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1、关于钢铁制造流程能量流及其网络问题的研究关于钢铁制造流程能量流及其网络问题的研究蔡九菊东北大学引言〔‘〕。,现代钢铁联合企业是复杂的铁一煤化工过程及其深加工系统其中含铁等原料经过多道生产工。这些含铁物料沿着产,。序从天然铁矿到钢铁产品品生命周期的轨迹流动形成物质流铁素流是物质流的、、。主要表现形式含碳等能源经过加工转换改质等若干环节从一次能源到能源产品这些含碳能源沿着、、、、,。。转换使用回收再使用直至排放的路径流动形成能量流碳素流是能量流的主要表现形式把钢铁制造流程抽象为铁素物质流的输人一输出、碳素能量流的输人一输出,以及物质流一能量流的协同作用过程,有利于充分发挥现代
2、钢铁联合企业的产品制造功能、能源转换功能及其对废弃物的消纳处理功能,有利、、口。,于进一步挖掘节能降耗减排的潜力并寻求新的突破实践表明物质流和能量流是钢铁制“”,,造流程的两个轮子它们既独立又相互关联相辅相成地从两个方面共同左右着钢铁企业的资源效、。率能源效率的高低以及对环境的影响程度长期以来,有关钢铁领域的研究命题大多是围绕铁素物质流的紧凑化和连续化展开的,对钢铁制造流程中能源转换、能量流和能量流网络等问题,研究甚少对钢铁生产过程,在过剩能量推动下,在开放的和远离平衡态的非平衡区域可以形成新的有序结构〔〕,认识不足。研究这些问题,有助于实现钢铁生产系统能量流的网络化、信
3、息化和智能化,有利于充分发挥钢铁企业能源管理中心的作用,推动钢铁工业节。能减排工作进人新的发展阶段关于能源有效利用程度的评价指标及其分析方法热效率和效率不宜作为评价设备过程系统能源利用水平的统一判据、、,,就能源转换使用回收装置过程而言对其热力学完善程度或能源有效利用水平的评价通常采“”,。用效率这一指标即装置过程所获得的有效能与其耗费的能之比仅从热力学第一定律的能量守恒,“”观点来评价同一类设备的能量有效利用程度时多采用热效率指标仅从热力学第二定律的能量贬,“”值的观点来评价各类设备的热力学完善程度时多采用热效率指标评价不同种类的热工设备过程,“”,。,刀的能耗水平时应
4、采用产品能耗指标即生产单位产品所消耗能源的多少其中热效率是指被利用的能量与消耗的能量在数量上的比值,不考究输人一输出装置的能量流在质量上的差异。效率刀。是指被利用或收益的生产过程得以进行的推动力与支付或耗费的之比,用来衡量装置过程中。。,一的利用程度或装置的热力学完善程度热效率与效率有着本质的不同效率以为基准只考察输人输出装置的能量流中的有多少得到了利用,不顾及所消耗能源数量的多少。热效率只计能源的数量,不管能源。,、、品质的高低就能源转换设备而言热效率效率产品能耗这三个指标的评价结果在多数情况下是一致的相反,对工艺性热工设备或过程而言,受生产工艺和热工制度的影响,上述三
5、个评价指标的分析结果时常是矛盾的。,,当物料采用冷料例如考核同一座连续式轧钢加热炉的能源有效利用水平℃装炉时,炉子的热效率有可能很高,可是它的单位产品燃耗也高,这座炉子还有很大的节能潜力如果采用热料℃装炉,炉子的热效率将会降到很低的水平,此时它的单位产品燃耗指标可能十分先进,说明进一步节能的潜力。由此可见,,热已经很小了评定不同种类的用能设备过程的能源有效利用水平、。效率指标效率指标有些时候并不是一个统一的和很合理的尺度第七届中国钢铁年会论文集毋庸置疑,钢铁企业的能源系统是由一次能源、二次能源、能源输送设备以及各种热工设备或装置组成的。其中,热工设备或装置按能量流的性质和
6、工艺任务的不同可分为四类能源的转换装置、能源的使、、。,用装置余热余能的回收装置剩余能源的缓冲装置如前所述既然这些单体的设备或装置的能源利用“”“”,水平都不能统一地用热效率或效率指标来评判那么用这两个指标去评价整个能源系统或能量。流网络的能量有效利用水平就更不合适了由于热效率与效率在不同类的热工设备之间或在同一类设备的不同工况条件下缺乏可比性,考虑单体设备的热力学完善性与它所在更大系统的能源利用合理性是不同性,“”。刀。质的两个概念为此本文提出能源效率评价指标能源效率系指单位能源所能生产的产品,““”。,量对能源系统可简称系统能效,’对生产工序可简称工序能效其中的产品量
7、系指统计期内设备过程系统所生产的中间产品或最终产品或大宗产品的实物产量,也可以取其价值量其中的能源量,系指统计期内一次能源的消耗量,即各种能源的实物消耗量与其能值,以标准煤表示。马的乘积之和“”“”,“”一尽管系统能效指标仍然冠以效率的称谓但其数值的大小却不是通常效率意义下的在,。,“”之间而是越大越好各种能源的能值也不等同于现有的能源折算标准煤系数如电力的折算系数,,、、取“很不科学而是定义为能源在其生产转换改质和传输过程中所消耗的能源总〔〕。“”,量由于能源效率指标只涉及钢铁制造流程中的物质流和能量流各种能源介质的能值只依
