PDF《博士学位论文公示材料》

―1― 博士学位论文公示材料 学生姓名 杨靖辉 学号

1110265 二级学科 热能工程 导师姓名 蔡九菊 论文题目 钢铁厂煤气信息物理系统协同优化基础研究 论文研究方向 热能与环境工程;

系统节能 论文关键词 钢铁企业;

煤气信息物理系统;

煤气系统物理结构;

能量流;

优化调度 论文摘要(中文) 新世纪以来,各国钢铁工业都面临着新的发展机遇和挑战.

一方面,科技的进步使得大数据和云 计算在各行各业相继取得突破,冶金行业正经历着蓬勃的发展时期;

另一方面,生态环境的变化向钢 铁工业提出新的时代命题.因此,使钢铁行业自身发展与新时代科学技术相适应,通过以钢铁制造流 程物理系统的结构优化和数字化信息系统相互融合,实现钢铁企业生产过程的协同优化将势在必行. 为此,本文将钢铁企业煤气系统作为研究对象,从煤气系统物理结构改进和协同优化调度两个方面开 展相关研究. (1) 全面总结钢铁企业煤气系统的发展及研究现状, 分析存在问题. 从煤气系统物理结构、 功能、 研究观点、理论方法及合理运行模式等方面进行阐述.指出煤气系统优化管控过程要以物质流与能量 流协同运行理论为基础、以动态的非平衡思想为指导、采用开放系统的观点开展研究工作,实现煤气 利用方式转变、用户功能角色转变、煤气系统研究范围转变和能源管理中心的运行职能转变等. (2)建立钢铁企业煤气系统优化管控数学模型,包括煤气预测模块和优化调度模块.煤气预测模 块依据物质流与能量流之间的因果关系,建立启发式规则,提出基于物质流的煤气产耗量预测因果关 系法,对煤气流进行预测.在此基础上建立煤气优化调度模块,包括煤气消耗系统约束、煤气输配系 统约束及煤气缓冲系统约束等在内的非线性规划数学模型,对煤气资源进行合理分配,指导煤气系统 优化运行. (3)改进煤气系统物理结构,包括煤气柜柜址优化、煤气柜柜容优化及煤气缓冲系统物理结构优 化三部分. 调用所建数学模型模拟企业副产煤气的优化调度过程,并依据两类参数(煤气波动幅度和煤气波 动频度)对煤气系统各耗气单元和管网系统的煤气波动情况进行跟踪分析,经过运行效果对比得到钢 铁企业煤气柜的最佳柜址.提出基于锅炉燃料负荷调节周期配合条件下的煤气柜柜容动态设计方法. 当锅炉发挥动态调节能力且其调节周期低于

2 h 时, 计算得到煤气柜柜容优化值相比于企业实际情况减 少约 50%.煤气缓冲系统物理结构优化过程调用所建数学模型,研究缓冲系统锅炉燃料负荷设计值和 煤气柜柜容的合理设计值及两者间应保持的优化设计关系.得到煤气柜与锅炉优化改进过程应遵循的 最佳设计规则,并将该结果拟合为直观的优化设计曲线.指导钢铁企业未来煤气缓冲系统的物理结构 优化改进,使煤气系统扩建工作更加科学合理. (4)研究钢铁企业煤气系统协同优化调度过程.以煤气供需过程的预测结果作为标准值来指导煤 气系统的优化调度.比较企业实际方案和协同优化方案的运行效果.协同优化方案基于协同运行思想, 依据动态的非平衡观点指导煤气系统物理结构优化,在此基础上进一步优化调度煤气资源.案例企业 应用结果显示,相比于企业实际方案,经过协同优化方案一对煤气系统的管控作用,发电燃耗由