涟钢高炉喷吹煤性价比及供应商优化研究

梁南山

1.前言

高炉喷吹煤在节约钢铁行业冶炼成本等方面，正在扮演着越来越重要的角色。高炉喷吹煤作为冶金用途具有以下作用：以煤粉部分替代冶金焦炭，使高炉焦比降低，生铁成本下降；调剂炉况热制度及稳定运行；喷吹的煤粉在高炉风口前气化燃烧，降低理论燃烧度，为维持理论燃烧温度，需要补偿，也就为高炉使用高风温和富氧鼓风创造了条件[1]。在钢铁企业竞争日益加剧的今天，如何在保证喷吹煤基本质量要求的前提下降低喷吹煤的采购成本，亦是降低生铁成本的重要途径之一。因此，如何对企业现有喷吹煤资源进行性价比，并对相关供应商进行优化，具有重要的意义。

2.涟钢高炉喷吹煤现状

涟钢现有5座高炉，其中大高炉2座，分别为2200m3和3200m3；小高炉3座，2×380m3+1×480m3，全厂平均喷煤比在160多kg/t。

以2011年6月为例，涟钢喷吹煤消耗总量为69650.25吨，其中无烟煤占14%左右，烟煤约占86%。

喷吹煤分别来自17家供应单位，其中无烟煤供应商2家，烟煤供应商15家。供应商喷吹煤的合同价格根据煤的质量及运输距离的不同，从1290元/吨到1448.76元/吨不等。供应商所供煤的价格、数量及工业分析的平均成分见表1。（2011年6月涟钢喷吹煤的平均价格为1336.36元/吨）

3.涟钢高炉喷吹煤性价比研究的方法

喷吹煤粉的品种广泛，喷吹煤的基本要求是：好磨、含碳高(要求煤粉的灰份一定要低于焦炭的灰分含量)、含硫低、流动性好等。煤粉中含有K2O +Na2O总量要小于3.0kg/t.因为K、Na在高炉内会造成结瘤和焦炭易产生裂纹，致使焦炭强度下降。

由于高炉喷吹煤通常采用的是无烟煤与烟煤混喷的方法，它需要将不同价格的不同煤种进行混合。因此如果仅对单个煤种进行性价比研究并无多大实际的意义。只有通过不同煤种混合后所得喷吹煤的性能及价格来相对衡量各煤种的性价比。我们认为只有在获得相近的喷吹煤性能（比如灰分、挥发分、硫分等关键参数）的条件下，如果调高某一煤种的配比可以获得更低的混合喷吹煤价格那么就可说明这种煤的性价比好，反之则性价比差。

为了研究涟钢喷吹煤的性价比，我们决定根据涟钢的喷吹煤供应现状设计相应的数学模型，采用计算机程序进行规划求解得到不同条件下的最优解，并与涟钢喷吹煤的实际结果进行比对，从而找出降低涟钢喷吹煤总体成本的方向与途径。

3． 1 目标函数的确定

鉴于目前尚缺乏各供应商所供煤种的可磨性指数、发热值等参数，同时喷煤制粉及高炉喷煤是一个相当复杂的过程，影响的因素比较多，暂不考虑不同煤种对制粉能力及高炉煤比及焦比的综合影响，而仅以混合煤总体的单位价格作为调整各供应商煤种配比的目标函数，并寻求混合煤总体单位价格的最小化。

3． 2 约束条件的确定

为了保持喷吹煤质量不发生重大的变化，将混合煤的三个关键技术参数即灰分、挥发分、硫分作为重要的约束条件，要求喷吹混合煤的灰分低于12%，挥发分在12%-18%之间，硫分小于0.6%。

表1 涟钢2011年6月份喷吹煤实际采购组成

考虑到喷吹煤供应渠道的稳定并保证具有足够数量的合格供应商，在设定约束条件时对现有的所有供应商保证不低于0.5%的喷吹煤份额下限，同时为了避免涟钢的喷吹煤被少数供应商所垄断，每个供应商设立了一个不高于15%的喷吹煤份额上限。同时在保持各个供应商现有供货份额基本不变的条件逐步加大现有供应商份额变化的范围，以寻求供应商整体优化的方向。

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3． 3不同约束条件下的混合煤价格比较

研究以2011年6月涟钢喷吹煤各供应商的价格、供应数量、工业分析的平均成分等为基础。

研究以2011年6月涟钢喷吹煤各供应商的实际供应数量及份额为基础，保证所有供应商都参与供应，采取逐步加大各供应商目标份额变化幅度的办法，直到所有供应商所占份额的可变范围达到0.5%-15%之间来进行优化。研究以2011年6月的总体喷煤量为基础，在达到相近的混合煤工业分析成分的条件下分别得出了4种优化后的供应商份额分配方案。（如表2所示）。

优化方案1是相比现有供应组合变化最小的方案。优化方案4是相比现有供应组合变化最大的方案，优化方案2和优化方案3介于两者之间。

从计算机自动优化后的优化方案1来看，各喷吹煤供应商供应份额的主要变化为：将供应商3、供应商4、供应商17三家供应商的供应份额降至低限，同时降低本地供应商11的供应份额，主要加大供应商16、供应商15及多家本地供应商的供应份额。其它优化方案的具体供应份额变化可参见表2。

4种方案所能获得的喷吹混合煤成分与2011年6月实际供煤所计算的混合煤成分差别不大，喷吹煤的灰分稍有增加，方案4增加最多，增高了0.66%；挥发分变化在±1左右；硫分变化在±0.05%以内。

研究表明，在确保证各供应商都参与供货同时喷吹煤基本技术参数不发生重大变化的前提下，以各供应商的现有供煤价格为基础，通过调整各供应商的供应份额，4种优化后的供应商供应比例组合相比2011年6月的混合煤实际平均单价分别可以降低28.97元/吨、38.39元/吨、42.07元/吨、55.35元/吨。

按2011年6月涟钢全厂高炉平均喷煤比168千克/吨统计，通过对各喷吹煤供应商供应份额的调整，相当于吨铁分别可以降低喷吹煤成本4.87元、6.45元、7.07元、9.30元。

4.涟钢喷吹煤性价比的相对评价

性价比最差的供应商是供应商3、供应商4、供应商17这3家，在以整体混合煤平均单价最低为目标的4个优化方案中，这几家供应商的供应份额都要求是最低限。

表2 按2011年6月份采购价格测算的涟钢喷吹煤组合对比

性价比较差的供应商是供应商9、供应商10、供应商11这3家。在以整体混合煤平均单价最低为目标的4个优化方案中，随着各供应商供应份额变化幅度的扩大，这几家供应商的供应份额都被要求减少甚至降至低限。

性价比较好的供应商是供应商1、供应商5、供应商6、供应商15、供应商16等几家。在以整体混合煤平均单价最低为目标的4个优化方案中，随着各供应商供应份额变化幅度的扩大，这几家供应商的供应份额都被要求逐步扩大甚至达到最高限15%。

以下2家供应商的喷吹煤属于敏感型性价比：供应商7、供应商12。在以整体混合煤平均单价最低为目标的4个优化方案中，随着各供应商供应份额变化幅度的扩大及混合煤整体单价的降低，这2家供应商的供应份额变化很大，且不是朝降低或减少的同一方向变化。

5.涟钢喷吹煤供应商的优化

根据计算机程序以整体混合煤平均单价最低为目标的优化计算结果，我们认为应对涟钢现有喷吹煤供应商进行以下的优化：

1）对性价比最差的供应商供应商3、供应商4、供应商17等3家要大幅降低采购数量，或采取相关措施要求其大幅降低供应价格。

2）对性价比较差的供应商供应商9、供应商10、供应商11这几家要寻求补充资源，逐步降低这几家供应商的采购数量，或要求其降价。

3）对性价比较好的供应商供应商1、供应商5、供应商6、供应商15、供应商16等几家可在保持其现有供应价格的前提下加大采购数量。

4）对性价比属于敏感型的供应商7、供应商12可暂时保留现状，待供应商结局发生改变后降低其敏感程度。

1.汤清华、马树涵等编著《高炉喷吹煤粉知识问答》，冶金工业出版社1997.4