摘    要：針對如何高效、合理利用煤氣的問題，以國內某大型鋼鐵聯合企業為背景，通過分析其煤氣系統流程與結構，按照在生產過程中所起作用的不同，對各煤氣用戶進行單元分類處理，每一煤氣用戶所屬的單元擁有相同的煤氣產消特點或方式；基于此單元分類方法，提出了一種新的煤氣調度模型，模型根據實際生產需求來制定各煤氣用戶統一的調度目標，并根據用戶所屬單元類別采用不同的約束條件；最后給出了數學規劃形式的模型表連式和相應的約束方程，并給出了模型的求解和應用實倒。

關鍵詞：鋼鐵企業；煤氣；調度；單元分類；數學規劃

中圖分類號：tp 27    文獻標識碼：a

    煤氣是鋼鐵企業重要的二次能源，其消耗量占企業總能耗的百分之30左右。為了降低能耗，合理利用煤氣顯得尤為重要。在實際生產中，由于生產、檢修計劃及其他因素的變化，各種煤氣的產生與消耗量不斷波動，煤氣系統在短時間內易表現出不平衡狀態，這可能導致煤氣利用效率低下。

    目前，針對煤氣調度的研究主要包括模型化的方法和一些現代先進算法或理論，如分級理論、模糊技術、遺傳算法、拓撲學原理等。不過上述研究工作均從煤氣系統整體考慮出發，制定全廠的調度目標與條件，而對細節，如各分廠煤氣產消量特性、各用戶自身產消煤氣特點、某些煤氣緩沖用戶在煤氣系統中所起作用的考慮則尚存欠缺。

  本文在分析鋼鐵企業煤氣系統的基礎上，充分考慮了煤氣用戶在生產過程中的不同特點，通過分析各用戶煤氣產生或消耗特性，將其視為調度單元進行分類，根據實際生產情況確定目標函數和不同類別煤氣用戶的約束條件。

    在鋼鐵企業中，大部分生產過程需要產生或消耗一定量的煤氣，煤氣的產消量和熱值高低對產品產量也有決定性的影響。同時，煤氣子系統作為能源系統中最重要的組成部分之一，在銅鐵企業中起到了重要作用。

  1)煤氣系統流程鋼鐵企業煤氣系統不僅涉及煤氣生產、輸送、貯存、分配、消耗、放散等諸多環節，還關系到多種工序產品產量和質量的提高、原材料成本的降低、環境污染的改善等一系列問題。典型鋼鐵企業煤氣產生與消耗的流程，如圖1所示。

     

    各種煤氣介質經處理后先進入煤氣柜，然后通過調壓器或者煤氣混合站供應到生產過程系統，或供應到動力車間的鍋爐、燃氣輪機等設備，轉化為蒸汽、電力等其他能源介質。

    高爐煤氣是高爐煉鐵的副產品，熱值較低，一般為3 000~3 800 kj/m3，產出波動大；焦爐煤氣是煉焦生產的副產品，產量相對穩定，各種參數波動較小，熱值高，一般為17 598~18 855 kj/m3;純氧頂吹轉爐煉鋼過程中產生大量的轉爐煤氣，其中，含百分之60～90的co熱值一般為7 500~8 000 kj／m3，毒性大，每噸鋼可回收70~ 100 m3的轉爐煤氣。

  2)煤氣系統結構煤氣系統包括煤氣發生系統、輸配系統和用戶。煤氣發生系統包括產生高爐煤氣、焦爐煤氣和轉爐煤氣的設備；輸配系統主要由管網，煤氣柜、煤氣混合站、煤氣加壓站組成；煤氣用戶則分布在各二級廠不同的生產過程中。某鋼鐵企業煤氣流向示意圖，如圖2所示。

     

      各種煤氣生產出來后，有自用戶、加壓站和直接用戶3種流向。煉鐵廠產生的高爐煤氣一部分用于煉鐵廠自身的熱風爐，一部分送往1號加壓站，直接使用高爐煤氣的有機電公司、爐料公司、焦化廠、燒結廠以及熱電廠等；焦化廠產生的焦爐煤氣除了自身使用外，還送至3號加壓站、冷軋加壓站，直接使用的用戶有燒結廠、高爐熱風爐、煉鋼廠以及民用煤氣等；轉爐煤氣用戶主要是6號高爐熱風爐、熱電廠，及與焦爐煤氣混合后供應熱軋