CN103218676A - 一种氧气系统优化调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧气系统优化调度方法，属于钢铁节能技术领域。该方法包括以下步骤：一：对氧气输配管网进行动态模拟计算，确定氧气球罐运行压力低限值P1；二：对氧气系统进行物流仿真计算，按照计算周期刷新计算未来一段时间内氧气球罐的运行压力P；三：根据设定的判定条件对步骤二中的计算结果进行优化判定；四：如果满足判定条件，则根据计算周期再次进行刷新计算；如果不满足判定条件，则计算优化供气方案，对供氧流量进行调整。本方法能够准确的预知当前的供氧流量能否满足未来一段时间内炼钢生产需求，提供优化供气方案，在保证后序生产的条件下，尽可能降低氧气球罐运行压力，降低氧气系统的运行电耗及氧气放散率，最终实现节能降耗。

Description

一种氧气系统优化调度方法
技术领域
本发明属于钢铁节能技术领域，涉及一种氧气系统优化调度方法。
背景技术
氧气犹如钢铁企业的血液，在炼钢炼铁等生产过程中都起到极其重要的作用。制氧机为连续性生产，炼钢用户为间断性生产，基于这种特点需设置一定容量的缓冲球罐以解决氧气产消不均衡引起的波动。目前钢铁厂通常采用提高氧气生产量和提高缓冲球罐运行压力的方法来提高氧气系统的抗风险能力和调峰能力。氧气产量的提高和氧气供需的瞬时不平衡使得氧气放散率高，造成能源的浪费，同时缓冲球罐运行压力的提高使氧气压送能耗增加。氧气使用和生产瞬时供需不平衡的矛盾非常突出，人们对氧气发生和使用的瞬时变化规律还认识不足，很难实现科学的决策和管理。目前，我国多数钢铁企业的氧气放散率在2%～5%，个别企业达到10%以上。
另一方面，据统计，目前钢铁企业供炼钢生产用的氧气压力为1.6～1.8MPa，而实际氧枪头需要氧气压力约为0.85MPa，这么大的压力降完全损失在工艺管路及流量调节阀上，造成了能源的浪费。在上述氧气压力范围内，压缩机出口压力每提高0.1MPa，压缩机能耗就增加约3%。
综上所述，目前亟需一种氧气系统优化调度方法，给出合理球罐运行压力和供氧流量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氧气系统优化调度方法，该方法能够准确的预知当前的供氧流量能否满足未来一段时间内炼钢生产需求，提供可操作性强的优化供气方案，在保证满足后序生产的条件下，尽可能降低氧气球罐运行压力，降低氧气系统的运行电耗及氧气放散率，最终实现节能降耗。此外，本方法可通用于任何气体的变用量系统中。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氧气系统优化调度方法，包括以下步骤：步骤一：对氧气输配管网进行动态模拟计算，确定氧气球罐运行压力低限值P1；步骤二：对氧气系统进行物流仿真计算，按照计算周期刷新计算未来一段时间内氧气球罐的运行压力P；步骤三：根据设定的判定条件对步骤二中的计算结果进行优化判定；步骤四：如果满足判定条件，则根据计算周期再次进行刷新计算；如果不满足判定条件，则计算优化供气方案，对供氧流量进行调整。
进一步，步骤一中所述氧气输配管网动态模拟计算同时包含了管网压损计算和各转炉氧气喷吹启停干扰影响计算。
进一步，步骤二中所述物流仿真计算基于单炉吹炼用氧数据和炼钢吹炼排产计划。
进一步，步骤三中所述判定条件包括判定条件1和判定条件2，判定条件1的制定原则是在满足生产的条件下，尽可能降低氧气放散率；判定条件2的制定原则是尽可能降低球罐运行压力。
本发明的有益效果在于：1）氧气输配管网动态模拟计算包含了管网压损计算和各用户（转炉）氧气喷吹启停干扰影响计算，静态计算和动态计算的结合极大的提高了所确定的球罐运行压力低限值P1的可靠性和准确性。2）物流仿真计算基于单炉吹炼用氧数据和炼钢吹炼排产计划，可准确确定后续生产所需氧量，从而大幅度提高预测未来一段时间内球罐运行压力P的精度，并且提供了可操作性强氧气优化调度方案。3）结合管网动态模拟计算和物流仿真计算，形成氧气系统优化调度方法，最大程度的降低氧气系统的运行电耗和氧气放散率，实现节能降耗，降低生产成本，为企业增加经济效益。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明所述方法的流程图；
图2为氧气系统组成示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本发明所述方法的流程图，如图1所示，本发明所述的氧气系统优化调度方法具体包括以下步骤：步骤一：对氧气输配管网进行动态模拟计算，确定氧气球罐运行压力低限值P1；步骤二：对氧气系统进行物流仿真计算，按照计算周期刷新计算未来一段时间内氧气球罐的运行压力P；步骤三：根据设定的判定条件对步骤二中的计算结果进行优化判定；步骤四：如果满足判定条件，则根据计算周期再次进行刷新计算；如果不满足判定条件，则计算优化供气方案，对供氧流量进行调整。
在本实施例中，步骤一中所述氧气输配管网动态模拟计算同时包含了管网压损计算和各转炉氧气喷吹启停干扰影响计算；步骤二中所述物流仿真计算基于单炉吹炼用氧数据和炼钢吹炼排产计划；步骤三中所述判定条件包括判定条件1和判定条件2，判定条件1的制定原则是在满足生产的条件下，尽可能降低氧气放散率；判定条件2的制定原则是尽可能降低球罐运行压力。
图2为氧气系统组成示意图，该氧气系统由制氧机1、氧气压缩机2、氧气放空消声器3、氧气球罐4、调压阀组5、界区管道元件6、1#转炉9、1#转炉流量调节阀组7、1#转炉快速切断阀组8、2#转炉12、2#转炉流量调节阀组10、2#转炉快速切断阀组11组成，下面结合附图2对本方法进行具体说明。
步骤1，从制氧机1来的氧气经氧气压缩机2压缩后依次通过氧气球罐4、调压阀组5、界区管道元件6、1#转炉流量调节阀组7或2#转炉流量调节阀组10、1#转炉快速切断阀组8或2#转炉快速切断阀组11进入1#转炉9或2#转炉12的氧枪，如果要满足1#转炉9或2#转炉12的吹氧要求，则氧枪喷口处需达到马赫数在2左右的流速，因此需要氧枪喷头具有一定的压力，通过输配管网动态模拟计算即可确定氧气球罐4运行压力低限值P1。所述管网动态模拟计算同时包含了管网压损计算和1#转炉9、2#转炉12氧气喷吹启停干扰影响计算，1#转炉9、2#转炉12氧气喷吹启停干扰影响体现在1#转炉快速切断阀组8和2#转炉快速切断阀组11中快速切断阀启闭对管网的冲击。
步骤2，基于单炉吹炼用氧历史数据和炼钢吹炼排产计划进行物流仿真计算，确定未来一段时间内1#转炉9和2#转炉12用氧实时需求量，计算在当前氧气压缩机2的流量条件下，在未来一段时间内氧气球罐4的运行压力P，如同时满足判定条件1和判定条件2，则按照计算周期不断重复刷新计算，在这里，判定条件1的制定原则是在满足生产的条件下，尽可能降低氧气放散率，判定条件2的制定原则是尽可能降低球罐运行压力，即满足判定条件1时，Pmin≥P1并且Pmax≤P2，其中Pmin为P的最小值，Pmax为P的最大值，P1为氧气球罐4运行压力低限值，P2为氧气球罐4运行压力高限值。满足判定条件2时，(Pmin-P1)/P1≤0.1。如不能满足判定条件1或者判定条件2，扫描不满足的时间点，提前此时间点一段时间调整氧气压缩机2的流量，使预算的未来一段时间内氧气球罐4的运行压力P满足判定条件，在保证满足生产的前提下，降低球罐的运行压力，即降低氧气压缩机2的背压，最终降低运行电耗，同时使氧气放散率大幅度降低。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种氧气系统优化调度方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：对氧气输配管网进行动态模拟计算，确定氧气球罐运行压力低限值P1；
步骤二：对氧气系统进行物流仿真计算，按照计算周期刷新计算未来一段时间内氧气球罐的运行压力P；
步骤三：根据设定的判定条件对步骤二中的计算结果进行优化判定；
步骤四：如果满足判定条件，则根据计算周期再次进行刷新计算；如果不满足判定条件，则计算优化供气方案，对供氧流量进行调整。
2.根据权利要求1所述的氧气系统优化调度方法，其特征在于：步骤一中所述氧气输配管网动态模拟计算同时包含了管网压损计算和各转炉氧气喷吹启停干扰影响计算。
3.根据权利要求1所述的氧气系统优化调度方法，其特征在于：步骤二中所述物流仿真计算基于单炉吹炼用氧数据和炼钢吹炼排产计划。
4.根据权利要求1所述的氧气系统优化调度方法，其特征在于：步骤三中所述判定条件包括判定条件1和判定条件2，判定条件1的制定原则是在满足生产的条件下，尽可能降低氧气放散率；判定条件2的制定原则是尽可能降低球罐运行压力。
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