钢铁生产能耗评估指标分析
时间：2021-01-29 00:00:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：钢铁生产过程作为一个集高温、离散以及连续混合等为一体的物理化学过程，多因素、多工位、非线性、多工序以及强祸合是其典型特点。而高能耗则是其生产中面临的最主要问题，因而开展节能工作不仅是节约钢铁生产成本的有力保证，也是实现钢铁低碳加工的重要步骤。在钢铁的生产进程中，生产调度优化后能够有效降低能耗，提升钢铁产品的质量，加速生产。同时通过在线检测可及时发现问题并排除，避免浪费的发生。文章对钢铁生产能耗相关内容进行分析和谈好，为企业挖掘节能潜力、探寻低能效生产环节提供了参考。
关键词：钢铁生产；能耗特点；影响因素；优化策略
1 钢铁生产能耗的特征分析
钢铁生产厂是一个过程型的工业系统，其包含众多过程单元，每个过程单元都具有特定的功能，通过各个过程单元内部的物质及能量实现转化，进而进行单元间的输送以及存储完成加工处理。其能耗具有下述特点：（1）能源结构较为复杂。钢厂规模的扩大涉及到许多工序，能源结构十分复杂，有煤炭和天然气这类的一次能源，也有电力、燃油、回收的煤气、蒸汽等二次能源。我国当前的主要能源为煤炭、電力，相对来说天然气、石油这类转化率比较高的能源利用的较少。氧气、水、压缩空气、氢气、蒸汽等要素是钢铁生产所必备的，因而也被计入到生产能耗的统计中了。（2）供能的形式多样。正常情况下，一次能源以及一些原辅材料都是通过外购而获得的，二次能源则是通过外购或回收生产余能获得，且耗能工质的提供多数是来源于辅助生产工序。各个生产工序之间是相互联系的关系，前一工序在提供原料给后一工序时，转入一些能量。高炉、焦炉这类工序不仅是生产中的用能设备，更是能源产生装置，整个钢厂都能使用的煤气就来源于这些工序。（3）影响因素多而杂。钢铁生产中的场内能源系统是由于各种能源的相互交织。其主要包括能源转化系统、能源利用系统、能源回收系统、能源存储系统等。能源是一个钢铁厂得以正常运行的关键性因素，工序布局、能源系统的管理、生产运行等都会不同程度影响能源消耗。
2 能耗影响因素分析
2.1 钢铁厂的规模与内部技术设备的影响
生产规模与技术设备这两个因素直接对钢铁企业的内部能耗水平产生影响。一些小规模企业，其技术设备的水平比较低，且设备普遍不具有大型化的特点，因而更容易出现能耗高的的现象。就我国的钢铁企业来说，总体上生产规模都比较小，绝大多数的企业都低于500万t。此外，国内设备的能耗量相较于国际先进设备水平存在非常大的差距。
2.2 生产工艺的发展程度
近些年来，高炉精料、造泡沫渣、富氧喷煤等先进技术不断改善了钢厂能源结构、工序物料的条件、操作水平等，实质上优化了物质流和能量流等因素在生产中的效果，有效降低了工序能耗。实现钢铁高效生产的基础性因素就是工艺技术，对各个工序运行中所产生的“无效时间”以及“温降”等开展精准的管控工作，尽可能的从源头降低能耗。
2.3 生产布局是否具有合理性
一个企业的生产布局对其自身的发展来说是非常重要的。不仅决定着企业内部的生产流程具有紧凑性、连续性与否，还对钢铁企业厂内的运输距离、方式、能耗等都产生着决定性的作用。工艺流程在其发展中逐渐为企业生产布局增加了新的特点，其中表现最为明显的就是高炉和转炉之间的布置，此二者布局遵循着两者间距离尽量短的发展趋势。尽可能通过缩减盛铁水的容器数量及种类，达到铁水高速、精准、高温的兑入转炉中。
3 层次化多级能耗指标体系
3.1 吨材能耗
吨材能耗是指统计期内企业为生产单位钢材产品所消耗的能源量，其计算公式为：吨材能耗=消耗能源量/钢材产量。要准确计算吨材能耗，并且使其尽量具有可比性，应注意以下几点：（1）明确能源统计口径根据现代联合钢铁企业的特征，吨材能耗的能源统计范围应包括原料储运、焦化、烧结、球团、炼铁、炼钢、精炼、连铸、热轧和冷轧等主体工序，还应包括能源介质制备和转化、厂内运输和企业亏损等辅助生产环节。矿石采选、碳素材料、耐火材料、铁合金以及副产品制备等环节可分开单独进行能耗考核，以避免指标计算的复杂性。（2）区分工艺流程将长、短流程炼钢分开评价，避免工艺流程造成的差异。此外，如果部分企业不符合统计范围规定的工序，则借鉴吨钢可比能耗的“配套”思想，采取多扣少补的原则。（3）将钢材进行合理分类吨材能耗需要针对每一类钢材进行比较，因此需要先将钢材按种类进行合理划分。由于钢材品种繁多，性质各异，划分时需要把握合适的度，既要避免划分过细造成能耗统计困难，操作性差，也要避免划分过粗造成品种变化大，可比性差。吨材能耗可以有效避免以中间产品（钢）为计算单位的局限性，消除产品结构差异造成的影响，相对于吨钢综合能耗和吨钢可比能耗更具可比性；其分类化的思想，也更有利于能源的精细化管理和节能潜力的挖掘。但是，由于现场不同种类的钢材是连续生产，要将每一类钢材所消耗的能源数据进行采集并提取分析有很大的难度，需依赖于现场能源数据采集和处理系统的发展。
3.2 修正工序能耗
在计算修正的工序能耗时，为增强可比性，应保证其科学性和合理性：（1）应该对工序界面进行明确细化，采用标准统一的统计口径；（2）根据“模块化”思想，将钢铁生产全流程划分成不同的“工序模块”，各工序之间要实现无缝连接，不能有遗漏或重复的内容，可根据吨材能耗计算需要进行组装或拆分；（3）将转炉炼钢、电炉炼钢、精炼、连铸、热轧、冷轧等划分成单独的工序模块，同时需增加能源介质制备和转化等公共辅助工序。
3.3 重要耗能单元能耗
在寻找低能效环节、挖掘节能潜力时，工序依旧是一个较粗的单元，要使能耗问题进一步凸显，就需要关注重点耗能过程和设备，即重要耗能单元。以炼铁工序为例，通常包含了高炉本体、热风炉、鼓风机、供上料系统、喷煤系统、煤气净化系统、TRT、除尘系统和渣处理系统等单元，即使发现炼铁工序能耗过高，也难以确定能耗过高的具体环节。因此，有必要针对高炉本体、热风炉等重点耗能设备建立能耗指标，通过此类指标的分析，可缩小问题存在范围，有利于问题的准确定位和最终解决。
3.4 影响能耗关键因子
在分析重要耗能单元能耗的基础上，为了使能耗问题更加细化和具体化，应确定影响重要耗能单元能耗的主要指标。通过这些影响能耗关键因子的比较分析，可找出问题发生的具体原因和症结所在，并提出具有针对性的改进措施，这也是能耗评估最终的目标。以高炉本体为例，影响其能耗的因素有焦比、直接还原度、煤气利用率、风量、风温等，一旦高炉本体能耗过高，这些影响因素中必然出现异常指标，据此便可追根溯源。但是，要建立准确、系统的影响能耗关键因子指标体系，需要进行大量的研究、总结和归纳工作，这些工作的完成既是对现有指标体系的完善和补充，也是实现能耗评估精细化并指导企业采取节能措施的关键所在。
4 结语
综上所述，我国的钢铁工业发展的势头异常强大，与此同时，其能耗量也迅速提升。通过分析能耗可对钢铁生产能耗趋势有较为准确的把握，对能源储存量进行严格控制，从而减少浪费现象，提高钢铁企业的竞争力与经济效益。
参考文献：
[1] 董人菘.钢铁生产过程能耗预测与调度优化研究[D].昆明理工大学，2014.
[2] 李培静.钢铁企业能耗分析评价与预测[D].东北大学，2012.
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