高炉 转炉流程生产过程的硫素流分析

 针对高炉 转炉流程生产过程产生的SO2烟气造成环境污染的问题,以工业代谢理论为基础,应用物质流分析方法,建立了工序的硫素流分析模型。应用该模型,以某钢铁联合企业实际生产数据为例,分析了高炉 转炉生产流程硫的来源和去向,讨论了钢铁生产过程排放的SO2的构成,为进一步研究钢铁工业SO2的减排提供了理论依据。     

从开放系统、耗散结构到钢厂的能量流网络化集成

为了实现可持续发展和增强市场竞争力,钢铁工业在下一步技术转型中,应高度重视钢铁制造流程的能量流和能量流网络问题。本文在对比分析热力学孤立系统、封闭系统、开放系统和耗散结构基本特征的基础上,从充分发挥钢厂三个功能的视角,阐述了钢铁制造流程中铁素物质流和碳素能量流的行为规律,提出了应注重与铁素物质流相关的碳素能量流的输入/输出特点和能量流网络构建以及相应的信息化集成调控的观点,剖析了钢铁工业节能减排的潜力,指出了提高钢厂综合竞争力和多方位服务于可持续发展社会的可能性,探讨了相关理论的建立、技术开发和工程化实施的策略等。     

钢铁企业物质流、能量流和污染物流研究

建立了钢铁企业物质流、能量流和污染物流的分析方法.提出了钢铁企业生产过程和能源转换过程的数学模型;给出了工序能耗、产品能值和吨钢能耗表达式;同时考虑钢铁生产过程中资源消耗、产品生产和污染物排放等问题,提出了工序、产品和吨钢环境负荷分析方法和计算公式;分析了钢铁生产过程中影响上述指标的各种因素,以及能量流、物质流和污染物流三者间的相互关系;应用建立的分析模型,研究和分析了我国钢铁工业吨钢能耗和环境负荷的变化与进步.     

钢铁制造流程系统节能与能效提升

 提高制造流程系统能效,节约能源是降低生产成本和减少碳排放的重要措施。近年来,中国钢铁工业节能工作经历了单体设备节能、工序优化节能到系统节能,取得了显著进步。以中国钢铁工业节能进程为基础,阐述了系统节能的概念、内涵及研究进展并探讨了未来发展方向,主要从工序与界面协同匹配、物质流与能量流耦合和构建工业生态链接体系等方面展开。同时指出,在系统节能理论和冶金流程工程学理论指导下,中国钢铁工业节能减排工作将得到跃升发展,钢铁制造流程的系统能效将显著提升,钢铁工业绿色化与智能化协同和低碳转型发展指日可待。     

某钢厂钢铁生产流程节能减排监控一体化系统建设思考

当前国内钢铁业内部的信息化工程整体上还是单独运行,尚未形成一个整体闭环以达到循环再利用效果,节能减排工程的信息化工程建设水平有待提高。另外钢铁生产工艺流程长,需要针对其工艺流程从大系统角度全面考虑,才能构建钢铁生产流程节能减排监控一体化系统,实现钢铁的绿色制造。为了探索生产工艺节能和减排工作的有机结合,某钢厂建设了节能减排监控系统,该系统在采集主要污染物排放数据以及主要用能单元的工艺、能耗等数据基础上,通过对监测数据分析和建模,指导调整生产工艺,实现了系统的节能和减排。本文介绍系统的架构及特点,并给出典型生产流程案例,说明采用该系统后在节能减排方面带来的效果。     

钢铁生产主要节能措施及其CO2减排潜力分析

对钢铁生产流程中主要节能措施及其应用情况作了简单介绍,进一步分析了各种节能措施在我国钢铁工业CO2节能减排的潜力.     

中国钢铁工业空气污染物排放现状及趋势

 目前中国粗钢产量已经占世界总产量的一半以上,中国钢铁工业的发展对世界意义重大。中国钢铁工业主要采用以煤炭为主要燃料的“高炉-转炉”长流程冶炼工艺,因此在钢铁生产过程中排放出大量的空气污染物,主要包括二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物(PM_2.5)等。从钢铁工业污染物的来源、污染物的排放总量变化情况、不同冶炼工序污染物排放特点、中国钢铁工业污染物排放量地域分布特点以及不同规模的钢铁企业污染物排放特点等多角度综述了近年来中国钢铁工业的空气污染物排放现状。同时简要综述了中国钢铁工业为治理空气污染物而进行的超低排放改造进展情况,据此提出了中国钢铁工业空气污染物治理存在的问题,并分析了未来中国钢铁工业空气污染物排放及减排趋势。     

钢铁工业节能减排的途径

钢铁工业是能源消耗大户和污染物排放大户,是节能减排潜力最大的行业之一,分析了钢铁工业节能减排的途径,其中包括:关停和淘汰落后工艺、技术和设备;应用成熟技术,提高二次能源利用效率;采用先进的污染控制技术,削减污染物排放量;建立钢铁工业科学的节能减排评价指标体系。     

我国钢铁行业节能降耗现状与发展

在不断平衡工业发展与环境保护的过程中,节能减排和清洁生产等理念渐渐渗透到了工业生产的各个方面.钢铁工业作为能源消耗和大气污染物排放大户,节能减排的工作任务十分迫切.调查了我国目前钢铁行业能源消耗及污染物排放的实际情况,从政策、设备和技术等方面提出了当前我国钢铁行业节能措施的可行性和节能效果.重点介绍了干熄焦、高炉煤气余压透平发电等一些新技术新工艺的应用.     

钢铁工业的空气消耗与废气排放

 基于工业系统与环境之间的物质交换，建立空气是冶金资源的概念，阐述了钢铁工业空气消耗量、废气产生量、污染物排放量三者间的联系及其对区域大气环境质量的影响。调研核查了若干家钢铁企业，统计其烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢等各生产工序，以及高炉-转炉流程、全废钢-电炉流程的空气消耗量和废气排放量。以吨钢为计算基准，给出了中国钢铁工业的资源消耗结构和废物排放结构以及空气消耗和废物排放数据，其中吨钢空气消耗量（以质量计）占吨钢资源消耗总量的85%以上，强调了减少空气消耗和废气产生量对降低污染物排放总量、改善区域大气环境质量的重要性。列举了富氧乃至纯氧燃烧、废气循环再利用、烧结矿竖式冷却换热技术的节能减排案例，指明应用这些关键技术、优化钢铁生产流程和发展全废钢电炉短流程等是大幅度减少空气消耗和废气产生量，进而减少颗粒物、SO₂、NO_x排放量的有效途径。     

钢铁流程资源-能源-碳排放耦合关系及分析

 钢铁工业作为国民经济建设的基础性行业,在繁荣发展的同时带来了资源和能源消耗量大、CO₂排放高等问题,引起国内外重点关注。基于中国北方某钢铁企业,以3种典型的耦合关系为例对钢铁生产过程的水资源-能源-碳排放耦合关系以及相关的影响因素进行了分析。节能供给曲线分析和生命周期水足迹分析结果表明,案例企业的能源消耗-水资源消耗-碳排放存在协同效应。例如在节能技术视角下,19项具有成本效益的节能技术在减少能耗6.01 GJ/t的同时,还可协同减少工业新水消耗1.35 m3/t、水足迹4.81 m3/t以及CO₂排放640.36 kg/t。进一步分析了耦合关系的主要影响因素,即电力消费结构、废钢投入率和节能技术参数变化的影响。该研究为中国钢铁工业可持续发展提供理论依据和重要参考。     

中国重点区域钢铁产业能耗和CO2排放趋势分析

钢铁产业是区域工业发展的重点,也是区域协调发展的重要因素。采用自下而上的方法建立了重点区域钢铁产业能耗和CO₂排放模型,分析区域特征对钢铁产业节能减排的影响。模型以2015年为基准年,基于粗钢产量预测结果,设置了与节能减排技术普及和生产结构调整相关的4个情景,用于分析2015—2030年国内重点区域钢铁产业的能耗和CO₂排放。结果表明,降低钢产量是区域钢铁产业节能和CO₂减排的根本措施。随着重点区域的粗钢产量进入峰值区,技术普及因素的节能贡献力将持续减少,生产结构调整的节能减排贡献力则逐渐增强,成为重点区域钢铁产业节能减排的关键红利来源。同时还可得出,对重点区域钢铁产业发展影响最大的区域特征是市场需求,经济产业政策和环保要求对钢铁产业发展的影响程度逐渐增强。未来重点区域钢铁产业的发展仍以市场需求为导向,新增产能更倾向于布局在水资源丰富、交通便利的地区。     

基于CSC方法的钢铁行业节能减排技术潜力分析

为了研究中国钢铁行业的节能减排潜力，以35项钢铁行业先进节能减排技术为研究对象，建立节能供应曲线(Conservation Supply Curve，简称CSC)模型，分析影响钢铁行业的节能减排收益、成本效益以及钢铁生产流程工序层面的节能减排潜力因素。结果表明，这35项技术全部应用可实现3.01 GJ/t的节能量以及398.22 kg/t的CO2减排量。将结果与第十三个五年计划推广技术作对比，在当前情况下，约有50%的推广技术并不符合成本效益；运用CSC模型进行了钢铁生产流程工序层面的节能减排潜力研究，得到各个工序的节能量和减排量，并据此分析了各项技术未来的发展趋势和应用前景。     

中国钢铁工业能源环境负荷分析及减负对策

首次依据钢铁工业的生产统计数据，剖析和总结了1980-2003年中国钢铁工业在钢产量、能耗和环境方面的重大变化以及取得的成绩；指出了中国吨钢能耗与发达国家相比的主要差距是矿钢比、铁钢比高。转炉、电炉和辅助工序能耗高；并认为今后20年中国钢铁工业节能降耗的主要方向是：优化生产工艺流程和结构调整，进一步降低有关工序的钢比系数和工序能耗，尤其是辅助工序的能耗，加强余热、余能的回收与利用，进而降低钢铁工业的环境负荷。     

中国钢铁工业流程结构、能耗和排放长期情景预测

为了准确预报我国钢铁工业未来生产结构、能耗和排放情况,构建了钢铁生产、加工、消费、折旧的全生命周期模型和基于人均钢铁存储量的产量预测模型,结合工序能耗和排放特征,针对基准、折旧寿命延长、废钢回收率提升、能源效率提高及综合等五种情景进行了情景预测.中国钢铁产量、能耗和排放会历经一个峰值后下降,电炉短流程会逐渐替代高炉长流程成为主流.流程结构转变是未来中国钢铁行业节能减排的关键"红利",而节能技术的作用在后期越发凸显.中国钢铁行业要达到2050年减排一半的目标,需结合综合情景实施生产结构调整、废钢回收、节能减排技术推广等相应措施.      

Change in Carbon Dioxide (CO2) Emissions From Energy Use in China's Iron and Steel Industry

As the largest energy consuming manufacturing sector and one of the most important sources of carbon dioxide (CO2) emissions, the China's iron and steel industry has paid attention to the study of changing trend and influencing factors of CO2 emissions from energy use. The logarithmic mean Divisia index (LMDI) technique is used to decompose total change in CO2 emissions into four factors: emission factor effect, energy structure effect, energy consumption effect, and steel production effect. The results show that the steel production effect is the major factor which is responsible for the rise in CO2 emissions; whereas the energy consumption effect contributes most to the reduction in CO2 emissions. And the emission factor effect makes a weak negative contribution to the increase of CO2 emissions. To find out the detailed relationship between change in energy consumption or steel production and change in CO2 emissions, the correlation equations are also proposed.     

Material Metabolism and Environmental Emissions of BF-BOF and EAF Steel Production Routes

As an energy-intensive industry, iron and steel production are suffering from the resource and environmental issues. Blast furnace—basic oxygen furnace (BF-BOF) process and electric arc furnace (EAF) process are the two most common routes of steel production. Therefore, it is very important to quantify the industrial metabolism for the two routes. In this work, material flow analysis is used to comparatively investigate the energy efficiency, material efficiency, and emissions intensity at the enterprise level. The results show that the total energy consumption and material consumption per ton of steel of the BF-BOF route are 2.8 and 11 times larger than those of the EAF route, respectively. In addition, the emission intensities of dust, CO₂, SO₂, NO₂ and CO of the BF-BOF route are 7.7, 2.6, 92.6, 33.5, and 12.0 times greater than those of the EAF route, respectively. To achieve a more sustainable steel industry, some policy recommendations are put forward finally.     

低碳环境下钢铁企业燃气系统动态平衡调度仿真

在“节能减排、降本增效”的大背景下,从碳素流视角切入,在煤气介质预测基础上,建立了0-1混合线性规划模型,以能源成本和碳交易成本总和最小化为目标,研究钢铁行业副产煤气生产调度问题。采用基于遗传算法的动态迭代调度算法,通过混合交叉算子和平均变异算子提高遗传算法局部搜索能力,并以国内某大型钢铁企业为仿真对象进行系统仿真,结果表明:混合煤气柜可以根据煤气产耗特点调整存储量,并保证存储量在合理范围内;调节用户会起到一定的缓冲作用,可以根据某种副产煤气的产耗特点响应增加或减少该种煤气的消耗量;当某种副产煤气严重不足时,固定消耗用户会根据优先级响应停调,以满足生产需求。可见副产煤气的优化调度应用可以为中国钢铁行业的低碳发展和节能减排提供技术支撑。     

中国钢铁工业节能减排现状及对策

为促进我国钢铁工业节能减排工作的进行,通过和先进国家比较分析的方法对我国钢铁工业节能减排现状进行了研究,研究发现我国钢铁行业耗能总量约占总能耗的18%,吨钢综合能耗为629.93 kg标煤,重点企业能耗水平已接近先进国家水平,CO2排放总量为世界钢铁工业的51%.我国节能技术的开发应用有很大空间,建议提高电炉炼钢比例,...