基于粒子群算法的转炉用氧节能优化调度

孔福林¹，童莉葛^1,2，魏鹏程¹，张培昆^1,2，王立^1,2，吴冰³，陈恩军³

1. 北京科技大学能源与环境工程学院2. 北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室3. 首钢京唐钢铁联合有限责任公司

摘 要：针对钢铁空分企业氧气放散率高、综合能耗高的问题,建立了以减小转炉用氧总量波动和降低系统能耗为目标的转炉用氧调度模型.综合考虑了吹炼区间时长不变、各吹炼区间起始时刻满足工艺要求、钢水温度大于1250℃、转炉用氧调度前后变动最小等约束,以基于整数空间的粒子群（Particle swarm optimization, PSO）算法进行求解.同时,以国内某大型钢铁企业空分厂为案例,采用Pipeline Studio软件建立该厂区氧气管网输配系统模型,对转炉用氧调度的节能优化效果进行了验证.结果表明,本文提出的转炉用氧节能优化调度在研究时间段尽可能安排单台转炉生产,有效降低多台转炉吹氧重叠时间,在生产时间内错峰用氧,减小转炉用氧总量波动,缓解氧气供求不平衡的矛盾.在120 min研究时长内,调度前后系统氧气放散量由1242.1 m³降低至0,相应的空分系统的电耗节约了1192.42 kW·h,氧压机的压缩能耗增大了41 kW·h,氧气管网输配系统节约总能耗为1151.42 kW·h.综合计算来看,转炉用氧调度应用到全年,预计减少氧气放散总量5.44×10⁶ m³,节约氧气管网输配系统总能耗5.22×10⁶ kW·h.

关键词：转炉用氧调度;PSO算法;氧气放散;节能;氧气输配管网;多约束;