CN104599076A - 一种钢铁生产固废循环利用调度系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种钢铁生产固废循环利用调度系统和方法，该方法针对钢铁生产过程中产生的不同类型的固体废弃物，根据其质量成分检化验结果确定循环利用的目标流程；根据固废预测产量及目标流程的库存量确定调度计划；最后根据各目标流程计量的实际固废产量，对固废产量预测进行校准，以及对目标流程库存量进行更新，用于下一次固废调度。该方法将钢铁生产固废循环利用与生产流程有效结合起来，实现了固废循环利用与质量系统的协同、固废产生与消耗的平衡。发明为钢铁生产固废循环利用提供了信息化管控手段，使固废循环利用有序、高效和可控，能有效提高钢铁企业固废循环利用水平。
Description
技术领域
本申请属于钢铁加工制造技术领域，特别是涉及一种钢铁生产固废循环利用调度系统和方法。
背景技术
钢铁生产过程的实质一方面是物质状态转变和物质性质控制的工艺过程，另一方面则是过程物质流的调控。过程物质流包括生产物流和生产过程废弃物流或再生物流，只有合理组织好生产过程物流，才能使生产过程处于最佳状态。我国已经成为世界第一大钢铁生产国，但是吨钢能耗、吨钢排放水平与世界先进水平还有较大差距。在钢铁生产废弃物的循环利用上，我国的钢铁行业与国外相比差距较大。如何最大程度地利用好“放错地方的资源”，是我国钢铁行业急需解决技术难题。
目前固体废弃物的利用基本上还停留在简单、低附加值的利用水平，缺少对废弃物的信息化和自动化管理。在固废循环利用过程中，由于涉及到不同固废资源，不同运载工具，不同计量地点计量以及不同产生、回收和利用单位，使得固废循环利用管理复杂，成本较大。企业在固废循环利用中主要存在以下问题：固废管理系统仅限于信息统计，固废循环利用与质量系统各自为政，难以协同运行，造成了优质固废不能高效利用；固废循环利用和生产计划没有关联，使得固废产销难以平衡，可以消耗固废的流程没有固废，而已有充足固废的流程还在加大固废储量，使固废利用效益难以最大化；固废循环利用未能实时监测，对固废“装、运、计、卸”等作业缺乏监控和追溯查询，因而不能进行在线调度。这些问题制约了钢铁企业固体废弃物高效利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铁生产固废循环利用调度系统和方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开了一种钢铁生产固废循环利用调度系统，包括：
固废产量预测单元，对下一个调度周期内固废产量进行预测；
目标流程单元，是指可将固废作为原料消耗的钢铁生产流程，所述目标流程单元包括目标库位，该目标库位是指目标流程单元用于储存固废的堆场或库区；
固废成分检测单元，用于检验钢铁生产固废的质量成分，并确定固废循环利用所对应的目标流程单元；
中转库存单元，堆放未循环利用的固废；
调度单元，根据下一个调度周期内的固废产量预测值、中转库存单元中固废的库存量、目标库位中的库存量以及目标流程单元下一个调度周期内的固废需求，确定固废循环利用调度计划；
运输单元，将生产中的固废或中转库存单元中的固废运输到目标库位中；
优选的，在上述的钢铁生产固废循环利用调度系统中，根据固废成分检测单元的质量成分检化验结果，如果有多个目标流程单元可对固废进行循环利用，则按照目标流程单元的生产计划中对固废的主要成分的需求度，对多个目标流程单元进行优先排序，需求度高的目标流程单元优先使用。
优选的，在上述的钢铁生产固废循环利用调度系统中，所述的固废循环利用调度计划计算流程为：根据目标流程单元的生产计划及原料配比，计算目标流程单元的固废需求量，各目标流程单元的固废差额等于其固废需求量减去器目标库位库存量，按照目标流程单元优先排序，下一调度周期内的产生的固废及中转库存单元的库存优先供优先顺序高的目标流程单元使用，如有余量则按顺序依次满足其他目标流程，剩余的送往中转库存单元。
优选的，在上述的钢铁生产固废循环利用调度系统中，所述固废产量是根据生产流程在下一个调度周期内的产量预测值，以及生产每吨钢或每吨铁的固废产量预测系数进行计算得到。
优选的，在上述的钢铁生产固废循环利用调度系统中，还包括校准单元，该校准单元根据目标库位计量的实际接收固废量，对固废产量预测系统进行校准，校准后的固废产量预测系数＝固废产量预测系数×(实际接收固废量÷固废产量预测值)，存储后作为后续该类固废循环利用调度中产量预测系统参考值。
优选的，在上述的钢铁生产固废循环利用调度系统中，所述运输单元是根据固废循环利用调度计划以及车辆运输吨位和当前可用车辆，确定的运输车次、运输目标库位和运输时间安排。
相应地，本申请实施例公开了一种钢铁生产固废循环利用方法，包括步骤：
(1)、根据钢铁生产固废的质量成分检化验结果，确定固废循环利用的目标流程；
(2)、综合固废产量预测值、中转库存的固废库存量、目标库位库存量和目标流程下一个调度周期的固废需求，确定固废循环利用调度计划；
(3)、根据固废循环利用调度计划，生成车辆运输计划；
(4)、根据目标库位计量的固废实际接收量，对中转库存量、目标库位库存量进行更新，并对固废产量预测系数进行校准，用于下一周期的固废循环利用调度。
优选的，在上述的钢铁生产固废循环利用方法中，所述固废产量预测系数根据钢铁生产流程中使用的原料和生产状态确定，如果在下一调度周期内实际生产原料发生改变，则根据实际原料对固废产量预测进行修正，如对生产原料属性未知，则将固废产量预测值设置为最低限。
优选的，在上述的钢铁生产固废循环利用方法中，所述的车辆运输计划，是根据固废循环利用调度计划以及车辆运输吨位和当前可用车辆，确定的运输车次、运输目标库位和运输时间安排。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过固废产量预测进行固废计划调度，使调度有据可依，提前预知调度的量有多少，从而使固废利用有序。同时产量预测可以检查生产状况，同车间、同批次原料应该预测的固废量差不多，如果出现预测值和实际值偏差较大，则可以推测车间状况发生变化，或者原料属性发生较大改变。该方法将固废利用与目标生产流程的生产计划和目标库存结合起来，使固废利用可以高效利用。最后该方法将计量与循环利用结合，通过计量实绩反馈对库存量和固废产量预测进行修正，提高了固废循环利用的可控性。
附图说明
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。
图1所示为本发明具体实施例中钢铁生产固废循环利用的流程示意图；
图2所示为本发明具体实施例中基于产量预测的钢铁生产固废循环利用方法的原理方框图。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
如图1所示的是钢铁生产固废循环利用流程示例。
从焦化生产到轧钢生产流程有多种固体废弃物产生：在高炉生产流程产生的固体废弃物包括高炉渣、高炉除尘灰、高炉污泥，转炉炼钢生产过程产生的固体废弃物包括转炉除尘灰、转炉渣和转炉污泥，电炉精炼生产过程产生的固体废弃物包括电炉除尘灰和电炉渣，轧钢生产过程产生氧化铁。
以上固体废弃物大多可以在相关生产流程中再利用，比如，高炉渣可以循环利用生成矿渣微粉，直接用于建筑等行业；高炉除尘灰、高炉污泥和电炉除尘灰可以在转底炉中循环利用，生成金属化球团，作为转炉和电炉的生产原料；转炉污泥和氧化铁可以生成污泥球团，作为转炉生产原料；转炉渣和电炉渣可以生成渣钢，可作为转炉和电炉的生产原料；氧化铁和转炉除尘灰还可以直接作为烧结球团生产原料循环利用。
以轧钢生产过程产生的废弃物氧化铁皮为例，给出基于产量预测的钢铁生产固废循环利用调度方法实施方法，循环利用调度方法框架如图2所示。
氧化铁皮组成主要为FeO、Fe3O4和Fe2O3等，其循环利用目标流程包括烧结生产和转炉生产(与转炉污泥形成污泥球团)。用于烧结过程，一般要求氧化铁皮油含量在1.0﹪以下，用于转炉炼钢，一般要求氧化铁皮的全铁含量较高。影响氧化铁皮的因素有加热温度、时间、炉内气氛与原料化学成分，一般热轧产生的氧化铁皮占多所处理钢材的3﹪～5﹪之间。在烧结原料堆场和转炉原料堆场设置氧化铁堆放区域，根据需要设置中间库场用于氧化铁中转堆场。首先根据当前生产过程氧化铁主要成分的(包括FeO、Fe3O4和Fe2O3和粒度、含油量等)质量检化验结果，确定氧化铁皮目标流程优先顺序，如果含铁量较高，则优先在转炉中循环利用，如果含油量低以及粒度较大则优先考虑在烧结中使用。
然后对调度周期内的氧化铁皮产量进行预测，获取生产计划中下一调度周期内热轧钢材产量计划，以及生产每吨钢的氧化铁皮产量预测系数，设置为0.03～0.05，计算得到氧化铁皮预测产量预测值。固废产量预测系数根据当前热轧工艺流程(如加热时间)、加热炉状态(炉内氧化气体和还原气体含量等)确定。如果在确定了氧化铁皮产量预测值后，生产过程发生改变，则系统根据实际原料对固废产量预测进行修正，可将产量预测值设置为最低限。系统获取热轧车间或中转堆场中上一调度周期剩余的氧化铁皮量，以及烧结车间或污泥球团生产车间氧化铁皮剩余量。
系统计算氧化铁皮循环利用调度计划：假设当前调度周期内氧化铁皮优先用于烧结，余量用于转炉炼钢。根据当前烧结车间生产计划中产量及配比，计算烧结过程需要的氧化铁皮量，减去烧结车间库存量，得到烧结车间氧化铁皮可接纳量，即为烧结车间氧化铁皮调度计划。如有余量则同理计算污泥球团车间氧化铁皮可接纳量，得到污泥球团车间氧化铁皮调度计划。剩余的则送往中转堆场或库区。
按照以上得到的氧化铁皮调度计划，根据下一调度周期内可用车辆及其运输吨位，确定运输车次、运输目标库位和运输时间安排。
车辆运输到目标库位后，通过地磅计量系统对接收的氧化铁皮进行计量。当调度周期结束时，计算热轧车间氧化铁皮余量，等于上次库存量加上固废预测产量预测值，减去目标库位实际接收量，最低限为0。烧结车间或污泥球团车间堆场氧化铁皮库存量等于上次库存量加上实际接收的氧化铁皮量，减去当前班次生产过程消耗的氧化铁皮产量。
根据实际计量结果，以及以上各库区的氧化铁皮量，对轧钢产生氧化铁皮的产量预测系数进行校准，氧化铁皮产量预测系数＝氧化铁皮产量预测系数×(实际接收氧化铁皮量÷氧化铁皮产量预测值)，将该值存储，并附加当前班次工艺流程和加热炉等生产状态，作为后续类似生产过程氧化铁皮产量预测系统参考值，不断提高预测值的准确性。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (9)
1.一种钢铁生产固废循环利用调度系统，其特征在于，包括：
固废产量预测单元，对下一个调度周期内固废产量进行预测；
目标流程单元，是指可将固废作为原料消耗的钢铁生产流程，所述目标流程单元包括目标库位，该目标库位是指目标流程单元用于储存固废的堆场或库区；
固废成分检测单元，用于检验钢铁生产固废的质量成分，并确定固废循环利用所对应的目标流程单元；
中转库存单元，堆放未循环利用的固废；
调度单元，根据下一个调度周期内的固废产量预测值、中转库存单元中固废的库存量、目标库位中的库存量以及目标流程单元下一个调度周期内固废需求，确定固废循环利用调度计划；
运输单元，将生产中的固废或中转库存单元中的固废运输到目标库位中。
2.根据权利要求1所述的钢铁生产固废循环利用调度系统，其特征在于：根据固废成分检测单元的质量成分检化验结果，如果有多个目标流程单元可对固废进行循环利用，则按照目标流程单元的生产计划中对固废的主要成分的需求度，对多个目标流程单元进行优先排序，需求度高的目标流程单元优先使用。
3.根据权利要求2所述的钢铁生产固废循环利用调度系统，其特征在于：所述的固废循环利用调度计划计算流程为：根据目标流程单元的生产计划及原料配比，计算目标流程单元的固废需求量，各目标流程单元的固废差额等于其固废需求量减去器目标库位库存量，按照目标流程单元优先排序，下一调度周期内的产生的固废及中转库存单元的库存优先供优先顺序高的目标流程单元使用，如有余量则按顺序依次满足其他目标流程，剩余的送往中转库存单元。
4.根据权利要求1所述的钢铁生产固废循环利用调度系统，其特征在于：所述固废产量是根据生产流程在下一个调度周期内的产量预测值，以及生产每吨钢或每吨铁的固废产量预测系数进行计算得到。
5.根据权利要求4所述的钢铁生产固废循环利用调度系统，其特征在于：还包括校准单元，该校准单元根据目标库位计量的实际接收固废量，对固废 产量预测系统进行校准，校准后的固废产量预测系数＝固废产量预测系数×(实际接收固废量÷固废产量预测值)，存储后作为后续该类固废循环利用调度中产量预测系统参考值。
6.根据权利要求1所述的钢铁生产固废循环利用调度系统，其特征在于：所述运输单元是根据固废循环利用调度计划以及车辆运输吨位和当前可用车辆，确定的运输车次、运输目标库位和运输时间安排。
7.一种钢铁生产固废循环利用方法，其特征在于，包括步骤：
(1)、根据钢铁生产固废的质量成分检化验结果，确定固废循环利用的目标流程；
(2)、综合固废产量预测值、中转库存的固废库存量、目标库位库存量和目标流程下一个调度周期的固废需求，确定固废循环利用调度计划；
(3)、根据固废循环利用调度计划，生成车辆运输计划；
(4)、根据目标库位计量的固废实际接收量，对中转库存量、目标库位库存量进行更新，并对固废产量预测系数进行校准，用于下一周期的固废循环利用调度。
8.根据权利要求7所述的钢铁生产固废循环利用方法，其特征在于：所述固废产量预测系数根据钢铁生产流程中使用的原料和生产状态确定，如果在下一调度周期内实际生产原料发生改变，则根据实际原料对固废产量预测进行修正，如对生产原料属性未知，则将固废产量预测值设置为最低限。
9.根据权利要求7所述的钢铁生产固废循环利用方法，其特征在于：所述的车辆运输计划，是根据固废循环利用调度计划以及车辆运输吨位和当前可用车辆，确定的运输车次、运输目标库位和运输时间安排。
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| CN104599076B (zh) | 2017-11-21 |
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