基于物质流对钢铁企业能耗影响的节能分析研究

【摘要】：钢铁联合企业是复杂的铁-煤化工系统,钢铁生产过程实质上是物质流在能量流的驱动和作用下,在流程网络中按照一定的“程序”动态-有序地运行。对典型钢铁企业-鞍钢能耗影响因素的分析表明,研究钢铁企业物质流对能耗的影响,进而提出节能降耗的措施,对建设资源节约型、环境友好型企业具有重要意义。本文应用冶金流程工程学的理论和系统节能的方法,重新审视钢铁企业生产过程的物理本质,把钢铁企业的生产系统抽象为物质流转变过程,剖析物质流在钢铁生产过程中的运行行为、效果及作用机制,为钢铁企业的进一步节能减排寻求新的突破口。 钢铁企业的各种物料沿着产品生命周期的轨迹流动形成物质流(以铁素流为主体)。构造了钢铁生产单元、生产工序及钢铁生产流程的物质流图,建立了物质流输入-输出模型。各种能源沿着转换、使用、回收、排放的路径在钢铁企业内流动形成能量流(以碳素流为主体)。构造了能源转换单元、转换工序及转换网络的能量流图,建立了能量流输入-输出模型。 在钢铁生产工序上,分析了物质流对能量流的作用:能量流推动物质流的转变,过剩的能量流或依附于物质流进入下一道生产工序,或分离运行形成独立的能源回收-转换网络。生产工序的余热余能回收水平越高,工序产品带入下道工序的能量越多,则物质流-能量流的协同度越高,二者的协同作用越大,相关工序的工序能耗越低。 针对流程网络复杂、产品多样化的大型联合企业-鞍钢,应用物质流研究方法,分析了物质流运行模式对鞍钢的影响,结果表明:鞍钢复杂的流程网络使得物质流运行周期加长、连续化程度降低,最终导致其吨钢能耗明显偏高,节能潜力很大。采取物质流优化措施后,鞍钢吨钢综合能耗(不含冷轧)从760.2kgce/t降低到548.2kgce/t左右。 【关键词】：钢铁联合企业 物质流分析 物质流-能量流关系 节能
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TF083;F426.31
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 我国钢铁工业的能耗现状及面临的问题9-10
• 1.2 钢铁企业能耗的影响因素10-12
• 1.2.1 生产规模与技术装备10-11
• 1.2.2 能源结构与能源转换水平11
• 1.2.3 生产布局与产品运输11-12
• 1.2.4 余热余能的回收与利用12
• 1.3 钢铁工业/企业节能方法研究进展12-14
• 1.3.1 系统节能方法的由来及发展12-13
• 1.3.2 钢铁企业能源模型研究进展13-14
• 1.4 钢铁企业的物质流、能量流及其研究进展14-16
• 1.4.1 钢铁企业的物质流与能量流14-15
• 1.4.2 钢铁企业物质流、能量流分析方法15-16
• 1.5 本文主要研究内容、研究思路和创新点16-18
• 第二章 钢铁企业物质流分析18-31
• 2.1 生产工序的物质流18-23
• 2.1.1 生产单元的物质流模型18-20
• 2.1.2 生产工序的物质流模型20-23
• 2.2 生产流程的物质流23-25
• 2.3 关于物质流的运行周期25-30
• 2.3.1 物质流的运行模式25-26
• 2.3.2 物质流的运行时间周期26-30
• 2.3.2.1 串联网络的物质流运行时间周期及连续化度26-27
• 2.3.2.2 串-并联网络的物质流运行时间周期及连续化度27-30
• 2.4 小结30-31
• 第三章 钢铁企业的能量流分析31-39
• 3.1 能源转换的能量流31-36
• 3.1.1 能源转换单元的能量流模型31-34
• 3.1.2 能源转换工序的能量流模型34-36
• 3.2 能源转换网络的能量流36-38
• 3.3 小结38-39
• 第四章 钢铁企业物质流-能量流作用的研究与应用39-54
• 4.1 钢铁企业物质流-能量流的协同作用39-49
• 4.1.1 物质流-能量流作用对工序能耗的影响40-46
• 4.1.1.1 钢铁生产工序的工序能耗41-43
• 4.1.1.2 物质流变化对工序能耗的影响43-44
• 4.1.1.3 能量流变化对工序能耗的影响44-46
• 4.1.1.4 物质流－能量流作用对工序能耗的影响46
• 4.1.2 物质流-能量流作用对吨钢运输能耗的影响46-47
• 4.1.3 物质流-能量流作用对吨钢能耗的影响47-49
• 4.2 鞍钢物质流-能量流的协同作用分析49-53
• 4.3 小结53-54
• 第五章 鞍钢节能对策及其效果分析54-60
• 5.1 淘汰落后生产线，提高设备大型化程度54-57
• 5.2 简化流程网络，提高流程物质流运行的连续化度57-58
• 5.3 节能效果分析58-59
• 5.4 小结59-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 6.1 研究结论60-61
• 6.2 不足与展望61-62
• 参考文献62-65
• 发表论文和科研情况说明65-66
• 致谢66-67

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