冶金能源高效利用与优化管控

冶金工业是资源、能源密集型行业,面临的节能、CO₂减排压力大,是实现碳达峰、碳中和的重要行业之一,而冶金能源高效利用与优化管控是冶金行业实现节能减排的重要抓手。围绕冶金能源高效利用、余热余能回收与利用、能源系统优化建模及能源管控系统建设等内容,指出了当前冶金行业节能研究进展及未来发展方向,重点围绕能效提升、余热余能高效回收与利用、物质流能量流协同优化等节能降碳技术的研发和推广应用,为实现碳达峰、碳中和目标助力。     

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。     

中国钢铁工业碳达峰及低碳转型路径

 2020年中国宣布将提高国家自主贡献力度,二氧化碳排放力争在2030年前达峰。钢铁工业作为典型的资源、能源密集型行业,是率先落实碳达峰的重要行业。分析了钢产量、生产结构、节能减排技术和碳税等因素对中国钢铁工业碳排放的影响程度。研究表明,不同的钢产量达峰时间将对钢铁工业的碳达峰产生不同影响,技术和生产结构因素也将对中国钢铁工业产生重要影响。地方区域是落实国家碳达峰任务的责任主体,对京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原和两广地区4个具有不同钢铁生产特点的重点区域碳排放进行研究,并分析了区域达峰方案。加快调整产业结构、推广低碳技术、改变能源结构、推进产业间耦合和加强碳资产管理等方面制定钢铁工业低碳转型路径,对实现中国钢铁工业碳排放早日达峰和碳中和有重要意义。     

典型钢铁制造流程碳排放及碳中和实施路径

高炉-转炉钢铁生产流程是典型的钢铁制造流程,也是典型的铁-煤化工过程,能耗高、碳排放量大,是中国钢铁行业实现碳中和目标的重点领域。2020年,由该流程生产的钢产量占全国粗钢产量的90%以上,是钢铁行业重要的CO₂排放源,因此,以典型高炉-转炉钢铁流程为主的企业碳排放计算和碳中和路径研究引起重视。目前国内外有多种针对钢铁企业碳排放的计算方法,但不同CO₂计算边界和方法对企业CO₂排放结果差异较大,影响因素也不同。剖析了钢铁生产流程的碳排放特征,以典型高炉-转炉制造流程为例,从系统边界、碳排放核算方法以及影响因素等角度全方位分析了钢铁制造流程碳排放,核算了不同方法下390万t和550万t钢铁企业的碳排放量,并对比了不同核算方法的差异性。结果表明,A企业和B企业铁前工序的CO₂排放占总碳排放的比例分别为60.99%和54.12%,减少钢铁制造流程CO₂排放应优先考虑焦化、烧结和炼铁工序;影响钢铁制造流程减排的因素主要包括化石燃料的消耗、能源的回收率、自发电的比例和碳排放因子的选取,其...     

一种具有ADC状态预测控制算法的热电厂主蒸汽温度控制

以上海金山石化热电厂锅炉主蒸汽温度为控制对象,在分析常规PID未能有效控制主蒸汽温度原因的基础上,提出了一种基于导前汽温的平均偏差控制(ADC)状态预测控制算法,并将ADC控制器加入常规PID主蒸汽温度控制系统中。仿真结果表明,机组在发生扰动时,基于ADC控制器的主蒸汽温度控制;最大偏差减小了40%,其控制效果比常规PID控制提高约40%。同时,在常规PID控制发散状态下,ADC算法也能够使系统达到稳定。     

中国钢铁行业碳达峰碳中和时间表与路线图

2020年9月22日,中国在第七十五届联合国大会上提出,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。钢铁行业深度脱碳是实现“碳达峰”和“碳中和”的必经之路,是应对气候变化、缓解能源危机、推动绿色健康发展的重要战略举措。绿色低碳发展是钢铁行业实现转型升级高质量发展的关键,也是中国实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。分析了中国钢铁行业碳排放现状,对比了主要产钢国家钢铁行业碳中和目标及实施路径,采用动态物质流分析方法构建了钢铁需求量模型、废钢回收量模型并预测了中国到2060年的钢铁需求量和废钢资源量。结果显示,中国的钢铁需求量将在2030年和2060年分别下降至8.78亿t和5.43亿t, 2030年国内废钢产量约为4.2亿t, 2055年以后,废钢产量将逐渐下降,但仍将保持在4亿t以上。在动态物质流分析结果的基础上,使用情景分析方法,构建了钢铁行业碳排放模型,分析了钢铁行业的节能降碳潜力;基于钢铁行业碳中和路径分析模型制定了中国钢铁行业碳达峰碳中和时间表和路线图,指出中国钢铁行业在实现碳中和之前要经历粗钢产量波动下行-控碳、粗钢产量下降-减碳、粗钢产量处于低值平台期...