建立配煤结构优化模型的方法技术

本发明专利技术涉及高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种建立配煤结构优化模型的方法，包括：(1)建立配煤结构中最优成本模型，求解得到各原煤配比；(2)建立煤粉成分合格概率预测模型，计算所配煤粉成分的置信区间及达到最低要求的概率；(3)设定配煤粉成分合格率的目标要求；(4)判断步骤(1)计算的各原煤配比是否达到所述目标要求；(5)按照所述各原煤配比配制高炉喷吹煤并进行性能检验；(6)判断所述高炉喷吹煤的性能是否符合高炉喷吹煤性能要求。本发明专利技术的一种建立配煤结构优化模型的方法，在满足高炉喷吹混合煤质量要求下得到了喷煤成本最低的配煤结构，为降低高炉铁水成本提供了技术支持。

Method of Establishing Optimum Model of Coal Blending Structure

The invention relates to the technical field of blast furnace ironmaking, in particular to a method for establishing an optimization model of coal blending structure, including: (1) establishing an optimal cost model in coal blending structure and solving the raw coal blending ratio; (2) establishing a prediction model for the probability of qualified pulverized coal composition, calculating the confidence interval of the pulverized coal composition and the probability of meeting the minimum requirement; (3) setting the target of qualified pulverized coal composition. Requirements; (4) Judgment steps: (1) Whether the calculated raw coal proportions meet the target requirements; (5) BF injection coal is prepared according to the raw coal proportions and its performance is tested; (6) Judgment whether the performance of the BF injection coal meets the performance requirements of BF injection coal. The method of establishing optimization model of coal blending structure of the invention obtains the coal blending structure with the lowest coal injection cost under meeting the quality requirements of blast furnace injection of mixed coal, and provides technical support for reducing hot metal cost of blast furnace.

【技术实现步骤摘要】
建立配煤结构优化模型的方法
本专利技术涉及高炉炼铁
，尤其涉及一种建立配煤结构优化模型的方法。
技术介绍
高炉冶炼过程中的热量主要来源是焦炭和煤粉的燃烧，由于焦炭成本较高，现在高炉冶炼过程中通常添加煤粉或重油来代替部分焦炭。在我国，煤炭资源相对较多，因此，国内高炉所使用的喷吹燃料都是煤粉。然而，可以达到高炉冶炼需求的单一原煤资源有限，因此通常情况下，高炉所用的煤粉主要由无烟煤和烟煤混合制成。高炉喷吹煤的成本占铁水总成本的15％左右，因此，通过优化配煤结构降低高炉喷吹煤的采购成本对铁水成本控制有着重要影响。目前，研究者对煤粉的各项性能作了大量研究，尤其在多煤种配煤结构优化中对混合煤性能优化方面的工作较多。但在实际经营生产时，大多数厂家仅从经济性出发考虑配煤结构，很少考虑到混合煤(煤粉)质量指标在最优成本及原煤在计算成分下是波动的。因此，本领域亟需建立一种在提前预知煤粉的质量指标波动范围和指标达到技术要求概率的情况下，使配煤成本最优的模型方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种建立配煤结构优化模型的方法。具体的，本专利技术的一种建立配煤结构优化模型的方法，包括以下步骤：(1)建立配煤结构中最优成本模型，求解得到各原煤配比；(2)建立煤粉成分合格概率预测模型，计算所配煤粉成分的置信区间及达到最低要求的概率；(3)设定配煤粉成分合格率的目标要求；(4)判断步骤(1)计算的各原煤配比是否达到所述目标要求，若未达标，则对原煤种类和/或高炉喷吹煤性能要求进行更改，并重复步骤(1)至步骤(4)直至达标；(5)按照所述各原煤配比配制高炉喷吹煤并进行性能检验；(6)判断所述高炉喷吹煤的性能是否符合高炉喷吹煤性能要求，如果不符合，则对原煤种类和/或高炉喷吹煤性能要求进行更改，并重复步骤(1)至步骤(6)直至所述高炉喷吹煤的性能符合高炉喷吹煤性能要求。上述的一种建立配煤结构优化模型的方法，所述所配煤粉成分的置信区间及达到最低要求的概率通过CrystalBall仿真获得。上述的一种建立配煤结构优化模型的方法，所述最优成本模型通过线性规划方法获得最低成本下各原煤配比。上述的一种建立配煤结构优化模型的方法，所述线性规划方法的目标函数为：Cost配煤成本＝PCI×∑(Pricei×Percenti)其中，Cost配煤成本为配煤成本，元/t·Fe；PCI为高炉煤比，kg/t·Fe；i为原煤煤种；Pricei为每种原煤采购价格，元/t；Percenti为高炉喷吹煤粉中每种原煤比例，％。上述的一种建立配煤结构优化模型的方法，所述目标函数的约束条件为：∑(灰分(％)i×Percenti)≤灰分(％)煤粉∑(挥发分(％)i×Percenti)≤挥发分(％)煤粉∑(全硫(％)i×Percenti)≤全硫(％)煤粉∑(固定碳(％)i×Percenti)≥C(％)煤粉其中，灰分(％)煤粉为高炉对煤粉中灰分的要求；挥发分(％)煤粉为高炉对煤粉中挥发分的要求；全硫(％)煤粉为高炉对煤粉中全硫的要求；C(％)煤粉为高炉对煤粉中固定碳的要求。上述的一种建立配煤结构优化模型的方法，所述高炉煤比根据近3个月实际高炉煤比运行情况预测获得。上述的一种建立配煤结构优化模型的方法，所述灰分(％)煤粉≤9.5％，所述挥发分(％)煤粉≤20％，所述全硫(％)煤粉≤0.6％，所述C(％)煤粉≥71％。上述的一种建立配煤结构优化模型的方法，所述高炉喷吹煤性能要求为：可磨性≤60、着火点≤350℃、爆炸性≤30mm、发热量≥29000J/g。本专利技术的技术方案具有如下的有益效果：(1)本专利技术根据原煤工业分析、原煤采购价格、高炉喷吹煤粉质量要求以及高炉煤比等基本参数建立了最优配煤成本模型和预测成分合格概率模型，在满足高炉喷吹混合煤质量要求下得到了喷煤成本最低的配煤结构，为降低高炉铁水成本提供了技术支持；(2)通过运用本专利技术的方法，太钢炼铁厂高炉喷吹煤的吨铁成本大幅度的降低，喷煤成本由2017年的147元/吨铁，降至140.09元/吨铁，每月喷煤成本降低483万元。附图说明图1为本专利技术一个具体实施方式的建立配煤结构优化模型方法的流程图；图2为在最优喷煤成本的配煤结构下，6BF高炉混合煤固定碳含量合格概率预测情况。具体实施方式为了充分了解本专利技术的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本专利技术作详细说明。本专利技术的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。具体的，本专利技术提供了一种建立配煤结构优化模型的方法，包括以下步骤：(1)建立配煤结构中最优成本模型，求解得到各原煤配比；所述最优成本模型采用线性规划方法计算最低成本下各原煤配比，其中，目标函数为：Cost配煤成本＝PCI×∑(Pricei×Percenti)其中，Cost配煤成本为配煤成本，元/t·Fe；PCI为高炉煤比，kg/t·Fe；i为原煤煤种；Pricei为每种原煤采购价格，元/t；Percenti为高炉喷吹煤粉中每种原煤比例，％。其中，所述高炉煤比为生产1t铁所消耗的煤量。在一些具体实施方式中，所述高炉煤比是根据近3个月实际高炉煤比运行情况预测获得的。其中，约束条件为：∑(灰分(％)i×Percenti)≤灰分(％)煤粉∑(挥发分(％)i×Percenti)≤挥发分(％)煤粉∑(全硫(％)i×Percenti)≤全硫(％)煤粉∑(固定碳(％)i×Percenti)≥C(％)煤粉其中，灰分(％)煤粉为高炉对煤粉中灰分的要求；挥发分(％)煤粉为高炉对煤粉中挥发分的要求；全硫(％)煤粉为高炉对煤粉中全硫的要求；C(％)煤粉为高炉对煤粉中固定碳的要求。上述高炉对煤粉成分的要求随着冶炼钢种、高炉型号等的不同而不同。在一些具体实施方式中，所述灰分(％)煤粉≤9.5％，所述挥发分(％)煤粉≤20％，所述全硫(％)煤粉≤0.6％，所述C(％)煤粉≥71％。(2)建立煤粉成分合格概率预测模型，计算所配煤粉成分的置信区间及到达最低要求的概率；其中，建立煤粉成分合格概率预测模型包括以下步骤：第一步骤，计算每种原煤标准偏差，符合正态分布，记作Xi～(μi,σi2)；第二步骤，建立蒙特卡洛预测模型函数：f(x)＝Percenti×Xi其中：Percenti为高炉喷吹煤粉中每个原煤比例；i为原煤煤种，原煤为主要变量。第三步骤，按照给定的概率分布生成大量的随机数，用这些随机数作为个变量的参数代入分析模型，求出模型的目标变量的值，经过大量的模拟计算，就可得到目标变量的概率分布统计特征。本专利技术主要运用CrystalBall进行仿真，计算所配煤粉成分的置信区间及到达最低要求的概率。(3)设定配煤粉成分合格率的目标要求；其中，所述目标要求应同时满足以下条件：首先，配煤粉成分满足高炉冶炼过程中对煤粉的质量要求；其次，配煤粉的质量稳定，即：所配煤粉的各成分的含量范围上下波动小；再次，配煤粉的成本尽量小。在某些具体实施方式中，煤粉成分合格率的目标要求为：煤粉固定碳含量在72％±1％范围内的比例≥85％，煤粉灰分含量在9％±0.5％范围内的比例≥80％，煤粉挥发份含量在20％±1％范围内的比例≥80％和/或煤粉全硫含量在0.6％±0.05％范围内的比例≥90％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建立配煤结构优化模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立配煤结构中最优成本模型，求解得到各原煤配比；(2)建立煤粉成分合格概率预测模型，计算所配煤粉成分的置信区间及达到最低要求的概率；(3)设定配煤粉成分合格率的目标要求；(4)判断步骤(1)计算的各原煤配比是否达到所述目标要求，若未达标，则对原煤种类和/或高炉喷吹煤性能要求进行更改，并重复步骤(1)至步骤(4)直至达标；(5)按照所述各原煤配比配制高炉喷吹煤并进行性能检验；(6)判断所述高炉喷吹煤的性能是否符合高炉喷吹煤性能要求，如果不符合，则对原煤种类和/或高炉喷吹煤性能要求进行更改，并重复步骤(1)至步骤(6)直至所述高炉喷吹煤的性能符合高炉喷吹煤性能要求。

【技术特征摘要】
1.一种建立配煤结构优化模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立配煤结构中最优成本模型，求解得到各原煤配比；(2)建立煤粉成分合格概率预测模型，计算所配煤粉成分的置信区间及达到最低要求的概率；(3)设定配煤粉成分合格率的目标要求；(4)判断步骤(1)计算的各原煤配比是否达到所述目标要求，若未达标，则对原煤种类和/或高炉喷吹煤性能要求进行更改，并重复步骤(1)至步骤(4)直至达标；(5)按照所述各原煤配比配制高炉喷吹煤并进行性能检验；(6)判断所述高炉喷吹煤的性能是否符合高炉喷吹煤性能要求，如果不符合，则对原煤种类和/或高炉喷吹煤性能要求进行更改，并重复步骤(1)至步骤(6)直至所述高炉喷吹煤的性能符合高炉喷吹煤性能要求。2.根据权利要求1所述的一种建立配煤结构优化模型的方法，其特征在于，所述所配煤粉成分的置信区间及达到最低要求的概率通过CrystalBall仿真获得。3.根据权利要求1所述的一种建立配煤结构优化模型的方法，其特征在于，所述最优成本模型通过线性规划方法获得最低成本下各原煤配比。4.根据权利要求3所述的一种建立配煤结构优化模型的方法，其特征在于，所述线性规划方法的目标函数为：Cost配煤成本＝PCI×∑(Pricei×Percenti)其中，Cost配煤成本为配煤成本...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文文，李强，赵新民，温继东，王晓冰，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14