湘钢烧结厂混匀铁料生产操作优化.doc

动态规划的烧结预配料系统

作者:彭文伟
摘要:这是我开发的烧结预配料系统的质量控制模型.用运筹学的动态规划法来实现block堆料法，期望提高烧结铁原料的混匀料质量,降低混匀料铁硅标准偏差.同时实现料场的动态管理.

系统概况及存在的问题
概况
混匀预配料系统是烧结生产工艺中重要环节，（工艺流程图如下：）主要是把湘钢采购进厂的数十种含铁原料，按照生产工艺的要求和原料采购到达的基本情况而制定的《烧结原料配矿方案》，将各种原料分不同批次配入混匀料堆，再采用“平铺截取”的方式，送往烧结车间配料室矿仓，谋求含铁原料以最小的成分波动、最小的粒度偏析供给烧结机,从而保证烧结生产长期稳定优质,进而保证高炉生产优质、低耗、高产。在烧结行业中，有三分操作七分原料之说，故烧结矿产量和质量的好坏，很大程度决定于混匀料质量。

存在的问题
2．1含铁原料来自数十家矿山，各品种物化性能差异大（见表1），且同一品种成分波动大，如：混合料、铁皮等，虽烧结厂根据各品种的性能的相近或相似，人为划分为十四大类别，但是，预配料的配料园盘是有限的，而对十四个大品种进行配料，生产组织和配料质量就很难保证。原料品种多配料园盘少,变料频繁,变料过程控制不完善造成质量波动。
表一：
品种TFe%CaO%SiO2%品种TFe%CaO%SiO2%大宝山53.650.010.28清底料48.595.3811.44转炉渣19.2841.059.23混合料56.728.214.71铁皮69.50.751.59巴西65.38//澳矿63.31/3.44南非65.41/3.37印度66.52/1.68
2．2随着炼铁三高炉投产，混匀料的堆料周期也从以前的十二天一堆料，变成现在只有九到十天时间一堆料，加上因检修和设备故障，造成只有七槽配料时，将严重影响矿槽配料安排。以及像转炉渣这种矿，配料很小，由于铁硅含量特殊，一直以来都只能占用一个槽子通程配料，矿槽利用效率极低，而且由于流量小导致计量不准确，从而严重影响质量。
2．3因原料采购受到市场等各种因素的影响，使原料到达不能按《烧结厂原料需求计划》而到达，故造成烧结原料场混堆和《烧结原料配矿方案》进行不定期调整，对生产工艺过程影响极大。

配料算法用于配料工艺的具体实施构想
从2005年元月开始，经过对混匀铁料系统进行近一年的深入调查和研究对大量各类信息和数据进行分析和总结，为提高混匀料质量，本人历时一年,开发了相应的配料算法软件,同时建立料场管理数据库系统.理论上完全能够解决上述问题.具体使用请看软件使用说明书，下面是配料软件用于配料工艺的简介。
使用该软件系统,可以将十多种铁矿石的生产配比单分成三到五个阶段,每个阶段只有七或十种铁原料,每个阶段铁原料的铁硅含量是相同的.由于现有的测量设备不可能保证同时放空两个槽,所以每次换阶段只让一个槽换料,保证各个时段配出来的铁原料的铁硅含量相同，同时还可以缓解原料供应矛盾.并可以把以前控制混匀料质量的标准由烧结配料室向前推到铁原料混匀配料室,也就是控制预配料的铁硅标准偏差。可以这样说，混匀造堆后铁原料的标准偏差降低，混匀矿波动应该减小.在这种条件下,通过阶段粒级分析,就可以轻松实现非常科学的BLOCK堆料法.
由于生产过程的复杂,往往出现料场无料,缺料和料的运输问题,以及配比单的修改.这时可以用该软件的算法进行重新运算.重新安排新的阶段配料生产,保证质量稳定的同时还保证了生产的顺利进行.
由于可以通过圆盘流量调节铁硅含量，因此，可以改变混匀料质量考核方式：由原来的考核(对混合料的质量考核是针对烧结配料的混匀铁原料的铁和硅的标准偏差,全铁ＴfeＳiＯ２质量稳定达到TFe标准偏差≤0.45SiO2标准偏差≤0.3)变为考核评价混匀料预铁(从预配料室配出来的混匀料)的Tfe、SiO2的标准偏差，要求偏差值均≤0.4。不过以上需视检测条件而定。
配料软件的使用实例演示：
生产科配比单如下:

分阶段计算选择和结果如下:

所有的结果都是以完成生产科配比单计划为基础的,质量上铁硅含量基本相同.运算会自动从中间产生一个最小波动的配料结果。选择该结果进行生产即可。
中间出现特殊情况,如配比单改变和缺料,取料不畅，设备故障等,用软件重新运算即可.
具体使用请看软件帮助说明。

对比两种配料算法：
1.预算结果前后对比<见下表>
表二、用过去的excel表安排配料，混匀料预铁硅波动值。
匀东－229堆最大值最小值均值铁TFe61.6643759.3360.5374硅SiO25.023.924.33227注：如果转炉渣阶段配料，其波动值更是大的无法估计。所以转炉渣采用通程配料，无法实现block堆料。
表三、用动态规划算法安排配料，混匀料预铁硅波动值。
匀东－229堆最大值最小值均值