钢铁企业技术气体系统供需及优化调配问题的研究

摘要

在钢铁企业中,能源成本占企业生产成本的三分之一左右,近年来在能源紧缺环境下,能源成本还有增长的势头。要降低能源成本,必须从生产、转换、输配、缓冲、消耗等环节全面考虑；既要提高一次能源使用效率,也要增加二次能源综合利用率,并最大可能地回收利用副产能源；充分认识能源流量特点,掌握各设备能源消耗特性,才能对能源进行正确预测、优化和调配。
　　 本文对技术气体系统进行了详细分析,技术气体主要包括氧气、氮气、氩气,他们是钢铁企业生产的必须能源介质,生产技术气体需要耗费大量的电能,国内很多钢铁企业在技术气体使用方面,由于瞬时产消不平衡,都存在不同程度的放散或临时供应不足,技术气体的优化调配对钢铁企业节能降耗意义明显；本文全面研究了技术气体系统的生产、输配、缓冲和消耗单元特性,以实现对系统的控制。
　　 目前国内对技术气体的全面优化调配工作很少,主要是对氧气的调配,并且大都关注氧气静态平衡,并不能真正实现动态调配；本文首先分析了空分系统的生产特点,再对各消耗单元用气规律和趋势进行总结,建立各工序预测及计算模型,根据能量流信息网络模型集成思想,按一定的顺序执行各模型计算,最后根据结果执行调配模型,实现动态调配。文章最后根据某大型钢铁企业的相关数据,进行了模型验证及仿真实现,在一定范围内达到了不错的效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 钢铁企业能源仿真及技术气体系统优化调配问题研究状况

1.3 论文内容及结构

第二章 钢铁企业能源仿真及技术气体系统解析

2.1 钢铁企业能源管理及仿真说明

2.1.1 钢铁企业能源管理中心及能源管理系统概况

2.1.2 钢铁企业能量流网络信息模型及调控思想

2.1.2 技术气体子系统能量流网络信息模型

2.2 钢铁企业技术气体系统简介

2.3 技术气体发生单元

2.3.1 空分解析

2.3.2 空分设备发展趋势

2.4 技术气体消耗单元

2.4.1 炼铁车间技术气体消耗分析

2.4.2 炼钢车间技术气体消耗分析

2.4.3 轧钢技术气体消耗分析

2.4.4 其他用户技术气体消耗分析

2.5 气体存储及缓冲单元

2.5.1 管网和储罐简析

2.5.2 液态产品及蒸发简析

2.6 本章小结

第三章 基于某大型钢铁企业的氧气供需及调配模型的建立

3.1 氧气放散分析

3.1.1 氧气消耗不均衡

3.1.2 调度信息及手段相对滞后

3.1.3 缓冲调节能力不足

3.1.4 空分设备缺陷

3.2 氧气发生及缓冲单元动态模型建立

3.2.1 制氧系统氧气供应流量模型

3.2.2 氧气管网系统存储量模型

3.3 氧气消耗单元消耗模型建立

3.3.1 高炉富氧氧气消耗流量模型

3.3.2 炼钢氧气消耗流量模型

3.3.3 连铸氧气消耗流量模型

3.3.4 其他用户消耗流量模型

3.4 直接用户氧气耗电量计算模型

3.5 氮气和氩气对氧气的影响调配模型

3.6 分配及可缓冲氧气模型

3.7 氧气放散及外销调配模型

3.8 本章小结

第四章 仿真平台的设计及仿真实验

4.1 实验平台的设计

4.1.1 结构设计

4.1.2 数据库设计

4.2 部分情况仿真实验

4.2.1 某钢铁企业技术气体涉及的设备分析

4.2.2 某钢厂正常生产工况仿真

4.2.3 某钢厂炼钢波动工况仿真

4.2.4 某钢厂1#高炉停检工况仿真实验

4.2.5 某钢厂2#高炉减产工况仿真实验

4.2.6 某钢厂轧钢波动影响模型仿真实验

4.3.本章小结

第五章 总结与展望

5.1 研究总结

5.2 研究展望

参考文献

附录

致谢