[发明专利]一种炼焦单种煤配比优化方法

说明书

本发明公开了一种炼焦单种煤配比优化方法，属于工业信息技术领域。本发明充分考虑了钢铁企业在炼焦过程中各单种煤不同配比所消耗的能源成本的差异，以配合煤的成本最低作为配煤比优化的目标函数，焦炭的各项质量指标作为约束条件，建立单种煤的配煤优化模型，并引入惩罚函数项对优化模型进行约束化处理；为了加快优化模型的求解速度，避免求解过程中陷入局部最优，结合Metropolis准则可以接受最优解与恶化解的特点，采用改进模拟退火算法进行求解，最终给出经济性最佳的单种煤最优配比。此方法所得到的配合煤的配煤比结果较优，计算效率高且满足焦炭的各项质量指标要求，可有效降低炼焦过程中的生产成本，在其它焦化行业中亦可推广应用。

技术领域

本发明具体涉及一种炼焦单种煤配比优化方法，属于工业信息技术领域。

背景技术

焦炭质量的稳定直接影响着高炉冶炼的质量。焦炭作为钢铁工业生产过程中的一种重要的固体燃料，为了保证焦炭质量，炼焦用煤必须具有一定的挥发分、粘结性和结焦性，同时需要尽可能低的灰分、硫分和磷含量。现有的焦化厂的配煤基本是以肥煤和焦煤等优质炼焦煤为主，国内焦煤加肥煤的最大配比超过了80％，弱黏煤不足5％甚至不配弱黏煤(王帅.(2018).炼焦煤分析及焦炭质量预测的研究.(Doctoral dissertation))。气煤、焦煤等弱黏煤和中黏煤作为炼焦过程中的优质煤种，其储量和产量相对较大，但在实际炼焦生产中配比偏低，造成了优质炼焦煤供不应求。所以，合理并高效的进行优质煤的优化配比对满足高炉生产的稳定运行，保证生铁质量，保证焦炭质量，降低炼焦煤消耗量，优化炼焦煤的配比，降低焦炭生产成本以及提高企业的经济收益具有重要意义。

不同配煤的方法成本不一致，而计算出所有的配煤方法并选取成本最低的配煤方法的运算量太大，难以实现。通常是由人工根据配合煤质量指标要求完成各单种煤的配比，只是凭经验的、定性的对成本进行分析并选取成本较低的方案，并不能进行精确定量的科学计算找到最优解。且为了保证配合煤的质量要求，在配煤时尽量使用优质煤，造成了资源的浪费和较高的成本。

配煤比优化是一个多约束条件下找到最优配比的过程，必须满足配合煤每项质量指标的上下限限制以及单种煤的配比和为100％等约束条件，在采用传统优化算法(Jingdan,S.,Xinwei,D.U.,Zhe,L.I..(2014).Coal blending experiment based onlinear programming.CleanCoalTechnology)(Yujiao,L.,Haiying,Z.,Haiying,G..(2014).Uniform design based multi-objective optimization method for coalblending.Thermal Power Generation)进行优化模型训练时会导致运行效率低下、过早收敛或易陷入局部最优解。所以需要设计的优化算法以高效、合理的获取全局最优配合煤的配煤比。采用惩罚函数法与模拟退火算法相结合，利用惩罚函数法将约束问题转化为无约束优化问题，再使用模拟退火算法求最优解，从而大幅改善配煤比优化模型的求解效率。

发明内容

因此，本发明目的是提供一种炼焦单种煤配比优化方法，解决焦化生产过程中单种煤的配比优化问题。方法将炼焦过程中的配煤成本最低作为优化目标，以焦炭质量指标的需求范围作为约束条件构建优化模型，并引入惩罚函数项对优化模型进行约束化处理；为跳出求解过程中的局部最优解，根据Metropolis准则同时具有接受优化解和恶化解的特点，采用模拟退火算法给出全局最优的单种煤配比方案。

具体的，本发明提供的炼焦单种煤配比优化方法，步骤如下：

(1)由现场数据库采集各单种煤的质量指标以及对应单价；

(2)以炼焦过程中配合煤的成本最低作为目标函数，焦炭的质量指标作为约束条件，同时引入惩罚函数，构建配煤比优化模型；

(3)选取优化算法的初始温度，选取邻域，确定接收准则，抽样稳定准则，温度衰减函数以及停止准则；