沙钢配煤专家系统介绍

沙钢优化配煤专家系统的开发与应用

杜屏1 吕青青1 周俊兰1 白新革2 钱如刚2 任华伟2

为了稳定沙钢集团焦炭质量，保证高炉顺产，并且平衡焦炭质量与焦化副产品收益之间的比例，实现焦化厂的综合效益最大化。沙钢钢铁研究院根据沙钢焦化厂对焦炭的质量要求，结合焦化副产品的市场价格，开发出既能保证焦炭质量，又同时使焦化副产品收益达到最大化的配煤专家系统。该系统集合了煤炭数据采集、焦炭质量预测、焦化副产品预测、优化配煤和配煤结果检验五大功能。实现了沙钢焦化厂焦炭生产的高质、稳产、低成本的长远控制。 1 焦炭强度回归

该系统可以自动收集1#～8#焦炉的配合煤指标和焦炭强度指标，自动建立焦炭强度指标和配合煤指标间的回归关系。在建立回归方程过程中，该系统被引入了常规焦炭质量预测方程所从未使用的Xi 指标，并使用了牛顿迭代，非线性回归等数学方法，大大提高了预测方程的准确性。

1.1 焦炭回归方程的建立

1.1.1建立焦炭冷强度M40、M10的非线性回归方程

通过引入Xi （i=1,2,3,4,5）指标，M 40的相关系数r=0.77，标准方差σ=0.36，M10的相关系数r=0.79，标准方差σ=0.22。

图1 M 40、M 10回归结果(有效数据点n=79)

（相关系数r=0.77，标准方差σ=0.36） （相关系数r=0.79，标准方差σ=0.22）

1.1.2建立焦炭热态性能CSR 、CRI 回归的非线性回归方程

CSR 的相关系数r=0.73，标准方差σ=0.79，CRI 的相关系数r=0.65，标准方差σ=0.88。

),,,,,,(10543212Y Y Y Y Y G ash f M =),,,,,,(40543211X X X X X G ash f M =),,,,,,(5

43213X X X X X G ash f CSR =)

,,,,,,(6543214Y Y Y Y Y Y ash f CRI =

图2 CSR 、CRI 回归结果 （有效数据点n=78）

（相关系数r=0.73，标准方差σ=0.79） （相关系数r=0.65，标准方差σ=0.88）

2 焦化副产预测方程的建立

由于焦化副产品的成分和产量随着煤炭种类、性质和焦炉操作条件的变化波动较大，而每一种化产的市场价格也随市场的供求变化起伏，所以引进了能量预测方法，实现了对焦化副产品的预测，并且根据焦化不同副产品的市场价格，可以较好的预测出焦化副产品的收益。

副产品的收益预测主要对粗苯、焦油和焦炉煤气三种主要化学产品的收益进行计算。 化产的总收益计算方法如下：

化产的收益=预测化产总能量Qbp×能量生产系数C×（粗苯能量比例×粗苯单位能量价格+焦油能量比例×焦油单位能量价格+焦炉煤气比例×焦炉煤气单位能量价格）

3 配煤方案确立

配煤专家系统，根据不同炉组对焦炭的质量要求，结合煤质情况，不同煤的采购限制条件，焦化副产品的市场价格，进行非线性运算，得出焦炭单位成本最低的配煤方案。运算流程如图3所示。

4 优化配煤专家系统优化效果

优化配煤专家系统由2012年12月25日起开始在宏发焦化厂开始优化配煤实验，截至2013年3月25日，生产焦炭总计56.91万t ，占实验期间生产的焦炭总量占1#～8#号炉总产量的41.2%。抗碎强度预测结果与实测结果平均误差小于0.5%，热态性能预测结果与实际结果平均误差小于2%，总计节约配煤成本418.7万元。

5 小结

5.1 优化配煤专家系统实现煤炭数据自动采集、配煤数据管理、焦炭强度回归预测、优化配煤等功能，使用方便快捷。

5.2开发了副产价格的估算方法，在计算副产理论热值的基础上，考虑了煤炭性质对副产热值的影响，同时将粗苯、焦油、焦炉煤气的市场价格引入到副产价格估算体系中，

体现

了不同副产的产出量、产出比例、市场价格的波动和配合煤指标对吨焦副产的影响。

5.3 优化配煤专家系统抗碎强度预测结果与实测结果平均误差小于0.5%，热态性能预测结果与实际结果平均误差小于2%，节约吨焦成本约5元/t。

（作者单位：1．江苏省（沙钢）钢铁研究院，2．江苏沙钢集团有限公司宏发焦化厂）