Разработка и применение математических моделей оптимального распределения топливно-энергетических ресурсов в сложных энергонасыщенных комплексах

• Автор: Спирин, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 175 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ОСНОВНЫХ

ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1 .Теплоэнергетические аспекты современной

доменной плавки.

1.2. Состояние вопроса применения математического моделирования в доменном производстве.
1.3. Оптимизация распределения топливноэнергетических ресурсов в сложных энергонасыщенных комплексах.

1.4. Постановка задач диссертационного исследования

Глава 2.0СН0ВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ

ОПТИМИЗАЦИОННОЙ МОДЕЛИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В ГРУППЕ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
2.1. Принципы построения оптимизационных задач распределения топливноэнергетических ресурсов
2.2. Физическая постановка задачи оптимального распределения природного газа в группе доменных печей
2.3. Математическая постановка задачи распределения природного газа.
2.4. Определение параметров оптимизационной модели распределения комбинированного дутья
в группе доменных печей.
2.5. Выводы.
Глава 3. ОПТИМИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ
И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗОК МЕЖДУ АГРЕГА ТАМИ ТЭС.
3.1. Постановка задачи
3.2. Методика построения энергетических
характеристик ТЭС.
3.2.1. Расчет энергетических характеристик ТЭС
с закрепленным отбором тепла.
3.2.2. Расчет энергетических характеристик ТЭС с оптимизацией распределения тепловой и электрической нагрузок.
3.3. Выводы.
Глава 4 . РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ОПТИМАЛЬНОГО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В СЛОЖНЫХ ЭНЕРГОРАСПРЕДЕЛЕННЫХ КОМПЛЕКСАХ
4.1. Примеры решения задач распределения природного газа между печами доменного цеха
4.2.Примеры решения задач оптимизации распределения тепловой и электрической нагрузок между агрегатами ТЭС
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Приложение 1 Результаты решения задачи оптимального распределения тепловой и
электрической нагрузок между агрегатами ТЭС.
Приложение 2. Акт внедрения пакета Урал А.
Приложение 3. Акт внедрения пакета вычислительных программ Оптимизация распределения расходов природного газа и технологического кислорода в комплексе доменных
печей на ОАО ММК.
Приложение 4. Акт внедрения диссертационной работы в учебный процесс.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


Особенность доменного процесса заключатся в том, что топливо в нем выполняет различные функции: как источник тепла; как химический реагент-восстановитель; кокс необходим и как механическая насадка в нижней части для фильтрации расплава. Эти разные, зачастую противоречивые, функции кокса приходится учитывать при управлении современной доменной плавкой [4-6, -]. Доменный процесс представляет собой сложную многофакторную систему, качество функционирования которой определяется как внешними условиями (составом шихты, параметрами дутья, конструктивными особенностями оборудования печи), так и технологическими аспектами доменной плавки (методами управления тепловым, шлаковым, газодинамическими режимами плавки), что требует комплексной оптимизации доменного процесса и комплекса доменных печей. При этом необходимо иметь в виду, что оптимальное функционирование системы в целом, т. Задача комплексной оптимизации доменного процесса, направленная на выбор оптимальных базовых значений параметров работы печи и методов управления плавкой, зачастую даже не ставилась из-за ее сложности и организационной нереальности в существующих условиях [1,-,7,8]. В настоящее время каждому металлургическому предприятию приходится самостоятельно решать вопросы оптимизации состава шихты, в том числе и по экономическим критериям, оценивать рациональность использования различных добавок к дутью, определять стратегию управления комплекса доменных печей и дальнейшего совершенствования доменной технологии. С другой стороны, менее стабильные внешние условия плавки приводят все чаще к значительным отклонениям текущих технологических режимов работы доменных печей от оптимальных. Оптимальное распределение топливно-энергетических ресурсов, в частности, инжектируемого топлива в пределах группы доменных печей является актуальной задачей, поскольку технологические показатели работы отдельных печей существенно различаются. При заданном на доменный цех общем расходе инжектируемого топлива целесообразно иметь оперативную методику оценки эффективности использования указанных ресурсов на доменных печах и осуществлять их оптимальное распределение. Актуальна эта задача для крупных доменных цехов включающих до 8- доменных печей, выплавляющих в сутки до тыс. Широкое использование в доменном производстве природного газа и технологического кислорода позволило увеличить параметры доменного дутья и поставило одну из первых задач оптимизации параметров комбинированного дутья - выбор рационального соотношения между расходами природного газа, технологического кислорода. Первые работы по этим вопросам выполнены более лет тому назад по простым расчетным моделям методами перебора. Однако в настоящее время исследователи предлагают противоречивые величины оптимальных значений параметров комбинированного дутья, а практика применения природного газа и кислорода зачастую расходится с рекомендациями теоретических разработок [5,6,-,,0, 1, 3-6]. Эффективность применения комбинированного дутья определяется факторами теплоэнергетического, технологического, экономического характера и внешними условиями. При построении оптимизационных моделей необходимо учитывать дополнительные ограничения, которые могут возникать в периоды осенне-зимних похолоданий, когда из-за падения давления в заводском газопроводе нет возможностей подать природный газ в доменную печь, или, наоборот, появляются "излишки” природного газа. Решить эту задачу можно только на основе широкого использования современных методов математического моделирования и разработок на этой основе автоматизированных систем оптимизации распределения энергоресурсов [-]. В связи с этим настоящая работа включает разработку принципов и методов построения оптимизационных математических моделей в доменном производстве, создание законченных алгоритмов и программ оптимизации распределения топливно-энергетических ресурсов в комплексе доменной печи и разработке на этой основе предложений по созданию автоматизированной системы оптимального распределения топливно-энергетическими ресурсами.