论水泥生料配料的最优化

论水泥生料配料的最优化

黄佩1黄彬1王志愿1孙瑞宝2

（1鲁南中联水泥有限公司，山东滕州277531；2滕州中联水泥有限公司，山东滕州277526）

摘要：在水泥生产的过程中，生料配料是十分关键的环节，配料的三个率值指标是否合理以及熟料中的各有害成分含量是否满足要求，直接影响到水泥生产工艺过程地稳定性、产品的质量。在水泥工艺的设计过程中，首先经过配料计算确定出工艺的方案，制定了工艺流程，并且为物料平衡、热平衡的计算提供了必要的基础数据。随着最优化技术不断的推广应用以及电子计算机广泛的使用，国内水泥行业有关的人士一直都在尝试应用最优化的技术，解决水泥生料配料的问题。最初是应用了最小二乘法、广义最小二乘法，最后进展到应用线性规划法进行水泥生料的配料。下面就结合作者实际工作经验，简要的分析水泥生料配料最优化，以供借鉴。

关键词：水泥生料；配料；最优化

1应用线性规划方法配料问题的分析

在近些年来，水泥行业在优化配料的方面最具有代表性的就是应用线性规划法。现在将该方法配料设计数学模型表述如下：

按照其数学模型编制的水泥生产料的最优化设计程序已经得到了应用。在研究的过程中，作者就对其数字模型的两个问题进行探讨。

1.1关于目标函数的确立

优化设计的数学模型是实际问题地抽象，其包含了目标函数、设计变量、约束条件三大要素，对任何一个最优化的问题，首先需要明确出优化目标，即正确地确定目标函数。在水泥生料的配料优化问题上，应该明确以生料成本最低作为优化的目标，还是以水泥熟料率值最优作为优化的目标。

线性规划方法配料的设计主要是以总费用作为目标函数，在事实上，得出的最优配合生料成本最低的一组配方，而不是率值指标最优的配方。

在事实上，生产水泥各原材料价格都较为低廉，在原材料价格一定条件下，各组的配方生料成本差异较小。所以，采用最优化的方法寻求出生料成本最低没有实际的意义，并且在原材料价格变动的时候，为了达到生料成本的最低，线性规划方法就需要改变其配方，则配合料中的各个率值指标也随之变化，这就引起了烧成系统工况的波动、产品质量的波动。在新型的干法生产工艺中，其波动即使较小也是不利的。

1.2关于约束条件的确定

线性规划方法配料数学模型把熟料三个率值的上下限值作为了约束的条件，上下限值按照生产实际经验进行选定，但是因为各原材料化学成分千差万别，所以不易确定有可行解时率值的上下限范围，实际应用中因为上下限值定的不合适经常会出现无解或者是无界的情况，尤其是在原材料的成本变动较大地时候，实际率值与所定的范围偏离就较远，即在这样地约束范围内是没有可行域的。

笔者就认为，理想率值的设定只是一个希望达到的目标。因为原燃料的化学成分是自然属性，不以人的意志为转移。所以，配合料实际的率值与理想率值总是存在着偏差。最优化目的在于希望其偏差趋于最小，并且可以按照优化地结果对其原燃料品质做出较为完善地评价，比如说：各种原燃料化学成分能否满足配料的要求？满足不了又是什么原因？哪一种的原料化学成分较差及其差的程度？如何进行校正等等。所以仅是无解地信息是回答不了这些问题的，配料的人员也就不能进行数理的分析，如前所述，寻求熟料率值最优化是生料配料优化设计地目标，所以率值不能作为约束的条件。

2水泥生料优化配料的非线性规划法

针对以上问题的分析，作者就提出了应用非线性规划法进行最优化的配料。

下面就应用其规划方法建立了水泥生料配料的最优化数字模型。

按照所生产的水泥产品、工艺的特点，总有一个期望达到了理想熟料率值、有害成分控制的指标。

3CMOP87水泥生料配料最优化计算程序的简介

按照以上建立的最优化配料数字模型，笔者与本院软件设计人员一道共同开发了CMOP87水泥生料配料最优化计算程序，并且经过中国有色金属工业总公司科技部门鉴定（87）中色科鉴字第165号。

该程序则是采用了FORTRAN77语言编写，运算功能较强，使用面积较广。对配料组分的无限制，输入数据简单明了，输出的结果为最优方案，层次分明，阅读便利，整个程序计算分为两步连续进行。首先经过寻优找出了最优配比，之后按照最优配比进行工艺计算，包含熟料化学成分，熟料率值、矿物组成、生料配比、生料的化学成分、各原材料消耗定额等。

结束语：

总而言之，合理的熟料率、有害成分控制、工艺特定条件等是影响水泥生料配料的主要因素，其因素相互影响，相互起作用。应用非线性规划法进行优化配料能够使得其高度的统一，获得了相对最优地配料方案。

参考文献

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