炼焦配煤专家系统的设计及应用
浅谈炼焦配煤工业试验的设计与应用
酒钢焦 化 目前使 用 的炼焦 用煤来 源较
煤 质 及 供 货单 位 名 称 供 货 单 位 名 称
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第 ２期
２ 炼 焦 用煤 的性 质及 分 类原 则
２１ 焦用煤 的初步分类 ．炼
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２０ ０ ７年
鞍钢炼焦全流程智能化关键技术应用实践
鞍钢炼焦全流程智能化关键技术应用实践王超①１，２ 甘秀石１，２ 赵锋３ 程学科３ 张其峰３（１：海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室院 辽宁鞍山１１４００９；２：鞍钢集团钢铁研究院 辽宁鞍山１１４００９；３：鞍钢股份有限公司炼焦总厂 辽宁鞍山１１４０２１）摘 要 结合炼焦过程分析对智能炼焦关键模块进行了简要归纳。
阐述了鞍钢炼焦智能化在配合煤制备，焦炉加热，焦炉车辆控制，干熄焦系统、煤料和焦炭物料输送等炼焦生产单元及其附属模块等智能炼焦关键技术开发应用情况。
展望了炼焦智能化发展方向。
４关键词 炼焦 配合煤制备 焦炉加热 干熄焦 焦炉机车 煤和焦炭输送 智能化中图法分类号 ＴＧ１５５．４ 文献标识码 ＢＤｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－１２６９ ２０２２ Ｚ２ ０３９１ 前言《中国制造２０２５》行动纲要明确要加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向。
传统制造业向智能制造转型升级已成为全球先进制造业发展的突出趋势。
作为现代钢铁工业的重要一环，炼焦工业正向着高质量智能化发展升级迈进。
２０２１年，我国焦炭产量已达４ ６４亿ｔ，占世界焦炭产量的６８％以上，强有力地支撑了我国粗钢产量长期保持世界第一，并且初步构建起面向炼焦生产全流程制造集成技术体系［１－３］。
在两化融合政策指导下，鞍钢炼焦生产单元积极落实“信息化、智能化”总体要求，以高效、经济、智能、绿色炼焦为总体目标，结合炼焦生产工艺特点与需要，借助５Ｇ＋、大数据等手段，全面提升炼焦装备自动化、信息化水平，夯实炼焦生产的数字化基础，全面向炼焦品控需求全流程控制转变升级，智能炼焦格局初步显现。
２ 炼焦过程与智能炼焦概况炼焦是将不同变质程度的炼焦煤经粉碎混合，输送到焦炉，经高温干馏，形成焦炭、荒煤气等产品的过程。
其中焦炭经熄焦筛分输送给用户（主要是高炉），荒煤气用于化工原料或燃料，炼焦废烟气经净化处理排放。
焦化智慧配煤系统设计方案
焦化智慧配煤系统设计方案设计方案名称：焦化智慧配煤系统设计方案设计方案概述：焦化智慧配煤系统是一种利用先进的信息技术、人工智能和大数据分析技术，对焦化炉原料煤进行智能化配比的系统。
该系统通过实时监测焦化炉的工艺参数，结合大数据分析，自动调控原料煤的配比比例，以实现最佳燃烧效果和生产效益的最大化。
设计方案详述：1. 系统硬件设施：焦化智慧配煤系统需要配备传感器、数据采集设备、智能控制设备等硬件设施，以实现对焦化炉的参数实时监测和控制。
其中，传感器用于采集焦化炉的温度、压力、流量等工艺参数，数据采集设备用于实时接收并传输这些参数数据，智能控制设备则是对数据进行分析和处理，并根据分析结果进行智能化控制。
2. 数据采集与传输：焦化智慧配煤系统需要建立一个完善的数据采集与传输网络，以确保参数数据能够及时、准确地传输到智能控制设备。
可以采用无线传输技术、以太网等方式进行数据传输，并配备数据传输设备（如路由器）进行数据的接收和传输。
3. 数据分析与建模：通过对焦化炉的工艺参数进行实时监测，并结合历史数据进行大数据分析和挖掘，建立合适的数据模型。
可以利用机器学习算法对数据进行训练和优化，以获取更准确的模型参数，并能够预测炉内煤炭燃烧状况。
同时，还可以利用数据分析技术进行故障诊断和预警，提前发现和处理潜在的问题。
4. 智能化控制：通过建立合适的控制算法，并结合数据模型和实时参数数据，对原料煤的配比比例进行智能化调控。
根据炉内煤炭的燃烧状态，动态调整煤的配比比例，以达到最优燃烧效果和生产效益的最大化。
可以通过控制参数的自动调整，实现对焦化过程的精细调控，提高炉内的煤炭利用率和燃烧效率。
5. 用户界面设计：设计一个直观、简洁的用户界面，方便操作人员进行参数设置和监控。
界面可以显示焦化炉的实时参数数据、数据分析结果等信息，并提供报警和故障诊断功能，以支持对炉内状况的实时监控和处理。
6. 系统集成和优化：焦化智慧配煤系统需要与现有的焦化炉控制系统进行集成，确保两个系统之间的数据传输和交互的稳定和高效。
焦化生产辅助专家系统的设计与实现
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（ ）焦 炭 及 化 工产 品产 量 的助专 家系 统 主要 包括 ：焦炭 质量预 测 、配 煤 比的辅 助决 策 、焦炭 及 化工产 品产 量预测 以及行 业信息 检 索功 能 。 （ ）焦 炭 质 量预 测 。 在 生产 状 况 稳定 的条件 １ 下 ，通 过人 炉煤 的质 量预 测焦 炭 的质 量 ，即 ：将人 炉 煤 的质量指 标 输入 系统 ，并 在 推理机 的作 用下 ， 通 过 相 应 的预 测模 型 （ 生产 状 况 不 同， 预测 模 型不 同 ） ，预测 出 焦炭 的质量 。而建 立预 测焦炭 质量 的 数 学模 型 ，就是 建立 焦炭 质量 指标 与煤 炭指 标和 工 艺 条件 之问 的 函数关 系 。常 规焦 炭质量 指标 主要 是 机 械 强度 、灰分 和硫 分 。本 系统 采用 如下线 性规 划 数学模 型 。该模 型 以配合 煤 最低 成本 为 目标 函数 ，
１ 系统 的 总 体 设 计
系统 的 总体 设计 是软 件 的关键 ，总体设 计 的好 坏直 接影 响着 软 件 的生命 力 。根据 配煤 系统 的要 求 和特 点 ，系统 采 用模 块化 的结 构设计 方 法 ，按功 能 划分 模块 ，每个 模块 相对 独 立 ，便 于系 统维 护和 扩
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三。
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焦化 生产辅助专家 系统 的设计 与实现
高 凯 （ 鞍钢职工大学） 李春利 （ 天津第三煤气厂） 徐海平 （ 山焦化 耐 火材料设 计 研 究总院 ） 鞍
炼焦配煤专家系统
炼焦配煤专家系统
导读：炼焦配煤专家系统是专业解决炼焦生产优化问题的管控一体化系统。
本系统基于数据挖掘技术和专家系统技术，规范了储煤管理和炼焦生产过程，重点解决了优化配煤计算、镜质组计算和焦炭质量预测问题，保证了原料煤合理地使用。
炼焦配煤专家系统是专业解决炼焦生产优化问题的管控一体化系统。
本系统基于数据挖掘技术和专家系统技术，规范了储煤管理和炼焦生产过程，重点解决了优化配煤计算、镜质组计算和焦炭质量预测问题，保证了原料煤合理地使用。
系统特点：
具有储煤优化调度管理、优化配煤、焦炭质量预测、生产管理等功能。
该系统不仅仅是一种信息化生产组织方式，更是焦炭生产企业充分利用自身条件，降低综合成本、提高产品质量的有效手段。
系统功能：
1、在原料煤管理方面，系统具有优化煤场的使用，跟踪单种煤，自动记录落煤回煤的功能，从而减少了混煤造成的品质波动。
长期使用可以建立完整的焦炭质量和配煤数据链，可以根据配煤数据准确预测焦炭质量；
2、在配煤方面，系统根据储煤状态计算和优化配煤方案，根据煤种镜质组数据，按照理想镜质组曲线优化配煤；
3、在生产管理方面除了在线显示卸车、小车位置、皮带、配煤槽、煤区状态等，还具有煤区使用情况报表、焦炭质量报表、储煤报表等功能。
配煤专家系统是什么？
配煤专家系统是什么？配煤专家系统专家控制系统作为一种智能控制，将人的感性经验和定理算法结合，能够处理各种定性和定量的、精确的和模糊的信息，为从定性到定量的综合集成技术提供了现实手段。
自瑞典学者K.J.Astrom提出专家控制的概念以来，鉴于它所表现出来的在层次结构上、控制方法上和知识表达上的灵活性，受到了广泛关注。
近几年来，在冶金、化工等复杂工业生产控制中，专家控制系统已经获得了成功应用。
将专家控制系统应用于焦化生产中，建立炼焦配煤专家系统是今后配煤技术发展的趋势。
通过建立具有焦炭质量预测、配煤比例计算。
配煤流量控制的配煤专家控制系统，可保证焦炭质量，合理地利用煤炭资源。
根据焦化理论和生产所获得的工业数据构建数学模型，以群体专家经验得到的定性知识构成规则模型，将解析的数学模型与基于知识的规则模型相结合，采用数学方法建立焦炭质量预测模型，提出配煤比计算的实用方法，并实时控制配煤数量。
目前，国内的研究机构和焦化企业已经高度重视配煤专家系统的开发，目的在于用配煤专家系统地替代传统的配煤模式。
1.配煤专家系统的组成（1）开放式的数据库包括煤料数据库、单种煤煤质数据库、单种煤炼焦数据库、配合煤煤质数据库、炼焦工艺参数和焦炭质量数据库。
（2）数学模型配合煤质量预测模型、焦炭质量预测模型。
（3）专家知识和自学习系统。
（4）输入、输出系统和控制执行系统。
（5）校正、修正模型系统。
（6）优化配煤系统。
2.配煤专家系统的主要功能（1）已知单种煤煤质性质以及配煤比，计算出配合煤的性质。
（2）预测焦炭的灰分与硫分、冷态机械强度M40、M10及反应性和反应后强度等指标。
（3）结合焦炭质量，确定配合煤的比例，可结合专家知识，以经济成本为优化模型目标，将焦炭质量等作为约束因素，给出较佳的配煤比，以提供安排生产。
（4）对预测模型求出的数据和实际数据比较，通过系统的自学习功能不断优化模型，提高精度。
（5）通过控制系统，对实际的配煤工艺进行控制。
焦化厂自动配煤控制系统的设计及应用研究
焦化厂自动配煤控制系统的设计及应用研究文章分析了焦化厂自动配煤系统的组成和功能，同时阐述了PLC控制系统的软件设计和硬件说明，最后总结了系统运行过程中存在的问题及解决方案。
旨在提高焦化厂配煤系统的自动化，节省大量的人力物力投入，提升煤料配比的精确度和配煤效率。
标签：焦化厂；自动配煤控制系统；设计；应用1 焦化厂自动配煤系统的组成和功能1.1 焦化厂自动配煤系统的构成自动配煤控制系统主要是为了实现气煤、肥煤、焦煤以及瘦煤等多种煤配比形成混合煤的全自动化，主要系统构件有振动给煤机、小皮带以及大皮带，其中振动给煤机顾名思义起到输送添加原材料的作用，假设配置数量为13台；小皮带起到称重作用，每一台振动给煤机配置一条称重小皮带，因此小皮带的数量也是13条；大皮料用来将称重好的原材料进行混合与运输，因此需要一条统一的混料大皮带，这些部件共同构成了自动化配煤系统的工作组，且振动给煤机和称重小皮带的配置数量一致，而自动化配煤系统的控制系统由一套西门子S7-300PLC实现，同时在上位机加设WINCC组态系统实现对配煤过程的全自动监控，实现人机交互功能。
为了强化自动化配煤系统煤量控制、配煤质量的可靠性，对配煤系统的称重积算器实现PID控制，整个控制系统采用PCL控制技术，实现信息化技术实时数据收集功能，提高了自动化配煤控制系统的生产效率。
也就是说，如图1所示，自动配煤系统由PLC控制系统、称重系统、仪表积算器系统、振动给煤系统以及WINCC监控系统构成。
1.2 自动配煤系统的主要功能自动配煤系统的主要功能是实现精确自动化配煤工作，同时由于PLC技术和WINCC监控技术等内容的应用，使得自动配煤系统同时具备监控全方位配煤流程、检测煤料配比质量以及控制总配煤量和原材料配比值等作用，而且在实际的自动化配煤工作开展过程中，能够直接在配煤系统上对相关参数进行设定和修改，節省了大量人力物力，对完整的配煤过程进行数据的记录和保留，方便对自动化配煤技术进行不断的优化和提升自动化配煤效率。
专家控制系统在焦炉自动配煤系统中的应用
焦炉 自动 配煤 系统 就 是 将 各 种 不 同精 度 的 单 种煤 如 ： 气煤 、 煤 、 煤 、 肥 焦 瘦煤 等 以 适 当 比 例 配 合 成 混 合 煤 ， 整 个 焦化 厂 生 是 产 中的 一 个重 要 环 节 ， 牛 产 高 质量 焦 炭 、 对 合理 利 用 煤炭 资 源 及 控 制 生 产成 本 具 有 重 大意义 。 它可 确 保钢 厂 生 产 所 需 优 质铁 水 对 焦 炭 低 硫 、 强 度 的要 求 ， 现 大 型 、 高 实 高 放 、 保、 环 节能 清 洁 生 产 目标 。
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工 业 技 术
专 家 控 制 系统 在 焦炉 自动 配 煤 系 统 中 的应 用
盂 辛 酉 （ 东 省 冶 金 科 学 研 究 院 山 东 济 南 ２ ０ １ ） 山 ５ ０ ４
摘 要 ：目前 焦 炉 自 动 配 煤 系统 控 制 准 确 度 普 遍 到 多 个 因 素 的 影 响 ， ： 料 物 理 特 性 、 械 震 动 、 料 设 备 安 装 准 确 度 、 仓 结 构 形状 如 物 机 给 料 等 因素的 影响 ； 而且 现 场环 境 较 为 复 杂 、 劣 ， 他 外 界 干 扰 频 繁 。 于 以 上 因 素 的 存 在 ， 恶 其 由 系统 误 差 往 往 较 大 ， 动 态 特 性 并 不 理 想 ， 其 超 调 量 一 般 较 大 ， 致 控 制 系统 无 法 实现 理 想 的控 制 效 果 。 时 ， 带 秤 的 计 量 性 能 和 配此 精 度 都 会 受 到 影 响 。 文 涉 及 到 的 新 型 电子 皮 导 此 皮 本 带 秤 自动 配 煤 系 统 ， 用 专 家 控 削 技 术 ， 专 家控 制 技 术 应 用在 配 煤 系统 中 ， 采 将 可有 效 解 决 上 述 问题 。 关 键 词 ：自动 配 煤 专 家控 制 系统 配 比精 度 中图 分类 号 ： ＩＩ Ｔｉ ２ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： ７ —３ ９ （ ０ ） ７ｂ － １ －ｏ １ ２ ７ １２ Ｉ ｏ （） ｏ １ ６ ｏ ｏ ２
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数据 并进行 分 析 ， 然后 从 知 识 库 中调 出相 关 知识 送
到配 煤 比优化 计算模 块 ， 通过 推理计 算实 现求 解 ， 并
经解 释器 整理 后 由人机 接 口输 出。系统 总体家 的经验 ， 依 靠 人 工 计 算 和试 验 验 证 ， 配 煤 过 程
２ ０１ ５年 １ １月
燃 料 与 化 工
Ｆ ｕ ｅ ｌ＆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ
第４ ６卷 第 ６期
・
综述与专论 ・
炼 焦 配 煤 专 家 系统 的 设 计 及 应 用
李建 鹏 李福 民 吕 庆 （ 河 北联合 大学 冶金 与能 源学 院 ， 唐山
摘
０ ６ ３ ０ ０ ９ ）
要 ：配 煤 专 家 系 统 以 焦 炭 质 量预 测模 型 和配 煤 比优 化 模 型 为 基 础 ， 包 含数 据 收 集 、 数 据存储 、 知识库 、 推 理 机 等
功能模块 ， 对焦炭灰分 、 硫分 、 。 、 Ｍ 。 、 Ｃ Ｒ Ｉ 、 Ｃ Ｓ Ｒ进行预测 ， 快 速 计 算 最 佳 配 煤 比。 系 统得 到 的 焦 炭 质 量 指 标 误 差 小
复杂 且缓 慢 ， 配煤效 果 也得 不到保 证 。 因此 ， 在 专家
经验 知识 的支 持下 ， 利 用计 算机 技术 ， 建立 了炼 焦配
煤 专 家系 统 ， 将 计算 机 软件应 用 于复 杂 的优化 配煤 ， 实现 配煤 效果 的最 优化 ， 从 而降 低配煤 成本 ， 提 高焦
炭 质量 。
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｔｈｅ ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｌ ｅ ｎｄ ｉ ｎｇ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｋ ｅ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｐ ｒ ｅ ｄｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ｂｌ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ． Ｉ ｔ ｉ ｎｃ ｌ ｕｄ ｅ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ｆ ｕ ｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｍｏ ｄ ｕｌ ｅ ｓ ａ ｓ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｄａ ｔ ａ
ｒ ｅ ｑｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ：Ｃｏ ａ ｌ ｂ ｌ ｅ ｎ ｄｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｋｉ ｎ ｇ；Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ； Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； Ｃｏ ｋｅ ｑｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ
ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｅ ｅ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ｋ ｅ ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｉ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ａ ｎ ６％ ． ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍｅ ｅ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
于６ ％， 能够满足企业生产的要求。 关 键 词 ：炼 焦 配 煤 ； 专家系统 ； 优化计算 ； 焦 炭质 量
中图分类号 ：Ｔ Ｑ ５ ２ ０ ． ６ ２
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１ ０ ０ １ — ３ ７ ０ ９（ ２ ０ １ ５ ）０ ６ — ０ ０ ０ １ — ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｆ ｏ ｒｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｌ ｅ ｎｄ ｉ ｎ ｇ
随着 钢铁 工业 对 焦 炭 的需 求 不 断增 长 ， 优 质 炼
焦煤 日益 紧缺 且 价 格 昂 贵 。因 此 ， 需 要 在保 证 焦 炭 质量 的前 提下 ， 在 优 质炼 焦煤 中掺 混 其 他煤 种 进 行 配煤炼 焦 ， 从 而充分 利 用现有 的各 种煤 炭 资源 ， 实现
成 本 最低 化 。长期 以来 ， 炼 焦 配 煤 主 要依 赖 于专
１ 专 家 系统 的 总体 结构
该 系统 设 置 １台服 务器作 为 炼焦 配煤 专家 系统 的 中枢 ， 用 户 由人 机 接 口输 入 有 关 的信 息 ， 系 统 将 人机 界 面所 采集 到 的生产 数据 通过 内部 网络传 输
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Ｍ１ ０， ＣＲＩ， ＣＳ Ｒ ｏ ｆ ｃ ｏ ｋｅ， ａ ｎ ｄ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｙ ｗｏ ｒ ｋ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈｅ ｂ ｅ ｓ ｔ ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｌ ｅ ｎｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ． Ｔｈｅ ｐｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ —
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Ｌ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ｐ ｅ ｎ ｇ Ｌ ｉ Ｆ ｕ ｍｉ ｎ Ｌ ｉ ｉ Ｑ ｉ ｎ ｇ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ＆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ， Ｈ ｅ ｂ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｔ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ０ ６ ３ ０ ０ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）