[发明专利]一种多约束条件多目标函数的优化配煤方法

说明书

本发明涉及一种多约束条件多目标函数的优化配煤方法，包括：设定多约束条件；设定多目标函数；根据多目标函数构建总目标函数J，将多约束条件、总目标函数J、待优化的多个配煤方案输入配煤模型中，通过整区域覆盖算法输出优化的配煤方案。本发明面对多约束、多目标类组合优化问题给出了解决方案，给定的目标函数的不仅适用于多目标优化的业务场景，还具备灵活的拓展性，更加适用于当前配煤企业的日常经营管理；目标函数引入了加权系数，各家企业可以根据自身经营诉求灵活调整，使得方案更具有泛化性，具备行业推广价值；采用整区域覆盖算法提高了计算效率，减少了计算的存储量。

技术领域

本发明涉及配煤炼焦工艺技术领域，尤其是一种多约束条件多目标函数的优化配煤方法。

背景技术

焦炭是焦炭化工(焦化)工业的主产品，是重要的工业原材料，也是极具战略价值的资源型产品。焦化工业的上游是煤炭工业，焦炭生产的主要原材料是炼焦煤，基于品质的不同可将炼焦煤的煤源划分为煤岩、单种煤、配合煤。焦化工业的下游主要是钢铁工业，80％的焦炭被用于高炉炼钢。

从上游的炼焦煤供给角度看，中国是全球第一大钢铁生产国及消费国，粗钢年产量占全球56.5％，因此，每年中国需生产消费及出口大量焦炭，约占全球年总产量的50.7％。虽然中国煤炭储量高，但炼焦煤资源匮乏，尤其是低硫优质主焦煤和肥煤资源有限。受环保政策的影响我国优质炼焦煤作为对国内炼焦煤供应的补充将长期存在。为满足焦炭生产任务，每年有12％的炼焦煤依赖于从蒙古、俄罗斯、美国、加拿大、澳大利亚、和印尼等国进口，受近年国际关系影响，屡屡无法稳定供给。故而使用多低煤质煤源配比炼焦成为焦化工业的关键工艺，优化配煤方法是焦化产业应对原料结构危机的重要抓手。

从下游的焦炭质量需求角度看，其一，近年来钢铁生产对焦炭质量的要求愈来愈高；其二，环保要求逐渐提高对焦炭生产的约束也在发生变化；其三，企业也有将传统配煤配方之外的业务因素组合考虑进而全局决策的实际需求。中国焦化企业还需要提高国产煤炭资源利用率、降低原料成本、满足个性化管理需求，为此，需建立一个针对此类多目标优化问题的优化配煤模型，寻求优化配煤的全局最优解，以便于更好地指导国内企业的配煤炼焦生产。

综合国内外研究情况来看，现阶段的分析方法对于单目标，双目标的最优配煤方案都已经研究的很透彻，对于多约束，多目标的研究方案，现阶段研究的比较少。主要原因是多约束，多目标的研究工作对于煤种选取涉及了计算效率的问题。

传统的配煤方案是采用小焦炉小批量烧制之后再化验，从而积累最佳配煤方法，此法存在严重的滞后效应。单目标优化往往着眼于解决工艺过程中某个具体分析问题不是企业经营所需的全局最优解。当前焦化企业面临了复杂的生产决策问题，因此我们寻求的优化配煤方案需要考虑多种因素，如成焦率高，产气率等与质量预测有关的因素；如成本、能耗等经济因素；如环保、国标等规则因素等。在多约束条件、多目标函数的前提下，构建总目标函数对我们来说至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅适用于多目标优化的业务场景，还具备灵活的拓展性，更加适用于当前配煤企业的日常经营管理，大大的提高计算速度，减少了计算存储消耗的多约束条件多目标函数的优化配煤方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种多约束条件多目标函数的优化配煤方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)设定多约束条件；

(2)设定多目标函数；

(3)根据多目标函数构建总目标函数J，将多约束条件、总目标函数J、待优化的多个配煤方案输入配煤模型中，通过整区域覆盖算法输出优化的配煤方案。

在步骤(1)中，所述多约束条件包括安全性、环保性和配煤比例，所述安全性包括掺烧安全极限低位发热量、安全极限挥发分和安全极限水分，其中，掺烧安全极限低位发热量的限制条件为：