钢铁联合企业电力系统分析与优化研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文钢铁联合企业电力系统分析与优化研究作者姓名：马光宇指导教师：蔡九菊教授东北大学热能与环境工程研究所国家环境保护生态工业重点实验室申请学位级别：博士学科类别：工学学科专业名称：热能工程论文提交日期：2013年10月30日论文答辩日期：2013年12月27日学位授予日期：2014年01月’曰答辩委员会主席：陆钟武院士评阅人：东北大学2013年10月万方数据AThesisinThermalPowerEngineeringStudyonPowerSystemandOptimizationin

2、IntegratedIronandSteelCorporationByMaGuangyuSupervisor：ProfessorCaiJiujuNortheasternUniversityOctober2013万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢．=盎▲恧。学位做储繇弓增日期：2秒／多

3、、12、’口学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口学位论文作者签名：马砑签字日期：劢f弓、12、乡移两年口导师签名：冻抄筏‘签字日期：加／多．／≯、岁。万方数据东北大学博士学位论文摘要钢铁联合企业电力系统分析与优化研究摘要钢铁工业既是我国国民

4、经济的基础产业和工业化支撑产业，也是高耗能行业。电力作为钢铁生产中仅次于煤炭的重要能源之一，几乎涉及到钢铁生产工序的每一个环节，来源包括自发电和外购电两种。钢铁生产以高温冶炼、加工为主，伴生大量的余热余能及副产煤气资源。如何高效利用这部分资源产生电力，提高企业的自发电比例，同时提高主要用电设备的用电效率，降低用电消耗，是钢铁企业应对电力供应紧张局面的有效措施和降低生产成本的重要举措。以此为研究背景，本文系统地研究了我国长流程钢铁联合企业电力系统的生产工艺、消耗特点及其发展历程：建立了电力生产系统的投入产出模型，建立

5、了电力消耗系统的吨钢耗电成本模型以及建立钢铁企业电力系统决策平台；最后，以鞍钢本部和鞍钢鲅鱼圈为典型应用上述模型，提出了鞍钢电力系统优化方案及实施后的预期效果。主要研究内容如下：(1)根据多数钢铁联合企业长流程的特点，剖析了钢铁企业在利用余热余能、富余煤气及燃煤自备电厂发电方面的生产工艺、消耗特点及其发展历程。(2)建立了钢铁企业电力生产系统的电力投入产出模型，对鞍钢本部和鞍钢鲅鱼圈电力生产系统的燃料消耗、电力产品的能值和成本进行了详细的阐述。根据电力产品能值，提出了钢铁企业的最优发电原则：根据电力产品成本及外购电

6、价格，提出了钢铁企业的低成本用电方案：①在峰段及平段，应利用企业的自发电系统使其满负荷运行，保障燃煤电厂的发电负荷，发挥电力生产系统最大的发电能力，以降低外购电量；②在谷段，在保证余热余能和富余煤气发电机组满负荷发电的前提下，减少燃煤电厂的发电负荷，增加外购电量。(3)建立了吨钢电耗模型和吨钢电耗成本模型，以此为工具对鞍钢本部和鲅鱼圈的电力消耗系统进行对比分析，发现鞍钢本部的吨钢电耗及吨钢电耗成本指标分别较鞍钢鲅鱼圈高23％和36．7％。如果鞍钢本部不考虑冷轧工序，其吨钢电耗及吨钢电耗成本指标分别较鞍钢鲅鱼圈高7．

7、1％和20．6％。从降低吨钢电耗及其成本的角度，提出主要措施如下：①节约各工序的耗电量，主要是轧钢和能源加工与转换工序；②提高设备的电能利用效率，开展重点设备节电；③提高余热余能、富余煤气资源的发电效率，提高自发电比例。一TTT—万方数据东北大学博士学位论文摘要(4)以鞍钢作为我国传统钢铁联合企业的代表，系统分析了其近10年来电力系统随企业产能规模、加工深度和节能发电新技术进步的发展趋势。同时以2010年的生产数据为基础，对鞍钢本部和鲅鱼圈电力生产系统的发电情况进行了详细的论述，对鞍钢电力消耗系统进行分析，找出鞍钢

8、电力系统存在的主要问题：①发电系统的季节性不平衡。主要受北方气候的影响，供暖期大部分余热余能用来供暖，发电系统停止运行；②TRT发电技术受煤气温度、炉顶压力及煤气量的影响与先进钢铁企业相比差距较大；⑨高炉煤气泄露量偏高；④电力系统产消不平衡，外购电策略亟待完善。(5)根据鞍钢本部和鲅鱼圈生产现状，应用自行开发的钢铁企业电力系统决策平台，对我国典型钢铁联合企业