钢铁企业工艺加热设备能效评估系统研究与开发

摘要

我国钢铁企业工艺加热设备的炉型结构和产能特点多种多样，更有一部分设备是陈旧老化的，这使得整体设备的能源利用效率不高，其中存在着很大程度的能源浪费。由于缺少简便有效的科学评估体系，目前我国的大部分钢铁企业对于其工艺加热设备还普遍停留在间断性的被动评估阶段。鉴于我国严峻的能源形势和工艺加热设备不太乐观的能效现状，研究如何对这些设备的能效水平进行快速准确的评估，并建立科学完善的能效评估体系，从而及时地为节能工作提供正确的决策参考，将具有重要的理论意义和应用价值。
　　针对钢铁企业工艺加热设备的能效评估工作，本文采用热平衡和(炯)平衡分析理论对其进行了能量平衡建模，并在能效评估指标、能效计算方法、能效结果对标、参数敏感性分析和误差处理方法等诸多方面进行了大量研究，同时做了实例分析和系统开发工作以将理论方法应用到实践中。
　　首先，本文系统介绍了工艺加热设备的结构原理及分类，提出了多角度的综合能效指标，并在此基础上探讨了能量平衡模型的建立方法，为进一步研究综合能效评估方法提供了思路和策略引导。
　　其次，在确立了能效评估目标后，在一定的约束条件下，按照热、(炯)平衡综合分析思路，建立起了一套综合的能效评估方法。该方法中包含热平衡和(炯)平衡能效计算模型、评估指标的计算方法以及能效对标策略。其中，针对工艺加热设备能效计算模型中公式复杂、参数繁多的情况，本文采用基于神经网络的平均影响值方法进行参数敏感性分析及筛选，以提高计算的时效性，同时为了保证计算的准确性，提出了针对性的误差分析和处理方法。最后，给出了能效评估工作的整体执行方案。
　　再次，为了验证理论方法的实用性，文本选择以非常具有代表性的北方某钢铁厂中厚板加热炉为评估对象，按照之前提出的能效评估执行方案对其能效状态进行了实例评测。结果分析表明，基于热(炯)分析的综合能效评估方法同时具备良好的时效性和准确性，能够提供正确的决策支持。
　　最后，为方便钢铁企业用户对其工艺加热设备的能效水平进行及时有效的评估，本文参照前面所提出的能效评估方法与所进行的实例分析，设计和开发了针对钢铁企业工艺加热设备的自动化能效评估系统，并从系统设计、功能实现和运行测试等三个方面进行了介绍。

目录

声明

摘要

符号说明与缩略词注释

第一章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 课题相关的研究现状

1．2．1 评估方法的研究现状

1．2．2 评估工具的开发现状

1．3 现存的主要问题

1．4 本文的研究思路

1．5 本文的章节安排

第二章 工艺加热设备概述及其能效评估思路

2．1 工艺加热设备的分类及原理

2．1．1 设备类型及应用场景

2．1．2 设备结构和工作原理

2．2 工艺加热设备的能效指标选取

2．2．1 热效率和热损率

2．2．2 (火用)效率和(火用)损率

2．2．3 技术经济性指标

2．3 工艺加热设备的能量平衡模型

2．3．1 热平衡和(火用)平衡模型分析

2．3．2 不同形式的能量平衡对比

2．4 本章小结

第三章 工艺加热设备综合能效评估方法

3．1 能量平衡分析模型

3．1．1 热平衡模型

3．1．2 (火用)平衡模型

3．2 能效指标计算方法

3．2．1 热效率和热损率计算

3．2．2 (火用)效率和(火用)损率计算

3．2．3 吨钢可比能耗值计算

3．2．4 烟气回收利用率计算

3．3 能效数据对标方案

3．3．1 能效数据对标类型

3．3．2 标杆分析及对标方案

3．4 参数敏感性分析及筛选

3．4．1 两种敏感性分析法对比

3．4．2 神经网络法的算法实现

3．5 测算误差分析及处理

3．5．1 误差的类型分析

3．5．2 实际误差的处理方法

3．6 能效评估执行方案

3．7 本章小结

第四章 工艺加热设备能效评估实例分析

4．1 评估背景分析

4．2 钢铁企业中厚板加热炉评估实例分析

4．2．1 实例设备概况

4．2．2 能量平衡模型适配与优化

4．2．3 能效参数筛选

4．2．4 参数采集及测算

4．2．5 能效指标计算及对标

4．2．6 数据综合分析

4．3 本章小结

第五章 工艺加热设备能效评估系统设计与开发

5．1 系统整体设计

5．1．1 框架结构

5．1．2 功能结构

5．1．3 处理流程

5．2 系统功能实现

5．2．1 任务管理

5．2．2 数据处理

5．2．3 能效计算

5．2．4 综合评估

5．2．5 报告输出

5．3 系统运行测试

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文的工作总结

6．2 研究工作展望

附录

附录A 能效计算参数选用表

附录B 敏感性分析部分代码

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的项目及培训