钢铁生产过程中物质流与能量流协同关系的研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文、钢铁生产过程中物质流与能量流协同关系的研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评审人：叶竹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硕士学科类别：工学热能工程2014年06月2014年07月文博董辉论文答辩日期：2014年06月答辩委员会主席：于庆波东北大学2014年6月万方数据AThesisinTherma隍E珏gin￡e难器gResearchonMaterialFlowandEnergyFlowSynergyRelationshipinSteelProducingPr

2、ocessByYeZhuSupervisor：ProfessorCaiJiujuNortheasternUniversityJune2014万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=匕腻。学位论文作者签名：叶勺1／／。日期：矽f咿6．砧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

3、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：·叫纱签字日期：功f够∥，形两年∥／导师签名：冻冰肯签字日期：咖／纭∥彩万方数据东北大学硕士学位论文摘要钢铁生产过程中物质流与能量流协同关系的研究摘要钢铁生产过程的节能降耗工作可归纳为三个方面：追求“资源效率"的物质流优化，追求“能源效率"能量流优化，以及物质流与能量流的协同优化。目前，前两个方面的研究工作已取得较好的成果，而关于物质流与能量流协同

4、关系的研究却较少。钢铁生产过程中的物质流与能量流之问存在着诸多的不协同现象，如：物质流长，能量流短；铁素产品流长，非产品流短；铁前各工序之间为冷衔接，而铁后各工序之问为热衔接；物质流与能量流时合时分，互不协同。为此，本文综合了冶金过程工程学、协同学和系统节能基础学科的知识，开展钢铁生产过程中物质流与能量流协同关系的研究，构建物质流与能量流的协同评价机制。本文的主要研究工作如下：(1)认识了钢铁生产过程动态．运行过程的物理本质从热力学角度上看：钢铁生产过程是一类开放的、非平衡的、不可逆的、由不同结构．功能的单元工序通过非线性耦合所构成的复杂系统，其动态运行过程的性质是耗散

5、过程。在生产过程中，物质流的有序化过程往往需要能量流的推动。物质流与能量流相互配合、相得益彰，产生“1+1>2”的效果即为协同效应。(2)辨识了物质流、能量流以及二者相互作用大系统的序参量由于企业各部门追求目标的差异，本文分别从“资源效率”优化、“能源效率”优化、“协同优化”的角度出发，通过分析辨识，确定了系统的序参量：对于物质流子系统，其序参量为吨产品外加废品流、废品率和废弃物循环率；对于能量流子系统，其序参量为单位产品供入能量流、单位产品余热余能生成量和余热余能回收率；对于物质流与能量流相互作用的大系统，其序参量为吨产品供入能量流、依附于产品的能量流、余热余能回收量

6、和连续化程度。(3)构建了物质流与能量流协同评价模型协同度为物质流和能量流表现出来的整体协调匹配程度。序参量对系统有序度或协同度具有正负两种功效。序参量贡献的大小用功效系数EC表示：当目标最满意时，EC=-I：当目标最差时，取EC=O。子系统的有序度OD或大系统的协同度SD被定义为各个序参量功效系数的线性加权。基于所建立的协同评价模型，本文提出了物质流或能量流边际有序度和边际协同度的概念，根据解析式，可清晰地看出各个序参量的变化对--III·-——万方数据东北大学硕士学位论文摘要子系统有序度或大系统协同度的影响。(4)分析了钢铁生产工艺的协同演化进程选取连铸与模铸、转炉

7、与平炉、热装热送等典型的演化过程，分别计算了各自的物质流有序度、能量流有序度以及物质流与能量流的协同度。结果显示，连铸工艺的物质流有序度为O．840，能量流有序度为O．374，物质流与能量流的协同度为0．452，分别优于模铸工艺的水平0．438，0．288和0．304。转炉工序的物质流有序度为O．840，能量流有序度为0．739，物质流与能量流的协同度为0．688，分别优于平炉工序的水平0．397，0．191和0．219。热装温度为1050"(2的物质流与能量流的协同度为0．954，分别优于热装温度为900℃、500℃的0．812、0．4