CN114593365B - 一种钢铁企业副产煤气实时调度系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，应用于钢铁企业煤气管网中，钢铁企业煤气管网包括高炉煤气管网、焦炉煤气管网和转炉煤气管网，其特征在于，所述实时调度系统包括：管网压力监测模块、设备信息追踪模块、煤气实时调度模块和调度策略推送模块；本发明的一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，在压力监测模块和设备信息追踪模块的紧密配合下，使用煤气实时调度模块得到副产煤气的调度策略推送消息，本发明的副产煤气调度策略推送消息合理地利用了副产煤气，提高了煤气利用效率，并且提高了钢铁企业控制系统调度的工作效率，降低了调度策略推送的滞后性。
Description
技术领域
本发明涉及煤气管控技术领域，尤其涉及一种钢铁企业副产煤气实时调度系统。
背景技术
钢铁行业在碳排放中扮演重要角色，推动钢铁生产过程中副产高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的高效利用将是双碳目标的必由之路。受运行工况等因素的制约，实际生产过程中煤气产生量和消耗量具有实时变化的特点，给副产煤气的实时调度带来了困难，导致煤气利用率较低，放散率较高。合理的副产煤气调度方案有利于提高煤气的回收率和利用效率，降低煤气放散率，推进双碳战略的实施。
然而，现有的副产煤气调度通常依赖现场调度人员的人工经验，没有一套科学的方法，进而导致系统无法实时生成有效的调度方案。
因此希望有一种钢铁企业副产煤气实时调度系统能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，其解决了钢铁企业副产煤气利用率低、放散率高和煤气调度策略滞后性的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明实施例提供一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，应用于钢铁企业煤气管网中，钢铁企业煤气管网包括高炉煤气管网、焦炉煤气管网和转炉煤气管网，其特征在于，所述实时调度系统包括：管网压力监测模块、设备信息追踪模块、煤气实时调度模块和调度策略推送模块；
管网压力监测模块，用于监视一段时间内不同时刻高炉煤气管网、焦炉煤气管网和转炉煤气管网的压力数据；
设备信息追踪模块，用于追踪t时刻所有副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态和参数；
煤气实时调度模块，用于根据管网压力监测模块监测的压力数据和设备信息追踪模块追踪的t时刻所有副产煤气产生、消耗、存储和缓冲设备运行状态和参数信息，采用平衡策略对t时刻所有副产煤气的产生量与消耗量进行平衡，制定用于实现管网压力稳定的实时调度信息；
调度策略推送模块，用于将经煤气实时调度模块得到的实时调度信息发送给钢铁企业的自动控制系统，使自动控制系统对钢铁企业煤气管网进行副产煤气的产生量与消耗量的实时调度，保持副产煤气的供需平衡。
本发明实施例提出的钢铁企业副产煤气实时调度系统以工艺启发式规则为基础，融合实时压力监测模块、设备信息追踪模块，对煤气利用提供合理的实时调度方案，提高了实时调度的准确性，降低了实时调度的滞后性。
可选地，所述副产煤气产生设备包括高炉、焦炉和转炉，副产煤气产生设备运行状态分别包括：
高炉运行状态包括下述的一种或多种：顺行、休风、复风、停产和检修状态；
焦炉运行状态包括下述的一种或多种：结焦初期、结焦中期、结焦末期、停产和检修状态；
转炉运行状态包括下述的一种或多种：回收期、非回收期、停产和检修状态；
所述副产煤气产生设备的参数包括：煤气产生的瞬时流量、设备允许运行的最低流量和设备允许运行的最高流量；
所述副产煤气消耗设备包括焦炉、烧结机、热风炉和加热炉，副产煤气消耗设备运行状态分别为：
烧结机运行状态包括下述的一种或多种：顺行、压产、停产和检修状态；
热风炉运行状态包括下述的一种或多种：燃烧期、送风期、停产和检修状态；
加热炉运行状态包括下述的一种或多种：顺行、压产、待料、停产和检修状态；
所述副产煤气消耗设备的参数包括：煤气消耗的瞬时流量、设备允许运行的最低流量和设备允许运行的最高流量；
所述副产煤气存储设备为煤气柜，煤气柜运行状态包括：储气、放气和关闭状态；
所述副产煤气存储设备的参数包括：实时柜位、柜位上下限、进出柜的煤气流量；
所述副产煤气缓冲设备包括发电机组和放散塔，副产煤气缓冲设备运行状态均包括：开启和关闭状态；
发电机组的参数包括额定功率和发电效率，放散塔的参数包括放散流量。
可选地，所述煤气实时调度模块包括高炉煤气管网压力应急调度子模块，高炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据都低于所述高炉煤气管网压力阈值范围的下限，且n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对高炉煤气进行调减处理，将处理的高炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据都高于所述高炉煤气管网压力阈值范围的上限，且n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对高炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，高炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的高炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
可选地，所述煤气实时调度模块还包括焦炉煤气管网压力应急调度子模块，焦炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据都低于所述焦炉煤气管网压力阈值范围的下限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对焦炉煤气进行调减处理，将处理的焦炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据都高于所述焦炉煤气管网压力阈值范围的上限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对焦炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，焦炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的焦炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
可选地，所述煤气实时调度模块进一步包括转炉煤气管网压力应急调度子模块，转炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述转炉煤气管网的压力数据都低于所述转炉煤气管网压力阈值范围的下限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和焦炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对转炉煤气进行调减处理，将处理的转炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述转炉煤气管网的压力数据都高于所述转炉煤气管网压力阈值范围的上限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和焦炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对转炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，转炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的转炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
可选地，所述煤气调配原则为：所述焦炉煤气调配给所述转炉煤气和高炉煤气用户，所述转炉煤气调配给所述高炉煤气用户，所述高炉煤气只供自身使用，所述焦炉煤气和高炉煤气混合调配给所述转炉煤气。
可选地，所述煤气实时调度模块还进一步包括煤气常规调度子模块，煤气常规调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，若所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的供应量大于相应的所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的消耗量形成富余煤气时，所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的富余煤气采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调增结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述高炉煤气的供应量小于所述高炉煤气的消耗量时，所述转炉煤气作为第一待调配煤气弥补所述高炉煤气的产耗缺口，若第一待调配煤气的煤气量小于所述高炉煤气产耗缺口，所述焦炉煤气作为第二待调配煤气继续弥补所述高炉煤气的产耗缺口剩下的煤气量，若第二待调配煤气的煤气量小于经过第一待调配煤气调配后所述高炉煤气产耗缺口剩下的煤气量，所述高炉煤气采用煤气量调减模式对所述高炉煤气进行调减处理，以弥补经过第一待调配煤气和第二待调配煤气调配后所述高炉煤气产耗缺口剩下的煤气量，若经过弥补的所述高炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，若第一待调配煤气或第二待调配煤气在调配过程中形成煤气量不足，采用煤气量调减模式对煤气量不足的第一待调配煤气或第二待调配煤气进行调减处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述焦炉煤气的供应量小于所述焦炉煤气的消耗量，若所述高炉煤气和转炉煤气的供应量都大于所述高炉煤气和转炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气进行调减处理，而所述高炉煤气和转炉煤气的富余煤气采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；若所述转炉煤气的供应量大于所述转炉煤气的消耗量而所述高炉煤气的供应量小于高炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气进行调减处理，所述转炉煤气弥补所述高炉煤气的产耗缺口，若所述转炉煤气的煤气量小于所述高炉煤气产耗缺口，采用煤气量调减模式对所述高炉煤气进行调减处理，若经过弥补高炉煤气后的转炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；若所述转炉煤气的供应量小于所述转炉煤气的消耗量而所述高炉煤气的供应量大于高炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气和转炉煤气进行调减处理，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对所述高炉煤气进行处理，并且将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述转炉煤气的供应量小于所述转炉煤气的消耗量，所述高炉煤气和焦炉煤气的供应量都大于所述高炉煤气和焦炉煤气的消耗量时，所述高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气或所述焦炉煤气弥补所述转炉煤气的产耗缺口，若所述高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气量或所述焦炉煤气量小于所述转炉煤气的产耗缺口，采用煤气量调减模式对所述转炉煤气进行调减处理，若经过弥补转炉煤气后的高炉煤气和焦炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的实时调度信息发送至所述调度策略推送模块。
可选地，所述煤气量调减模式具体包括：
获取需要调减的所述副产煤气的消耗量缺口值，根据所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态、预先定义的设备调减优先级顺序和设备t时刻允许调减的最大值，通过逐步累加判断，直到设备允许调减的最大值弥补所述副产煤气的消耗量缺口值为止，其中：
t时刻设备允许调减的最大值＝t时刻设备的瞬时流量-t时刻设备允许运行的最低流量。
可选地，所述富余煤气消纳模式具体包括：
获取需要消纳的所述副产煤气的富余煤气量，富余的副产煤气首先进入所述发电机组，其次进入所述煤气柜，再进入所述放散塔，消纳所述副产煤气的富余煤气量。
可选地，所述煤气量调增模式具体包括：
获取需要消纳的所述副产煤气产生量的溢出值，根据所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态、预先定义的设备调增优先级顺序和设备t时刻允许调增的最大值，通过逐步累加判断，直到设备允许调增的煤气量的最大值消纳所述副产煤气产生量的溢出值为止，其中：
t时刻设备允许调增的最大值＝t时刻设备允许运行的最高流量-t时刻设备的瞬时流量。
可选地，所述实时调度信息包括：所述副产煤气产生、消耗、存储和缓冲设备的设备名称、设备状态和调整量信息。
本发明的有益效果是：本发明的一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，通过压力监测模块和设备信息追踪模块的紧密配合，为实现煤气实时调度模块的功能提供保障，进而得到实时调度信息，为调度策略推送消息，本发明加强了模块中各信息间的实时互动，提高了调度人员的工作效率，降低了调度策略推送的滞后性；而且本发明将煤气实时调度模块细化为不同的调度子模块，融合了工艺启发式规则和大数据，进而提供了科学的调度方案，合理地利用了副产煤气，提高了煤气利用效率；本发明提出的一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，由于科学性强、滞后性低，实现了全流程煤气的合理运用，为大数据与工艺启发式规则的融合提供理论基础，极大地促进了煤气系统智能管控的发展。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
煤气实时调度过程受到许多因素的影响，包括数据获取的实时性，制定调度规则的合理性等。因此，为了制定科学合理的实时调度方案，提高副产煤气的利用效率，本发明实施例中提供了一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，通过压力监测模块和设备信息追踪模块的紧密配合，为实现煤气实时调度模块的功能提供保障，最终得到调度策略推送消息，促进了大数据与工艺启发式规则的融合，提高了煤气利用效率，提供了科学合理的实时调度方案。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，本实施例的调度系统应用于钢铁企业煤气管网中，钢铁企业煤气管网包括高炉煤气管网、焦炉煤气管网和转炉煤气管网，其目的是合理地利用了副产煤气，并提高副产煤气的利用率。
上述实时调度系统包括：管网压力监测模块101、设备信息追踪模块102、煤气实时调度模块103和调度策略推送模块104；
管网压力监测模块101，用于监视一段时间内不同时刻高炉煤气管网、焦炉煤气管网和转炉煤气管网的压力数据；
设备信息追踪模块102，用于追踪t时刻所有副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态和参数；
煤气实时调度模块103，用于根据管网压力监测模块101监测的压力数据和设备信息追踪模块102追踪的t时刻所有副产煤气产生、消耗、存储和缓冲设备运行状态和参数信息，采用平衡策略对t时刻所有副产煤气的产生量与消耗量进行平衡，制定用于实现管网压力稳定的实时调度信息；
调度策略推送模块104，用于将经煤气实时调度模块103得到的实时调度信息发送给钢铁企业的自动控制系统，使自动控制系统对钢铁企业煤气管网进行副产煤气的产生量与消耗量的实时调度，保持副产煤气的供需平衡。
本发明实施例提出的钢铁企业副产煤气实时调度系统利用管网压力监测模块101、设备信息追踪模块102，对副产煤气的利用提供更合理的实时调度方案，提高了副产煤气的实时调度准确性，降低了副产煤气的实时调度滞后性。
实施例二
本实施例提供一个更详细的钢铁企业副产煤气实时调度系统，在该调度系统中，设备信息追踪模块中副产煤气产生设备包括高炉、焦炉和转炉，副产煤气产生设备运行状态分别包括：
高炉运行状态包括下述的一种或多种：顺行、休风、复风、停产和检修状态；
焦炉运行状态包括下述的一种或多种：结焦初期、结焦中期、结焦末期、停产和检修状态；
转炉运行状态包括下述的一种或多种：回收期、非回收期、停产和检修状态；
所述副产煤气产生设备的参数包括：煤气产生的瞬时流量、设备允许运行的最低流量和设备允许运行的最高流量；
所述副产煤气消耗设备包括焦炉、烧结机、热风炉和加热炉，副产煤气消耗设备运行状态分别为：
烧结机运行状态包括下述的一种或多种：顺行、压产、停产和检修状态；
热风炉运行状态包括下述的一种或多种：燃烧期、送风期、停产和检修状态；
加热炉运行状态包括下述的一种或多种：顺行、压产、待料、停产和检修状态；
所述副产煤气消耗设备的参数包括：煤气消耗的瞬时流量、设备允许运行的最低流量和设备允许运行的最高流量；
此外，所述副产煤气消耗设备还包括：球团竖炉(回转窑、带式焙烧机)、烤包器、混铁炉、石灰窑等；
所述副产煤气存储设备为煤气柜，煤气柜运行状态包括：储气、放气和关闭状态；
所述副产煤气存储设备的参数包括：实时柜位、柜位上下限、进出柜的煤气流量；
所述副产煤气缓冲设备包括发电机组和放散塔，副产煤气缓冲设备运行状态均包括：开启和关闭状态；
发电机组的参数包括额定功率和发电效率，放散塔的参数包括放散流量。
而且煤气实时调度模块包括高炉煤气管网压力应急调度子模块，高炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
t、a、n为预先设定值；
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据都低于所述高炉煤气管网压力阈值范围的下限，且在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对高炉煤气进行调减处理，将处理的高炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据都高于所述高炉煤气管网压力阈值范围的上限，且在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对高炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，高炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的高炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块；
所述煤气实时调度模块还包括焦炉煤气管网压力应急调度子模块，焦炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据都低于所述焦炉煤气管网压力阈值范围的下限，且在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对焦炉煤气进行调减处理，将处理的焦炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据都高于所述焦炉煤气管网压力阈值范围的上限，且在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对焦炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，焦炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的焦炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
所述煤气实时调度模块进一步包括转炉煤气管网压力应急调度子模块，转炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述转炉煤气管网的压力数据都低于所述转炉煤气管网压力阈值范围的下限，且在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和焦炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对转炉煤气进行调减处理，将处理的转炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述转炉煤气管网的压力数据都高于所述转炉煤气管网压力阈值范围的上限，且在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和焦炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对转炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，转炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的转炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
所述煤气实时调度模块还进一步包括煤气常规调度子模块，煤气常规调度子模块具体包括：
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，若所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的供应量大于相应的所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的消耗量形成富余煤气时，所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的富余煤气采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调增结果发送至所述调度策略推送模块；
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述高炉煤气的供应量小于所述高炉煤气的消耗量时，所述转炉煤气作为第一待调配煤气弥补所述高炉煤气的产耗缺口，若第一待调配煤气的煤气量小于所述高炉煤气产耗缺口，所述焦炉煤气作为第二待调配煤气继续弥补所述高炉煤气的产耗缺口剩下的煤气量，若第二待调配煤气的煤气量小于经过第一待调配煤气调配后所述高炉煤气产耗缺口剩下的煤气量，所述高炉煤气采用煤气量调减模式对所述高炉煤气进行调减处理，以弥补经过第一待调配煤气和第二待调配煤气调配后所述高炉煤气产耗缺口剩下的煤气量，若经过弥补的所述高炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，若第一待调配煤气或第二待调配煤气在调配过程中形成煤气量不足，采用煤气量调减模式对煤气量不足的第一待调配煤气或第二待调配煤气进行调减处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述焦炉煤气的供应量小于所述焦炉煤气的消耗量，若所述高炉煤气和转炉煤气的供应量都大于所述高炉煤气和转炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气进行调减处理，而所述高炉煤气和转炉煤气的富余煤气采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；若所述转炉煤气的供应量大于所述转炉煤气的消耗量而所述高炉煤气的供应量小于高炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气进行调减处理，所述转炉煤气弥补所述高炉煤气的产耗缺口，若所述转炉煤气的煤气量小于所述高炉煤气产耗缺口，采用煤气量调减模式对所述高炉煤气进行调减处理，若经过弥补高炉煤气后的转炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；若所述转炉煤气的供应量小于所述转炉煤气的消耗量而所述高炉煤气的供应量大于高炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气和转炉煤气进行调减处理，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对所述高炉煤气进行处理，并且将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；
在t，t-a，t-2a，…，t-(n-1)a时刻，连续监测到的n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述转炉煤气的供应量小于所述转炉煤气的消耗量，所述高炉煤气和焦炉煤气的供应量都大于所述高炉煤气和焦炉煤气的消耗量时，所述高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气或所述焦炉煤气弥补所述转炉煤气的产耗缺口，若所述高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气量或所述焦炉煤气量小于所述转炉煤气的产耗缺口，采用煤气量调减模式对所述转炉煤气进行调减处理，若经过弥补转炉煤气后的高炉煤气和焦炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的实时调度信息发送至所述调度策略推送模块。
所述煤气量调减模式具体包括：
获取需要调减的所述副产煤气的消耗量缺口值，根据所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态、预先定义的设备调减优先级顺序和设备t时刻允许调减的最大值，通过if……else的形式逐步累加判断，直到设备允许调减的最大值弥补所述副产煤气的消耗量缺口值为止，其中：
t时刻设备允许调减的最大值＝t时刻设备的瞬时流量-t时刻设备允许运行的最低流量。
若所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态为休风、停产、检修等类型的关闭状态，该关闭状态设备不进行煤气量调减。
所述富余煤气消纳模式具体包括：
获取需要消纳的所述副产煤气的富余煤气量，富余的副产煤气首先进入所述发电机组，其次进入所述煤气柜，再进入所述放散塔，消纳所述副产煤气的富余煤气量。
所述煤气量调增模式具体包括：
获取需要消纳的所述副产煤气产生量的溢出值，根据所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态、预先定义的设备调增优先级顺序和设备t时刻允许调增的最大值，通过逐步累加判断，直到设备允许调增的煤气量的最大值消纳所述副产煤气产生量的溢出值为止，其中：
t时刻设备允许调增的最大值＝t时刻设备允许运行的最高流量-t时刻设备的瞬时流量。
若所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态为休风、停产、检修等类型的关闭状态，该关闭状态设备不进行煤气量调增。
所述实时调度信息包括：所述副产煤气产生、消耗、存储和缓冲设备的设备名称、设备状态和调整量信息。
进一步，副产煤气产生、消耗、存储和缓冲设备的设备名称为父级名称设备，每种父级名称设备可能对应多座子级名称设备；父级名称设备：发电机组，子级名称设备：1#发电机组、2#发电机组。实时调度信息为：1#烧结机调减运行流量至10000m3/h；开启1#发电机组，保持满负荷运行。
副产煤气实时调度系统和自动控制系统可集成在钢铁企业的一个控制装置内，实现自动控制过程的调度。控制装置可为具有存储器和处理器的任一电子设备。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。
Claims (9)
1.一种钢铁企业副产煤气实时调度系统，应用于钢铁企业煤气管网中，钢铁企业煤气管网包括高炉煤气管网、焦炉煤气管网和转炉煤气管网，其特征在于，所述实时调度系统包括：管网压力监测模块、设备信息追踪模块、煤气实时调度模块和调度策略推送模块；
管网压力监测模块，用于监视一段时间内不同时刻高炉煤气管网、焦炉煤气管网和转炉煤气管网的压力数据；
设备信息追踪模块，用于追踪t时刻所有副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态和参数；
煤气实时调度模块，用于根据管网压力监测模块监测的压力数据和设备信息追踪模块追踪的t时刻所有副产煤气产生、消耗、存储和缓冲设备运行状态和参数信息，采用平衡策略对t时刻所有副产煤气的产生量与消耗量进行平衡，制定用于实现管网压力稳定的实时调度信息；
调度策略推送模块，用于将经煤气实时调度模块得到的实时调度信息发送给钢铁企业的自动控制系统，使自动控制系统对钢铁企业煤气管网进行副产煤气的产生量与消耗量的实时调度，保持副产煤气的供需平衡；
所述副产煤气产生设备包括高炉、焦炉和转炉，副产煤气产生设备运行状态分别包括：
高炉运行状态包括下述的一种或多种：顺行、休风、复风、停产和检修状态；
焦炉运行状态包括下述的一种或多种：结焦初期、结焦中期、结焦末期、停产和检修状态；
转炉运行状态包括下述的一种或多种：回收期、非回收期、停产和检修状态；
所述副产煤气产生设备的参数包括：煤气产生的瞬时流量、设备允许运行的最低流量和设备允许运行的最高流量；
所述副产煤气消耗设备包括焦炉、烧结机、热风炉和加热炉，副产煤气消耗设备运行状态分别为：
烧结机运行状态包括下述的一种或多种：顺行、压产、停产和检修状态；
热风炉运行状态包括下述的一种或多种：燃烧期、送风期、停产和检修状态；
加热炉运行状态包括下述的一种或多种：顺行、压产、待料、停产和检修状态；
所述副产煤气消耗设备的参数包括：煤气消耗的瞬时流量、设备允许运行的最低流量和设备允许运行的最高流量；
所述副产煤气存储设备为煤气柜，煤气柜运行状态包括：储气、放气和关闭状态；
所述副产煤气存储设备的参数包括：实时柜位、柜位上下限、进出柜的煤气流量；
所述副产煤气缓冲设备包括发电机组和放散塔，副产煤气缓冲设备运行状态均包括：开启和关闭状态；
发电机组的参数包括额定功率和发电效率，放散塔的参数包括放散流量。
2.如权利要求1所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述煤气实时调度模块包括高炉煤气管网压力应急调度子模块，高炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据都低于所述高炉煤气管网压力阈值范围的下限，且n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对高炉煤气进行调减处理，将处理的高炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据都高于所述高炉煤气管网压力阈值范围的上限，且n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对高炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，高炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的高炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
3.如权利要求1所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述煤气实时调度模块还包括焦炉煤气管网压力应急调度子模块，焦炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据都低于所述焦炉煤气管网压力阈值范围的下限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对焦炉煤气进行调减处理，将处理的焦炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述焦炉煤气管网的压力数据都高于所述焦炉煤气管网压力阈值范围的上限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对焦炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，焦炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的焦炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
4.如权利要求1所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述煤气实时调度模块进一步包括转炉煤气管网压力应急调度子模块，转炉煤气管网压力应急调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述转炉煤气管网的压力数据都低于所述转炉煤气管网压力阈值范围的下限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和焦炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用煤气量调减模式对转炉煤气进行调减处理，将处理的转炉煤气调减结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述转炉煤气管网的压力数据都高于所述转炉煤气管网压力阈值范围的上限，且n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据和焦炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内时，则采用富余煤气消纳模式对转炉煤气进行消纳处理，如果经富余煤气消纳模式处理后，转炉煤气仍存在富余，则进入煤气量调增模式，将处理的转炉煤气调增结果发送至所述调度策略推送模块。
5.如权利要求1所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述煤气实时调度模块还进一步包括煤气常规调度子模块，煤气常规调度子模块具体包括：
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，若所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的供应量大于相应的所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的消耗量形成富余煤气时，所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的富余煤气采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调增结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述高炉煤气的供应量小于所述高炉煤气的消耗量时，所述转炉煤气作为第一待调配煤气弥补所述高炉煤气的产耗缺口，若第一待调配煤气的煤气量小于所述高炉煤气产耗缺口，所述焦炉煤气作为第二待调配煤气继续弥补所述高炉煤气的产耗缺口剩下的煤气量，若第二待调配煤气的煤气量小于经过第一待调配煤气调配后所述高炉煤气产耗缺口剩下的煤气量，所述高炉煤气采用煤气量调减模式对所述高炉煤气进行调减处理，以弥补经过第一待调配煤气和第二待调配煤气调配后所述高炉煤气产耗缺口剩下的煤气量，若经过弥补的所述高炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，若第一待调配煤气或第二待调配煤气在调配过程中形成煤气量不足，采用煤气量调减模式对煤气量不足的第一待调配煤气或第二待调配煤气进行调减处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述焦炉煤气的供应量小于所述焦炉煤气的消耗量，若所述高炉煤气和转炉煤气的供应量都大于所述高炉煤气和转炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气进行调减处理，而所述高炉煤气和转炉煤气的富余煤气采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；若所述转炉煤气的供应量大于所述转炉煤气的消耗量而所述高炉煤气的供应量小于高炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气进行调减处理，所述转炉煤气弥补所述高炉煤气的产耗缺口，若所述转炉煤气的煤气量小于所述高炉煤气产耗缺口，采用煤气量调减模式对所述高炉煤气进行调减处理，若经过弥补高炉煤气后的转炉煤气形成了富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；若所述转炉煤气的供应量小于所述转炉煤气的消耗量而所述高炉煤气的供应量大于高炉煤气的消耗量时，采用煤气量调减模式对所述焦炉煤气和转炉煤气进行调减处理，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对所述高炉煤气进行处理，并且将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的调配结果发送至所述调度策略推送模块；
一段时间内n个连续的所述高炉煤气管网的压力数据、焦炉煤气管网的压力数据和转炉煤气管网的压力数据全部在相应压力阈值范围内，所述转炉煤气的供应量小于所述转炉煤气的消耗量，所述高炉煤气和焦炉煤气的供应量都大于所述高炉煤气和焦炉煤气的消耗量时，所述高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气或所述焦炉煤气弥补所述转炉煤气的产耗缺口，若所述高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气量或所述焦炉煤气量小于所述转炉煤气的产耗缺口，采用煤气量调减模式对所述转炉煤气进行调减处理，若经过弥补转炉煤气后的高炉煤气和焦炉煤气形成富余煤气，采用富余煤气消纳模式和煤气量调增模式对富余煤气进行处理，并将所述高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气的实时调度信息发送至所述调度策略推送模块。
6.如权利要求2-5中任一项所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述煤气量调减模式具体包括：
获取需要调减的所述副产煤气的消耗量缺口值，根据所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态、预先定义的设备调减优先级顺序和设备t时刻允许调减的最大值，通过逐步累加判断，直到设备允许调减的最大值弥补所述副产煤气的消耗量缺口值为止，其中：
t时刻设备允许调减的最大值＝t时刻设备的瞬时流量-t时刻设备允许运行的最低流量。
7.如权利要求2-5中任一项所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述富余煤气消纳模式具体包括：
获取需要消纳的所述副产煤气的富余煤气量，富余的副产煤气首先进入所述发电机组，其次进入所述煤气柜，再进入所述放散塔，消纳所述副产煤气的富余煤气量。
8.如权利要求2-5中任一项所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述煤气量调增模式具体包括：
获取需要消纳的所述副产煤气产生量的溢出值，根据所述设备信息追踪模块获取的t时刻副产煤气产生设备、副产煤气消耗设备、副产煤气存储设备和副产煤气缓冲设备的运行状态、预先定义的设备调增优先级顺序和设备t时刻允许调增的最大值，通过逐步累加判断，直到设备允许调增的煤气量的最大值消纳所述副产煤气产生量的溢出值为止，其中：
t时刻设备允许调增的最大值＝t时刻设备允许运行的最高流量-t时刻设备的瞬时流量。
9.如权利要求1所述的钢铁企业副产煤气实时调度系统，其特征在于：所述实时调度信息包括：所述副产煤气产生、消耗、存储和缓冲设备的设备名称、设备状态和调整量信息。
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Legal Events
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Application publication date: 20220607 Assignee: Qiyan (Shenyang) Technology Center Co.,Ltd. Assignor: Northeastern University Contract record no.: X2023210000211 Denomination of invention: A real-time scheduling system for by-product gas in steel enterprises Granted publication date: 20221101 License type: Common License Record date: 20231127 |