一种适合顶装焦炉的配煤专家系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种适合顶装焦炉的配煤专家系统，包括：煤炭数据和配煤数据采集模块、焦炭性能自回归模块、优化配煤模块、以及配煤结果采集与检验模块。该系统采用多参数非线性回归、配合煤镜质组反射率分布图、配合煤流动度分布图相结合的方法，使得焦炭强度预测偏差控制在2％以内。同时该系统以焦炭净成本最低为目标进行非线性优化配煤，考虑了焦化副产产率、市场价格、煤炭质量和价格对净成本的影响，真正实现成本最低的炼焦配煤。
【专利说明】一种适合顶装焦炉的配煤专家系统
【技术领域】
[0001]本申请属于焦化配煤领域，特别是涉及一种适合顶装焦炉的配煤专家系统。
【背景技术】
[0002]随着焦炭利润的下滑，各种以降低成本为目的的配煤炼焦系统应运而生，但是现有的配煤系统大多只考虑了配合煤的黏结指数、灰分、挥发分等因素，或者当结焦时间、结焦温度、熄焦方式发生变化时，预测结果偏差较大。专利ZL201010576330.7采用回归的方法拟合Romax、流动度MF，灰分等指标对焦炭质量进行预测，但是该模型仅仅考虑了煤质，却并未考虑焦炉的结焦时间、结焦温度，以及熄焦方式对焦炭质量产生的影响；专利200810013054.6BP神经网络方法来预测焦炭的质量，将煤的镜质组反射率分布和粘结性指标作为参数输入网络的输入段，对应焦炭指标作为BP神经网络的输出端，训练BP神经网络，得到输入参数和输出参数之间的非线性关系，然后将待预测指标作为BP神经网络输入参数，进而得到焦炭预测的强度，该方法忽略了焦炭的灰分、挥发分、最大胶质层厚度、焦炉操作参数等指标，导致焦炭预测存在偏差，并且神经网络方法对用过的煤种进行预测焦炭质量较准确，但是对新煤种预测偏差较大。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种适合顶装焦炉的配煤专家系统，以克服现有技术中的不足。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0005]本申请实施例公开一种适合顶装焦炉的配煤专家系统，包括:
[0006]煤炭数据和配煤数据采集模块，自动采集质检部门和焦炉的煤炭化验指标、焦炭性能指标、焦炉操作指标和熄焦方式，为焦炭性能自回归提供分析数据;
[0007]焦炭性能自回归模块，建立非线性回归配煤模型，该配煤模型根据数据可靠稳定原则从煤炭数据和配煤数据采集模块选择数据用于非线性回归，实现焦炭冷态强度预测质量与实测质量偏差< 0.5%，热态性能误差< 2% ；
[0008]优化配煤模块，根据配煤模型、以及煤炭市场价格、化学产品价格按照净成本最低原则进行优化配煤；
[0009]配煤结果采集与检验模块，自动将焦炭质量预测结果与实际生产结果储存，并且进行差值比对，当生产焦炭质量与实际生产结果对比偏差>2%时，焦炭性能自回归系统重新建立焦炭质量预测模型。
[0010]优选的，在上述的适合顶装焦炉的配煤专家系统中，建立所述配煤模型及优化配煤包括三个步骤:
[0011](I)建立焦炭质量预测模型，采用多因素非线性回归的方法，考虑了对焦炭质量影响较大的结焦时间、结焦温度、熄焦方式；
[0012] (2)根据生产条件和焦炭质量要求设定配煤限制条件；
[0013](3)对比配合煤和参配煤的流动度分布图，发现配合煤流动度不足的温度区间，相应的提高在该区间流动性较好的参配煤比例，最终确定优化配煤比例和成本。
[0014]优选的，在上述的适合顶装焦炉的配煤专家系统中，所述步骤(1)中，焦炭强度指标与配合煤性能指标之间的非线性回归方程:
[0015]M40 = f (G, Vdaf, Ad, MF, Ro, h, Τ, Ψ)
[0016]MlO = f(G, Vdaf, Ad, MF, Ro, h, Τ, Ψ)
[0017]CSR = f (G, Vdaf, Ad, MF, Ro, h, T, MCI, Ψ)
[0018]CRI = f (G, Vdaf, Ad, MF, Ro, h, T, MCI, Ψ)
[0019]上式中G:黏结指数,Vdaf:干燥无灰基挥发分,Ad:干基灰分,Ro:镜质组最大反射率，MF:最大流动度，h:结焦时间，T:结焦温度，MC1:煤灰催化指数Ψ:湿息焦修正指数。
[0020]优选的，在上述的适合顶装焦炉的配煤专家系统中，优化配煤系统采用非线性规划方法，即具有非线性约束条件或目标函数的数学规划方法，研究一个η元(η种煤)实函数在一组等式或不等式的约束条件下的极值问题(焦炭净成本最低)，非线性规划模型如下:
[0021].1iiing(X)
[0022].s.t.fi (X) ^ O i = 1,2, 3..., m
[0023].hj (x) = O j = 1,2, 3..., p
[0024].X = (xl,…，xn) e D
[0025]X= (xl,..., xn):为炼焦煤使用量；
[0026]g(x):焦炭净成本(焦炭净成本=吨焦配合煤成本一吨焦副产效益)，即焦炭净成本与煤种炼焦煤数量间的函数关系；
[0027]min:表示“求最小值”；
[0028]s.t.:表示“受约束于”；
[0029]fi(x):非等约束函数；
[0030]hj(x):等式约束函数。
[0031]与现有技术相比，本发明的优点在于:本发明的一种适合顶装焦炉的配煤专家系统，该系统采用多参数非线性回归、配合煤镜质组反射率分布图、配合煤流动度分布图相结合的方法，使得焦炭强度预测偏差控制在2%以内。同时该系统以焦炭净成本最低为目标进行非线性优化配煤，考虑了焦化副产产率、市场价格、煤炭质量和价格对净成本的影响，真正实现成本最低的炼焦配煤。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1所示为本发明具体实施例中未考虑结焦时间、结焦温度等焦炉操作参数对焦炭质量的影响，焦炭冷强度M40实测值与回归值对比图；
[0034]图2所示为本发明具体实施例中回归方程引入结焦时间、结焦温度等焦炉操作参数，焦炭冷强度M40实测值与回归值对比图；
[0035]图3所示为本发明具体实施例中7.63m焦炉MlO实测值与回归值对比图；
[0036]图4所示为本发明具体实施例中7.63m焦炉CSR实测值与回归值对比图；
[0037]图5所示为本发明具体实施例中7.63m未经修正的配合煤反射率分布图；
[0038]图6所示为本发明具体实施例中参配煤镜质组反射率分布图,其中，
[0039]A:焦煤I ；B:肥煤I ；C:肥煤2 ；D:焦煤2 ；E:焦煤3 ；F:气煤；
[0040]G:1/3 焦煤 I ；H:1/3 焦煤 2 ;1:肥煤 3 ；J:瘦煤 I ；K:瘦煤 2 ；
[0041]L:1/3 焦煤 3;
[0042]图7所示为本发明具体实施例中未经修正的配合煤中各种参配煤流动度分布图，其中，A:焦煤I ；C:焦煤2 ；D:焦煤3 ；G:肥煤2 ；Η:1/3焦煤3 ；K:瘦煤2 ；L:气煤；
[0043]图8所示为本发明具体实施例中参配煤流动度分布图，其中，A:焦煤I ;B:1/3焦煤I ；c:焦煤2 ；D:焦煤3 ；E:1/3焦煤2 ；F:肥煤I ；G:肥煤2 ；H:1/3焦煤3 ；1:肥煤3 ；J:瘦煤I ;K:瘦煤2 ;L:气煤；
[0044]图9所示为本发明具体实施例中7.63m焦炉修正后配合煤镜质组反射率分布图；
[0045]图10所示为本发明具体实施例中经修正后配合煤中各种参配煤流动度分布图，其中，A:焦煤I ；B:1/3焦煤I ；C:焦煤2 ；D:焦煤3 ；E:1/3焦煤2 ；F:肥煤I ；G:肥煤2 ；H:1/3焦煤3 ；1:肥煤3 J:瘦煤I ;K:瘦煤2。
【具体实施方式】
[0046]本发明实施例提供一种新方法，焦炭质量预测既考虑了煤质指标，又考虑了焦炉操作参数，熄焦方式等因素，通过非线性拟合的方法预测焦炭质量。和已有的方法相比，该方法准确，全面，并且通过系统的优化配煤，可以大大降低配煤成本。具体采用如下技术方案:
[0047](I)、实现质检部门、配煤车间的数据自动采集与修正，建立煤炭与配煤炼焦数据采集系统。建立质量管理系统、配煤生产系统和该配煤系统的接口连接，实现煤炭、配煤、焦炭数据的自动采集，如果出现不同部门间的数据不一致问题，如船名不同、日期不一致等问题，如表1所示，可以通过字符串对比、到港、生产、检验时间的多级循环对比，自动修正船名，并采集数据，实现数据准确、不重复、不遗漏的采集。
[0048]表1焦化厂与质检部门数据的对比与采集
[0049]
【权利要求】
1.一种适合顶装焦炉的配煤专家系统，其特征在于，包括: 煤炭数据和配煤数据采集模块，自动采集质检部门和焦炉的煤炭化验指标、焦炭性能指标、焦炉操作指标和熄焦方式，为焦炭性能自回归提供分析数据； 焦炭性能自回归模块，建立非线性回归配煤模型，该配煤模型根据数据可靠稳定原则从煤炭数据和配煤数据采集模块选择数据用于非线性回归，实现焦炭冷态强度预测质量与实测质量偏差< 0.5%，热态性能误差< 2% ； 优化配煤模块，根据配煤模型、以及煤炭市场价格、化学产品价格按照净成本最低原则进行优化配煤； 配煤结果采集与检验模块，自动将焦炭质量预测结果与实际生产结果储存，并且进行差值比对，当生产焦炭质量与实际生产结果对比偏差>2%时，焦炭性能自回归系统重新建立焦炭质量预测模型。
2.根据权利要求1所述的适合顶装焦炉的配煤专家系统，其特征在于:建立所述配煤模型及优化配煤 包括三个步骤: (1)建立焦炭质量预测模型，采用多因素非线性回归的方法，考虑了对焦炭质量影响较大的结焦时间、结焦温度、熄焦方式； (2)根据生产条件和焦炭质量要求设定配煤限制条件； (3)对比配合煤和参配煤的流动度分布图，发现配合煤流动度不足的温度区间，相应的提高在该区间流动性较好的参配煤比例，最终确定优化配煤比例和成本。
3.根据权利要求2所述的适合顶装焦炉的配煤专家系统，其特征在于:所述步骤(1)中，焦炭强度指标与配合煤性能指标之间的非线性回归方程:
M40 = f(G, Vdaf, Ad, MF, Ro, h, Τ, Ψ)
MlO = f(G, Vdaf, Ad, MF, Ro, h, Τ, Ψ)
CSR = f(G, Vdaf，Ad, MF, Ro, h, Τ, MCI, Ψ)
CRI = f(G, Vdaf，Ad, MF, Ro, h, Τ, MCI, Ψ) 上式中G:黏结指数，Vdaf:干燥无灰基挥发分，Ad:干基灰分，Ro:镜质组最大反射率，MF:最大流动度，h:结焦时间，T:结焦温度，MC1:煤灰催化指数Ψ:湿息焦修正指数。
4.根据权利要求1所述的适合顶装焦炉的配煤专家系统，其特征在于:优化配煤系统采用非线性规划方法，即具有非线性约束条件或目标函数的数学规划方法，研究一个η元(η种煤)实函数在一组等式或不等式的约束条件下的极值问题(焦炭净成本最低)，非线性规划模型如下:
?ming (X)
?s.t.fi (X) ^ O i = 1,2,3..., m
?hj (X) = O j = 1,2, 3..., p
?X = (xl,..., xn) e D X= (xl,..., xn):为炼焦煤使用量； g(x):焦炭净成本(焦炭净成本=吨焦配合煤成本一吨焦副产效益)，即焦炭净成本与煤种炼焦煤数量间的函数关系；min:表示“求最小值”；s.t.:表示“受约束于”；fi(x):非等约束函数；hj (X):等式约束 函数。
【文档编号】C10B57/04GK104164246SQ201410417811
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】杜屏, 吕青青, 张明星, 刘建波 申请人:江苏沙钢集团有限公司