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摘 要：钢铁企业煤气系统的规模庞大且复杂，它在发挥其节能降耗作用的同时，也带来了严重的环境污染与资源浪费问题。因此，如何用好这项系统是煤气系统工作者必须攻克的堡垒。本文主要对钢铁企业能耗现状以及节能潜力进行了分析，并对钢铁企业煤气系统动态预测与优化调配进行了相关的研究。
关键词：钢铁企业；煤气系统；动态预测；优化调配
钢铁企业煤气系统包括了BFG、COG、LDG种副产煤气的发生、存储、缓冲、混合、输送、使用等多个环节，其规模庞大比工序繁杂，既能带来巨大的节能降耗效果，又能严重污染环境和浪费资源，如何驾驭这匹钢铁企业能源的“千里马”，为我所用，是煤气系统工作者必须攻克的堡垒。鉴于其庞大复杂的管网计量系统以及对安全性的高标准要求，实时在线的动态优化调配是顺应科技发展，跟上时代潮流的必然发展趋势。
一、钢铁工业能耗现状及节能潜力
近几年，我国钢铁工业所消耗的能源一直处在持续增长的状态。2007以来，钢铁工业所消耗的能源一直占全国能源消耗总量的12%以上。目前世界各国能源结构的特点，一般要取决于该国资源、经济和科技发展等因素。煤炭资源丰富的国家中，在能源消费中往往以煤为主，煤炭消费比重较大。其中，南非为77.1，中国72.9%，波兰68.1%，印度56.8%，澳大利亚44.5%，美国24.9%。在世界前20个能源消费大国中，煤炭占第一位的有5个，占第二位的有6个，占第三位的有9个。
钢铁工业是能源密集型产业之一，能源消耗费用占整个钢铁企业成本的20%左右。目前，与国外的发达国家相比，我国能源消耗水平还有很大的发展空间。例如，将我国先进企业与国外先进进行对比，我国宝钢能耗费用占生产成本的21%，济钢为25%，其它大中型企业在30%左右。所以说，我国钢铁工业开展节能降耗尚有一定潜力，同时也会有降低生产成本，提高企业市场竞争力的效果。
二、煤气系统动态预测模型建立
（一）煤气富余量计算模型
经过“黑箱”处理后，煤气富余煤气量计算模型主要包括三个独立的子模块，它们分别为BFG、COG、LDG。对于每个设备子模块来说，按照生产计划，由于每一台设备在相同时刻，其运行状态并不一致。因此，它们所得到的总煤气发生时间序列也并不能够满足平稳、正态、零均值的条件。基于时间序列分析所建立的动态预测模型，主要是通过时间序列分析得到非正常下煤氣产消量与正常情况下产消量的函数关系，当正常情况下产消量的预测值给出的时候，预测模型动态预测出非正常下相应的值。
（二）稳定富余量动态调配模块
富余煤气动态分配采用数学规划与启发式算法混合调度，以最大程度消减富余煤气波动为目标，以缓冲设备用户的能力和特点为约束，建立煤气系统的优先级规则矩阵如图1所示。
（三）波动富余量缓冲调节模型
波动富余煤气量的调节主要包括锅炉掺烧、管网储存、煤气柜储存、气柜放散、管网紧急放散。
一般来说，锅炉掺烧量与煤气柜储量采用数学规划与启发式算法混合调度来进行调配。对于煤气柜来说，由于其属于瞬时调压，所以对其储存量预测只能保证其总体趋势与煤气富余量变化的一致性。所以一般对煤气柜放散量采用PID控制，而对于紧急放散量则用开关量控制。
三、钢铁企业煤气系统的优化调度建模
（一）建模思想
关于煤气系统优化调度模型构建的思想，本文旨在使煤气系统安全稳定高效运行的基础上进行优化调度。具体调度思想如图2所示。
（二）相关注意事项
1、以燃料消耗量最小为目标，综合固定用户、可变用户、缓冲用户消耗煤气特点进行优化调度。为减少计算过程的复杂程度，在调度过程中没有对转换用户进行计算，改变了以往单纯考虑固定用户、可变用户的缺陷。
（二）相关注意事项
1、以燃料消耗量最小为目标，综合固定用户、可变用户、缓冲用户消耗煤气特点进行优化调度。为减少计算过程的复杂程度，在调度过程中没有对转换用户进行计算，改变了以往单纯考虑固定用户、可变用户的缺陷。
2、在进行计算时，要充分考虑到缓冲用户的特性，而不用只是被动地接受富余煤气，而是将其作为调度中的一部分，并在固定用户和可变用户煤气利用率保持最高的基础上，确保煤气柜在安全范围内进行稳定运行，最好选择自备的电厂锅炉在经济区域或靠近经济区域下进行运行。
3、对于煤气柜和自备电厂锅炉来说，两者是相互矛盾的用户。当煤气量保持一定时，需要两个用户共同来完成整个的消耗任务，这时就会出现如何兼顾利益、安全以及效率的问题。根据系统运行的特征，将度量可能性与风险行综合在一起，便可以得出缓冲用户的概率调度模型。
4、基于煤气消耗用戶设备对不同种类煤气利用效率不同，以及对煤气热值的要求有较大差异，遵循按质用能，达到能源梯级利用的目的，使能源结构趋于最优化，在此基础上建立优化调度模型。
四、结语
钢铁企业煤气系统包括了高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气三种副产煤气的生产、输送、储存、调配、缓冲等多个环节，其煤气压力与流量并不是很稳定，尤其是富余煤气频繁波动，造成了大量的放散损失。所以，正确地认识钢铁企业中煤气产耗的变化规律，科学地规划、实施煤气的调配利用。
参考文献：
[1]宋军.钢铁企业煤气系统动态预测与优化调配研究[D].东北大学，2011.
[2]李红娟.钢铁企业煤气系统预测及优化调度研究[M].昆明理工大学研究生院，2013.
[3]王军.钢铁企业煤气系统预测与调度建模研究[D].燕山大学，2013.
关键词：钢铁企业；煤气系统；动态预测；优化调配
钢铁企业煤气系统包括了BFG、COG、LDG种副产煤气的发生、存储、缓冲、混合、输送、使用等多个环节，其规模庞大比工序繁杂，既能带来巨大的节能降耗效果，又能严重污染环境和浪费资源，如何驾驭这匹钢铁企业能源的“千里马”，为我所用，是煤气系统工作者必须攻克的堡垒。鉴于其庞大复杂的管网计量系统以及对安全性的高标准要求，实时在线的动态优化调配是顺应科技发展，跟上时代潮流的必然发展趋势。
一、钢铁工业能耗现状及节能潜力
近几年，我国钢铁工业所消耗的能源一直处在持续增长的状态。2007以来，钢铁工业所消耗的能源一直占全国能源消耗总量的12%以上。目前世界各国能源结构的特点，一般要取决于该国资源、经济和科技发展等因素。煤炭资源丰富的国家中，在能源消费中往往以煤为主，煤炭消费比重较大。其中，南非为77.1，中国72.9%，波兰68.1%，印度56.8%，澳大利亚44.5%，美国24.9%。在世界前20个能源消费大国中，煤炭占第一位的有5个，占第二位的有6个，占第三位的有9个。
钢铁工业是能源密集型产业之一，能源消耗费用占整个钢铁企业成本的20%左右。目前，与国外的发达国家相比，我国能源消耗水平还有很大的发展空间。例如，将我国先进企业与国外先进进行对比，我国宝钢能耗费用占生产成本的21%，济钢为25%，其它大中型企业在30%左右。所以说，我国钢铁工业开展节能降耗尚有一定潜力，同时也会有降低生产成本，提高企业市场竞争力的效果。
二、煤气系统动态预测模型建立
（一）煤气富余量计算模型
经过“黑箱”处理后，煤气富余煤气量计算模型主要包括三个独立的子模块，它们分别为BFG、COG、LDG。对于每个设备子模块来说，按照生产计划，由于每一台设备在相同时刻，其运行状态并不一致。因此，它们所得到的总煤气发生时间序列也并不能够满足平稳、正态、零均值的条件。基于时间序列分析所建立的动态预测模型，主要是通过时间序列分析得到非正常下煤氣产消量与正常情况下产消量的函数关系，当正常情况下产消量的预测值给出的时候，预测模型动态预测出非正常下相应的值。
（二）稳定富余量动态调配模块
富余煤气动态分配采用数学规划与启发式算法混合调度，以最大程度消减富余煤气波动为目标，以缓冲设备用户的能力和特点为约束，建立煤气系统的优先级规则矩阵如图1所示。
（三）波动富余量缓冲调节模型
波动富余煤气量的调节主要包括锅炉掺烧、管网储存、煤气柜储存、气柜放散、管网紧急放散。
一般来说，锅炉掺烧量与煤气柜储量采用数学规划与启发式算法混合调度来进行调配。对于煤气柜来说，由于其属于瞬时调压，所以对其储存量预测只能保证其总体趋势与煤气富余量变化的一致性。所以一般对煤气柜放散量采用PID控制，而对于紧急放散量则用开关量控制。
三、钢铁企业煤气系统的优化调度建模
（一）建模思想
关于煤气系统优化调度模型构建的思想，本文旨在使煤气系统安全稳定高效运行的基础上进行优化调度。具体调度思想如图2所示。
（二）相关注意事项
1、以燃料消耗量最小为目标，综合固定用户、可变用户、缓冲用户消耗煤气特点进行优化调度。为减少计算过程的复杂程度，在调度过程中没有对转换用户进行计算，改变了以往单纯考虑固定用户、可变用户的缺陷。
（二）相关注意事项
1、以燃料消耗量最小为目标，综合固定用户、可变用户、缓冲用户消耗煤气特点进行优化调度。为减少计算过程的复杂程度，在调度过程中没有对转换用户进行计算，改变了以往单纯考虑固定用户、可变用户的缺陷。
2、在进行计算时，要充分考虑到缓冲用户的特性，而不用只是被动地接受富余煤气，而是将其作为调度中的一部分，并在固定用户和可变用户煤气利用率保持最高的基础上，确保煤气柜在安全范围内进行稳定运行，最好选择自备的电厂锅炉在经济区域或靠近经济区域下进行运行。
3、对于煤气柜和自备电厂锅炉来说，两者是相互矛盾的用户。当煤气量保持一定时，需要两个用户共同来完成整个的消耗任务，这时就会出现如何兼顾利益、安全以及效率的问题。根据系统运行的特征，将度量可能性与风险行综合在一起，便可以得出缓冲用户的概率调度模型。
4、基于煤气消耗用戶设备对不同种类煤气利用效率不同，以及对煤气热值的要求有较大差异，遵循按质用能，达到能源梯级利用的目的，使能源结构趋于最优化，在此基础上建立优化调度模型。
四、结语
钢铁企业煤气系统包括了高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气三种副产煤气的生产、输送、储存、调配、缓冲等多个环节，其煤气压力与流量并不是很稳定，尤其是富余煤气频繁波动，造成了大量的放散损失。所以，正确地认识钢铁企业中煤气产耗的变化规律，科学地规划、实施煤气的调配利用。
参考文献：
[1]宋军.钢铁企业煤气系统动态预测与优化调配研究[D].东北大学，2011.
[2]李红娟.钢铁企业煤气系统预测及优化调度研究[M].昆明理工大学研究生院，2013.
[3]王军.钢铁企业煤气系统预测与调度建模研究[D].燕山大学，2013.