钢铁企业物质流与能量流及其相互关系

把大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造从天然铁矿石(或废钢)到钢铁产品生产过程的物质流图,并建立含铁物料流动过程的铁流模型;针对能量流动过程,构造从一次能源到二次能源产品的生产、转换和使用直至废气排放的能量流图,并建立钢铁企业能量流模型;考虑物质流和能量流的相互关联和制约,建立两者的耦合模型.基于模型,讨论了钢铁生产过程中物质流变化、能量流变化及其相互作用对企业能耗及资源效率、能源效率的影响,指出了提高资源效率、能源效率的努力方向.     

物质流、能量流与信息流协同的探讨及应用

根据反映生产设备与环节特性的数学模型及能量与生产管理信息系统，对物质流、能量流与信息流的协同进行了探讨，并针对一个一般的工业企业建立了其数学模型。通过实际系统与仿真系统结合形成闭环的信息结构，在每个时间周期根据该时刻的信息流（已知的与预测的）对物质流、能量流进行最优协调，该方法能有助于企业合理使用能量与最优安排生产。     

海绵钛还原过程的物质流和能量流分析

在分析海绵钛还原过程中物理化学变化的基础上,采用物质流分析法对还原过程的钛素流和镁素流进行了分析,并且从热力学第一定律的角度分析了还原过程的能量流。     

木材采运系统物质流与能量流模式的分析

在木材采运系统中,物质流可分为木质流、生物质流、养分流、土壤流和水分流,能量流推动物质流的流动和转换。用输入、排放、输出3股物质流组成的木质流图,反映出木材采运系统各工序内部和工序之间的物质流动,可分析系统的立木资源效率和环境负荷。采用输入、输出、加入、损失、回收他用5股能量流组成的能量流图,反映出系统各工序内部和工序之间的能量流动,可用于分析单位能耗和能量效率。对原木采集生产过程进行分析,得出采集系统中各物质流之间的相互关系以及物质流与能量流的耦合关系。     

基于镍铁冶炼工艺流程中物质流和能量流的模型与软件

通过对镍铁冶炼生产工艺中物质流和能量流平衡过程研究,获得了镍铁冶炼工艺中各个环节热量的利用率和损耗情况,以及红土矿、还原剂和熔剂在各部分中反应率,并分析了红土矿和镍铁合金中Ni含量对炉渣中镍铁成分的影响.构建针对镍铁冶炼工艺系统的总体物质流和能量流计算模型,在保证系统总体计算模型的前提下,又具有协同各子工艺系统的物质流和能量流计算模型的功能.依据各子工艺系统中物质流和能量流的关联性,计算烟气和炉气的利用率及热量损失,并利用VB软件对冶炼工艺流程计算软件进行开发.     

大系统中物质流、能量流与信息流的基本特征

把大系统中物质、能量和信息的流动综合起来考虑,引入势和阻的概念来分析大系统中物质流、能量流和信息流在流动过程中的基本特征,并从协同学和熵的角度给出了物质流、能量流和信息流子系统的协同结构,使各个子系统相互协调、配合、制约、促进,从而形成3个子系统在时间尺度和空间尺度上的有序结构,最终使得由其组成的大系统达到全局最优,对大系统的综合优化、节能减排、降低物流成本、提高用能效率有指导意义.     

能源转型背景下的中国镍动态物质流分析

 基于动态物质流分析方法,构建了镍的全生命周期物质流分析框架,核算并分析了2000—2020年中国镍金属物质流各阶段格局变化情况。结果表明：（1）生产视角下,能源转型下镍矿需求出现回升; 2020年镍回收率已达20.4%;（2）消费视角下,加工阶段,电池行业已超越电镀行业成为第二耗镍部门;制造阶段,工业机械部门耗镍占比下滑至2019年的28.9%,新能源汽车耗镍量由2015年的4275 t连续上升至2020年1.6万t;（3）贸易视角下,近年来中国制造和加工阶段为净出口状态,开采和冶炼加工阶段皆为净进口状态,其中镍铁产品净进口量飞速增长,由2000年的105.7 t增长到2020年的41.3万t;不锈钢净出口量由2016年的21.3万t连续下降至2020年的10.9万t;（4）存量视角下,终端消费品在用存量变化主要由运输业和建筑与基础设施两大部门驱动,新能源汽车在用存量5年增加了131倍。     

物质流分析的跟踪观察法

流动，是物质（如铜、铝等）流动和流体流动二者所具有的基本特征，基于这个论点，简要地回顾了流体力学中研究流体流动的两种方法，即拉格朗日法和欧拉法；相应地提出了物质流分析的两种方法，即跟踪观察法和定点观察法。由于前者在文献中未见报道，因此对它进行了重点说明。强调了物质流的跟踪观察法既适用于稳态物质流（产品产量不变），也适用于非稳态物质流（产品产量增长或下降）。以钢铁产品生命周期的铁流图为例，说明了物质流的跟踪模型。在引入了物质流的非稳度后，提出了物质流各项指标的计算式，以及它们之间的相互关系。以瑞典铅酸电池系统为对象，计算了其中铅流的各项指标，并进行了必要的分析。     

基于物质流分析下的循环经济

本文结合循环经济实践体系层次和根据系统的边界不同所划分的物质流分析的研究通常分为3个层面国家、区域及企业。在综合评述物质流分析研究现状的基础上,针对现有的不足,提出了今后的研究重点。     

青海省物质流分析

为了更好的推动青海省经济建设和发展,以及为青海循环经济建设奠定基础,本文采用了分析资源问题的物质流分析方法,以青海省为研究背景,通过对青海省2000年至2006年的物质流分析计算,为青海省可持续发展提供了定量基础和技术支撑。     

钢铁绿色制造系统物料资源与环境影响关联模型研究

物料资源是钢铁制造系统产生环境影响的根源,揭示钢铁制造系统物料资源输入和环境排放之间的关联性是钢铁企业实施绿色制造的重要技术基础.建立钢铁制造过程输入输出框架模型,提出一种对钢铁制造过程物料资源消耗和环境排放进行关联性分析的方法.通过某炼钢工艺过程的应用实例,验证了上述模型和方法的有效性和可行性.     

钢铁企业能源消耗与CO2减排关系

建立了钢铁企业长流程CO2过程排放模型,给出总排放和工序排放的计算方法.计算发现:国内某800万t产量规模的典型钢铁企业CO2总排放在2007年达到1561.64万t,吨钢排放1.85t CO2;工序排放从大到小依次为炼铁、焦化、烧结、轧钢、炼钢、熔剂焙烧和球团工序,其中炼铁和焦化工序排放分别占总排放的58.83%和11.25%.为了评价钢铁企业能源消耗和CO2减排关系,提出钢铁企业CO2综合排放因子和能耗碳饱和指数评价方法.研究表明,为了减少CO2排放,钢铁企业不仅需要降低总体能耗,还需要降低能耗的碳饱和指数,能耗碳饱和指数与能源结构相关,能源结构中CO2总影响系数大的能源种类消耗量越大(例如焦炭),碳饱和指数越高,越不利于CO2的减排.这说明实现钢铁生产的生态园区化、优化能源结构以及加强钢铁生产的能源转换功能对钢铁企业减排有显著作用.     

钢铁行业工序能耗分析及节能发展方向探讨

基于钢铁行业各工序平均能耗以及钢铁行业原燃料结构,对钢铁行业焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工序的原燃料结构、能耗特点和节能技术进行了分析,在此基础上对钢铁行业节能发展的重点进行了讨论,并针对炼铁工序焦比、煤气利用率、二次能源回收等重点环节的发展方向进行了探讨,对于钢铁行业的节能降耗有着较大的实际意义。     

钢铁企业社会责任评价指标问题

在理论界和实务界日益关注企业社会责任的形势下,对企业的社会责任履行情况进行评价尤为重要。通过对企业社会责任理论与实践的回顾,阐述了企业社会责任的实质及其内涵,结合钢铁企业的特点,以企业履行社会责任的具体对象为模块,阐述了构建钢铁企业社会责任评价指标体系的相关问题。     

面向订单的钢铁企业生产管理一体化系统

在对钢铁企业信息化体系结构及生产管理模式等进行理论研究的基础上,基于高级计划排程的思想,提出了面向订单的钢铁企业一体化计划与调度系统的体系结构模型.针对一体化生产管理中的库存匹配问题,建立了热轧带钢库存匹配模型;针对一体化生产管理中的能力匹配问题,建立了考虑钢铁生产加工工序约束和设备能力约束的能力计划模型.同时从订单排产和作业计划的角度研究了钢铁生产各主要环节的生产计划方法和调度策略,及其整体上的相互关联.     

钢铁工业智能制造的集成优化

 钢铁工业智能制造的目的,是围绕钢铁流程功能,进行结构优化与程序优化,实现全流程动态有序、协同连续运行和多目标整体优化。介绍了钢厂结构优化和程序优化的主要内容和需要研发的关键技术,包括产品质量闭环管控、一体化计划调度、物质流能量流协同和多工序协调优化。提出了钢铁工业推进智能制造需要突破的一些共性问题和实施路径。     

钢铁企业绿色制造运行关键技术研究

为了促进钢铁企业经济效益与可持续发展效益的最大化,基于5层结构的钢铁企业绿色制造运行模式,对其中钢铁产品生命周期主线层的绿色工艺规划和钢铁清洁化生产等关键技术进行研究。重点分析了绿色工艺规划体系结构中的工艺路线、工艺方法、工艺装备、辅助物料以及工艺参数等规划内容,讨论了钢铁生产中高炉炼铁、转炉炼钢、连铸和轧钢4个阶段涉及到的资源消耗和环境影响问题,并提出了相应的解决方案。     

钢铁生产过程富余煤气动态优化分配模型

基于混合整数线性规划,以操作成本最小为目标函数建立了富余煤气优化分配模型.与前人的优化模型相比,本文模型选取了较短的时间步长,并考虑了锅炉权重因子及煤气柜权重因子对优化结果的影响.根据国内某钢铁企业生产数据进行计算,发现优化结果对煤气柜权重因子和锅炉权重因子敏感,因此合理确定煤气柜权重因子和锅炉权重因子十分重要.优化模拟计算与现场经验调度的结果相比,降低了煤气柜储气量波动,提高了锅炉45.9%的发电量,煤气系统运行稳定性增强.     

辽宁省重点钢铁企业碳排放与配额分配分析

钢铁行业能耗大、碳排放高,是碳交易市场建设的重要参与者。分析辽宁省重点钢铁企业的碳排放核查数据发现,2013—2017年辽宁省重点钢铁企业主营产品粗钢产量为5465.49～5876.37万t;辽宁省重点钢铁企业纳入碳排放权交易体系的碳排放总量为10046.39～12468.14万t,碳排放强度呈下降趋势。从碳排放类别看,化石燃料燃烧产生的碳排放量最多,占企业总排放量的80%以上,其次是净购入电力、热力使用产生的碳排放量,约占13%。从不同工序看,炼铁工序碳排放量最大,平均占比40.82%,且呈明显下降趋势,其他辅助工序碳排放呈大幅度上升趋势。企业碳排放总量和总能耗均与主营产品产量呈显著线性正相关关系。以2017年辽宁省钢铁行业碳排放量为基础,发现纳管的15家企业的配额总量约为10700.51万tCO₂,总体表现为配额盈余。     

制造执行系统在钢铁行业中的应用研究

结合我国钢铁企业发展的现状以及存在的问题,简要介绍了制造执行系统(MES)在钢铁行业中的应用.给出了MES的构成及功能,介绍了MES特点.说明建立钢铁行业管理信息化模型具有重要作用.