = I2,...，y6);所述的能耗性能包括備煤、焦爐、熄焦和化產四個生產單元的工序總能耗，記為e = (e1； e2, e3, e4);所述的關係模型為net (X) = (y, e),其中net為神經網絡集成模型。
步驟2)中首先根據歷史數據得到生產性能的數據範圍C = (C1, C2)，則建立的協同優化模型為權利要求
1.一種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，其特徵在於，包括以下步驟 1)根據歷史數據建立配合煤質量指標與生產性能、能耗性能的關係模型； 2)根據滿足生產要求的指標範圍，由關係模型獲取生產性能與能耗性能的協同優化模型； 3)基於懲罰函數法和遺傳算法對約束非線性協同優化模型設計約束處理策略和優化算法，獲取優化的配合煤質量指標； 4)基於優化的配合煤質量指標和關係模型，利用單因素敏感性分析方法可確定影響能耗性能的敏感因素以及能耗性能隨所述敏感因素變化的趨勢，井根據該趨勢對配煤系統進行協同優化。
2.根據權利要求1所述的ー種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，其特徵在於，所述的配合煤質量指標包括全水分、灰分、揮發分、硫分、細度、膠質層指數、膠質層厚度和粘結性指數，記為X= (Xl，X2，…，X8);所述的生產性能包括灰分、硫分、抗碎強度、耐磨強度、反應性指數和反應後強度，記為y= {I,,I2,…，y6);所述的能耗性能包括備煤、焦爐、熄焦和化產四個生產單元的エ序總能耗，記為e= (ei,e2,e3,e4);所述的關係模型為net (X) = (y, e),其中net為神經網絡集成模型。
3.根據權利要求2所述的ー種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，其特徵在於，步驟2)中首先根據歷史數據得到生產性能的數據範圍C= (CpC2)，則建立的協同優化模型為
4.根據權利要求3所述的ー種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，其特徵在於，所述的懲罰函數法為統計歷史數據，設定6個焦炭質量指標的數量級B = Ovb2，…，b6)，然後根據非固定多階段映射函數F(X) = f(x)+6 (t)H(x)，將協同優化模型轉化為無約束非線性優化模型，式中，S (t)是非固定懲罰カ度，利0^4「為搜索代數，H(X)是多階段懲罰因子
5.根據權利要求4所述的ー種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，所述的遺傳算法採用ニ進位編碼，將歷史數據轉換到
，染色體長度L =((Iog2 (0. 8-0. 2)) /c+1) X 8,其中 c 為編碼精度,適應度函數 fv = 1/F (x) = I/(f (x) + 6 (t)H(x));採用單點交叉，從種群中選出兩個個體，按照交叉概率P。隨機選擇ー個切點，將切點兩側分別看作兩個子串，將右側的子串分別交換得到兩個新的個體；採用位點變異，子代基因按照變異概率Pm反轉位值；採用正比選擇策略，每個個體被選中進行遺傳運算的概率為該個體的適應度和群體中所有個體適應度總和的比例，利用輪盤賭法來實現選擇操作；採用最大進化代數方法，達到最大代數NG即對算法進行終止。
6.根據權利要求1所述的ー種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，步驟4)的具體過程為 41)從歷史數據中獲取配合煤質量指標的變動範圍D=(DijD2)； 42)基於優化的配合煤質量指標和關係模型，計算各個配合煤質量指標在可能的變動範圍內發生不同幅度變動所導致的能耗性能的變動結果，並記錄； 43)從配合煤質量指標中確定影響能耗性能的敏感因素以及能耗性能隨所述敏感因素變化的趨勢，井根據該趨勢對配煤系統進行協同優化。
全文摘要
本發明涉及一種用於配煤系統的生產性能與能耗性能協同優化方法，包括以下步驟根據歷史數據建立配合煤質量指標與生產性能、能耗性能的關係模型；根據滿足生產要求的指標範圍，由關係模型獲取生產性能與能耗性能的協同優化模型；基於懲罰函數法和遺傳算法對約束非線性協同優化模型設計約束處理策略和優化算法，獲取優化的配合煤質量指標；基於優化的配合煤質量指標和關係模型，利用單因素敏感性分析方法可確定影響能耗性能的敏感因素以及能耗性能隨所述敏感因素變化的趨勢。與現有技術相比，本發明滿足生產性能要求，同時優化了能耗性能，可以根據配合煤質量指標分析對能耗性能的影響，進行配煤優化，為節能生產提供了支持，提高了經濟效益。
文檔編號C10B57/04GK103045279SQ20121054661
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者喬非, 李莉, 祝軍 申請人:同濟大學