钢铁制造流程的能量流行为和能量流网络问题

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1、第2卷第1期工程研究——跨学科视野中的工程2(1)：卜42010年3月JOURNAL0FENG1NEERINGSTUDIESMar．，2010DoI：1O．3724／SP．J．1224．2010．00001钢铁制造流程的能量流行为和能量流网络问题殷瑞钰(钢铁研究总院，北京100081)摘要：为应对全球气候变化，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

2、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。关键词：钢铁制造流程：能量流行为：能量流网络中图分类号：TFO文献标识码：A文章编号：1674．4969(2010)01．0001．041引言质流(主要是铁素流)在能量流(主要是碳素流)的驱动下，按设定的“程序”，沿着特定的“流程网络”经过改革开放3O年的艰苦努力，中国钢铁工作动态一有序运行，是铁素物质流和碳素能量流在业用显著的发展业绩破解了西方学者早在20世全流程范围内形态演变的过程。作为一类开放系纪70年代提出的钢铁工业是“夕阳工业”的难题，证统，而且是远离平衡状态下的开

3、放系统，其运行要明了钢铁工业是基础工业，钢铁材料是必选材料。素是“流”、“程序”和“流程网络”，其目标是铁素物但钢铁工业仍然面临极具挑战性的命题，突出表质流和碳素能量流通过网络化整合与程序化集成，现在：“两高一资”(高消耗、高排放、资源依赖型)从相对“混沌”实现动态“有序”，特别通过相关信息问题尚未根本解决，钢铁生产所造成的环境负荷流的他组织作用对其进行调控，使之达到更高程度依然很重，将面临来自国际碳减排的巨大压力等。的动态一有序化，进而实现多目标优化。因此，应该这是中国钢铁工业未来可持续发展过程中不容回系统研究“流”、“运行程序”和“流程网络”的优化问避的新问题和必须尽早破解的战略难题。题。

4、钢铁界长期以来的研究工作主要侧重钢铁产品对钢铁制造流程物理本质和运行规律进行深制造功能，即偏重于对铁素物质流运行规律的研究，度剖析，可以促进钢厂充分发挥三个功能(钢铁产忽视对能量流行为、能量流网络的研究。实际上能品制造功能、能源转换功能、废弃物消纳一处理和量流也存在“流”、“程序”和网络问题，对此，有待再资源化功能)[1-2]，并化解发展进程中的某些制约深入开展研究工作。因素，进而实现生态化转型。当钢铁制造流程中铁素物质流的运行规则(包2对钢铁制造流程物理本质和运行规律的括“流”、“运行程序”和“流程网络”)确定后，若各再认识个“节点”(如工序、装置等)输入和输出的能量之间钢铁制造流程动态运行

5、的物理本质是】：物存在总量或能级的差别，这种差别即是节能潜力。收稿日期：2OlO-Ol一14；修回日期：2o10-02—05作者简介：殷瑞钰(1935一)，男，江苏苏州人，教授级高级工程师，中国工程院院士，研究方向为钢铁冶金、工程管理与工程哲学等。E-mail：yuanwu@cisri．corn．ca2工程研究——跨学科视野中的工程，2(1)：卜4(2010)在追求铁素物质流和碳素能量流动态．有序运行因此应成为新技术背景下钢厂节能降耗的切人点。过程中，特别是在能量流的有序化运行、网络化4建立大时空尺度动态一有序化的用能新回收利用过程中，有可能引发钢铁制造流程整体理念技术的再提升。基于以上认识，

6、可以对新建钢厂的总图布置、钢铁制造流程整体水平的再提升，必须跨越主要工艺路线的确定、关键工序／装备新技术的采涉及个别冶金反应或个别物理相变机制的“点空用及能源系统的控制等提出指导性原则，也可结间”科学问题和装置／工序的“场空间”科学问题的合大量现有钢厂的实际运行状况，发现制约钢厂门槛，深入研究钢铁制造流程的“流空间”科学问三个功能充分发挥的关键环节，提出持续改进的题。在此前提下，应建立钢厂在全流程中大时一措施和步骤。空尺度条件下的优化用能新理念，与构建铁素物质流网络相似，构建起能量流网络的模型，其网3现实存在问题与改进方向络边界的上游可延伸到原燃料的预处理，其下游长期以来，在追求钢材数量和质量

7、过程中，钢应扩展到钢材的使用、报废、回收与再资源化等。铁领域的研究主要围绕铁素物质流的优化而开在钢材制造过程中，须按铁素物质流和碳素能量展，为获得满足用户要求的钢铁产品，业内已积流时合时分的行为特点，通过物质流、能量流的累了丰富经验。一些钢厂已基本实现了铁素物质网络化整合，集成构建动态一有序运行程序，提高流从“混沌”到相对“有序”的转变，满足钢铁产品流程本身的自组织化程度，从中获取并加工相关制造单