基于HP(2)-Elman模型的钢铁企业富余煤气预测及优化调度

针对钢铁企业富余煤气的频繁波动对自备电厂能耗及煤气平衡影响严重,且难以通过建立机制模型进行预测的问题,依据HP滤波和Elman神经网络性质建立了HP(2)-Elman预测模型.并根据自备电厂能源利用的特点,建立拟合模型求解锅炉的经济运行负荷,在此基础上对富余煤气进行优化调度.模型应用表明:所建预测模型对煤气柜位预测平均相对误差小于2.8％,自备电厂煤气供入量30、45、60个点预测平均相对误差分别为1.7％、1.6％、1.6％.根据预测结果进行的优化调度可为煤气柜位调整及自备电厂锅炉负荷分配提供操作依据,一年按照330天计算,可多产蒸汽约100495t,节能约11670481kg标煤.     

钢铁企业副产煤气预测及优化调度

针对钢铁企业副产煤气系统产消量频繁波动,不平衡现象比较严重,供需之间的平衡程度对钢铁企业的生产成本、能源消耗情况影响较大,并且钢铁企业中工序、设备繁多,每道工序都涉及多种能源介质的问题,利用HP滤波、支持向量机分类（SVC）、最小二乘支持向量机(LSSVM)和Elman神经网络的特性建立了SVC-HP-ENN-LSSVM模型,并根据用能设备的能源利用特点和预测结果对副产煤气进行优化调度。模型应用表明：所建预测模型对煤气系统的预测平均相对误差小于4%,满足工业生产需要。根据预测结果进行的优化调度解决了煤气系统的不平衡问题,应用于钢铁企业典型工况,主工序可降低10%左右能耗,应用其自备电厂（一年按照330天计算）,可多产蒸汽约104148 t,节能约9998208 kg标煤。     

重审钢铁企业煤气系统不平衡问题

针对钢铁企业煤气系统不平衡问题,指出主要是自备电厂机组设计不合理导致煤气系统结构性静态不平衡。采用概率统计与数值分析的方法,以钢铁企业煤气富余量的统计特性为基础,重新审视煤气系统不平衡问题。以年产280万t粗钢的钢铁联合企业为例对自备电厂机组进行设计,以小时煤气富余量最大值为基准设计7种发电方案,并结合各设计方案的经济效益进行财务评价,得到以90%小时煤气富余量最大值设计本钢铁企业自备电厂机组大小最为合理。以避免生产状况变化较大时煤气的大量放散,使富余煤气得到了合理、安全高效利用,有效缓解煤气系统不平衡的问题,提高了能源利用效率,降低了生产费用。同时针对各方案建立了此钢铁企业自备电厂煤气系统环境成本模型,虽然增加了企业的总运行成本,但对环境保护和经济社会可持续协调发展有着十分重要的意义。     

钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统耦合优化调度

钢铁企业在不同工况下煤气的富余量以及蒸汽和电力需求量不同,为了获得最大的经济效益,需要针对不同工况条件进行煤气-蒸汽-电力系统的实时优化调度。基于线性规划,以系统运行能源成本最小为目标函数,建立钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统不同工况下的耦合优化调度模型。模型的调度间隔为5 min,通过LINGO求解出模型的最优解,得到不同工况下煤气、蒸汽、电力的最优实时生产调度方案,用于指导实际生产。利用S钢铁企业实际数据进行实例分析,得出的调度方案可实现煤气-蒸汽-电力系统的最优化分配,降低系统运行的能源成本,验证了模型的有效性。     

钢铁企业轧制计划与能源调度协同优化

钢铁企业物质流网络与能量流网络的协同优化是实现钢铁行业高层次系统节能的关键。钢铁企业在不同工况下煤气的富余量以及蒸汽和电力需求量不同，轧制工序(含加热炉)作为电力和煤气消耗大户，轧制计划的改变会影响能量流网络中能源介质的分配和调度。提出了钢铁流程物质流与能量流协同优化方法，在分时电价的条件下，利用启发式规则调度方法对一天内的轧制单元进行合理的排程，然后用线性规划方法以系统运行能源成本最小为目标函数，建立钢铁企业煤气 蒸汽 电力系统不同工况下的耦合优化调度模型。通过LINGO求解出模型的最优解，得到了轧制单元的最优排程以及不同工况下煤气、蒸汽、电力的最优实时生产调度方案，用于指导实际生产。利用S钢厂实际数据进行实例分析，得出的调度方案可实现煤气 蒸汽 电力系统的最优化分配，系统运行的能源成本降低8.54%，验证了模型的有效性。     

基于数据驱动的高炉煤气复合预测模型

对钢铁企业高炉煤气系统科学准确的预测，可以为煤气的合理调度提供依据，对企业提高能源利用效率、减少煤气放散和环境污染有着非常重要的意义。针对钢铁企业高炉煤气系统设备工况复杂、煤气量波动频繁、难以准确预测的问题，依据小波分析方法、BP神经网络、最小二乘支持向量机的性质建立了基于数据驱动的高炉煤气的复合预测模型。该模型综合考虑高炉煤气系统生产计划和检修计划，对高炉煤气系统的产耗用户在不同工况下分别建立训练数据集，利用多组模型参数预测高炉煤气产生量、消耗量和缓冲量。利用某大型钢铁企业实际数据进行测试，该模型能够结合设备的实际生产工况变化，实现煤气的准确预测。结果表明，该模型平均绝对百分比误差小于4.95%，对变工况煤气系统有较好的预测效果。     

基于大系统思想的钢铁企业煤气优化调度问题探讨

能源优化调度问题比较复杂,各方研究者往往是根据具体课题和具体厂家、在各自有限的范围内建模分析.本文以钢铁企业的主要副产能源煤气作为考察对象,归纳总结煤气优化调度规律,并结合钢厂实际和生产工艺建立了数学规划模型.最后以某钢铁企业为背景,用实验证明了该模型能很好地按照目标函数对煤气进行有效调度,实现煤气放散量最少和能源成本最小.     

钢铁联合企业煤气系统优化分配模型

分析了钢铁联合企业副产煤气在煤气柜和自备电厂锅炉间的优化分配问题,就煤气柜的柜位控制、自备电厂锅炉燃料负荷变化、外购燃料价格变化等对操作成本的影响展开讨论,针对这些问题设置了相应的操作惩罚函数并建立了钢铁联合企业煤气供应系统优化分配数学模型.通过模型求解可知,煤气供需差距通过煤气柜和自备电厂锅炉之间的优化分配得到解决,减少了外购燃料的消耗,降低了锅炉燃料负荷的频繁变化,提高了发电效率,实现了煤气的零放散,使煤气供应系统安全、经济、稳定运行.     

基于HP(2)-ENN模型的高炉煤气发生量预测

针对钢铁企业高炉煤气发生量频繁波动,且难以通过建立机理模型进行预测的问题,结合HP滤波、Elman神经网络各自性质,建立了HP(2)-ENN模型对高炉煤气发生量进行预测。根据企业实际数据应用模型,结果表明,所建模型预测效果良好,与其他常用模型相比,适合高炉煤气发生量的预测,并为合理调度副产煤气提供操作依据。     

钢铁企业煤气预测及优化调度系统开发

为了实现钢铁企业高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气的发生量及消耗量预测和优化调度两大功能,采用数据库和模块化设计方法开发了煤气预测及优化调度系统,实现了高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气的日平衡,解决了钢铁企业冬、夏季节性煤气平衡矛盾突出的问题,降低了煤气的放散率,提高了煤气预测精度,为煤气管理提供指导和依据。     

Plant-Wide Supply-Demand Forecast and Optimization of Byproduct Gas System in Steel Plant

Considerable energy is consumed during steel manufacturing process. Byproduct gas emerges as secondary energy in the process; however, it is also an atmospheric pollution source if it is reteased into the air. Therefore, the optimal utilization of byproduct gas not only saves energy but also protects environment. To solve this issue, a forecast model of gas supply, gas demand and surplus gas in a steel plant was proposed. With the progress of energy conservation, the amount of surplus gas was very large. In a steel plant, the surplus gas was usually sent to boilers to generate steam. However, each boiler had an individual efficiency. So the optimization of the utilization of surplus gas in boilers was a key topic A dynamic programming method was used to develop an optimal utilization strategy for surplus gas. Finally, a case study providing a sound confirmation was given.     

八钢150吨转炉负能炼钢实践

文章论述了八钢公司为实现150t转炉全工序负能炼钢,针对干法除尘的工艺特点,调整了煤气回收参数,CO回收控制参数由45%调整到30%开始回收。对煤气回收终止条件按冶炼钢种进行区分：冶炼品种钢时,按该炉钢供氧量的99%作为终止煤气回收的条件;冶炼普碳钢时,按CO0.5%作为终止煤气回收的条件。优化转炉吹炼阶梯供氧的模型,将氧枪打火成功后的供氧量至正常供氧量的时间由110秒缩减至90秒。在蒸汽回收方面优化EVC喷枪的汽、水配比模型,按除氧器的工作温度设定蒸汽的使用等措施。为降低能源消耗制定了各种能源介质的使用标准,并结合提高生产工艺的操作水平（转炉出钢的成分命中率和温度命中率）和生产调度的指挥控制水平（连铸机备包时间、A类钢包的投用比率）来减少能源的用量。提出了今后采用干法除尘的转炉在负能炼钢方面的工作方向。     

加热炉工序的配置与调度优化研究

针对某不锈钢和碳钢的混合型板带钢厂,分析了板坯连铸-轧钢各个关键工序的出坯节奏和年产能力,得出非专用加热炉最优配置数量为3座;为了实现板坯连铸-轧钢工序的协同、高效运行,研究了加热炉群的调度问题,运用改进的遗传算法对加热炉群调度模型进行求解,得出优化的调度方案。研究结果表明：通过对加热炉工序的配置与加热炉群调度优化进行综合研究,得到单块板坯在加热炉外的平均等待时间可减少20min以上,热送热装率提高8%以上。     

热风炉煤气消耗量中期预测模型

在钢铁生产过程中,副产煤气占钢铁企业总能耗的40%,因此,准确预测副产煤气的消耗量可以为钢铁企业煤气系统的优化调度提供科学的指导。热风炉是副产煤气系统的最大用户之一,由于工作周期频繁调整导致副产煤气消耗量波动剧烈,预测难度较大。针对现有预测模型预测提前量较短的问题,建立了基于时间序列的BP神经网络预测模型,在保证较高的预测精度的前提下将预测提前量延长至30 min。以现场采集的热风炉煤气数据作为数据样本进行实例分析,发现训练样本为2 000组、预测样本为30组时预测效果最好,平均误差绝对值可达4.04%。此外,还对不同预测模型进行对比,结果表明本模型最适合热风炉煤气消耗量的中期预测。     

自备电厂电气节能

对于小型企业的自备电厂是利用其在生产过程中产生的废气、废渣作为燃料发电,所发电能提供给企业内部生产所用,变废为宝,实现节能减排的目的。同时电力生产的过程也是能源消耗的过程,电力生产所消耗的电能越少,输出的电功率就越多,经济效益就越明显。本文主要从设备选型、变频调速等方面就降低自备电厂厂用电消耗作一些介绍。     

Modeling and Control of Oxygen Transfer in High Purity Oxygen Activated Sludge Process

A dynamic mathematical model for the high purity oxygen activated sludge process, which incorporates structured biomass, gas–liquid interactions and control systems, was developed. The model was calibrated using pilot plant data associated with the development of the West Point Treatment Plant near Seattle, Wash. The calibrated model was used to simulate oxygen transfer rates for various operating conditions. Simulations showed that an optimal control system can reduce aerator power by 33% as compared to a conventional design, and reduce average oxygen feed gas by as much as 18%. Vent gas purity control dramatically reduced the peak aerator horsepower required to maintain set point dissolved oxygen concentration during high loadings. Step feed operation reduced the stag-to-stage variation in aerator horsepower and also reduced the required peak power. Predicted power savings for a 605,000?m3/day plant were $500,000 per year at current power costs.     

料面喷吹蒸汽对烧结矿产质量和CO排放的影响

 随着钢铁行业烧结烟气污染物超低排放标准的持续收紧,烧结料面喷吹技术以其节能减排提质的潜在优势成为新的研究热点,被广泛认为是当前具有一定综合减排效果的烧结过程控制技术。为探究料面喷吹蒸汽的最优工艺制度,查明蒸汽喷吹影响烧结过程的作用机理,以期实现其工业化应用,采用某钢铁厂的烧结原料,研究了蒸汽喷吹总量、喷吹流量及开始喷吹时刻对烧结矿产质量指标及CO排放的影响。结果表明,在50 kg 级烧结杯原料条件下,料面喷吹蒸汽最佳试验条件应为烧结点火8 min后连续喷15 min,喷吹流量为0.02 m3/min,喷吹总量为180 g;此时,较基准相比,垂直烧结速度和利用系数稍有降低,成品率和转鼓强度分别提高0.60%和1.94%,固体能耗降低1.15 kg/t,达到最优值,烧结烟气CO浓度降低10.91%;表明喷吹蒸汽的进入使得被其他混匀矿包裹燃料中的碳元素充分反应,发挥高温反应的效果显著,进而提高成品率和转鼓强度;同时适宜蒸汽的加入参与到烧结高温带反应,有利于H₂O与C和O₂反应,将还原性气氛的CO转化为CO₂,进而降低CO排放和烧结固体能耗。综合来看,在合理的喷吹制度下,料面喷吹蒸汽可起到烧结过程CO减排和改善烧结矿产质量指标的双重效果。