（热能工程专业论文）本溪钢铁集团有限责任公司能源审计.pdf

厶：0 上 - am a s t e r st h e s i si nt h e r m a l e n g i n e e r i n g b e n x ii r o na n ds t e e lg r o u p e n e r g y a u d i t b yz h a n g k u n s u p e r v i s o r ：v i c e - p r o f e s s o rz h a n gw e i j t m n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y m a r c h2 0 0 8 ， ，厂 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，不包含其他人已经发表或撰写过 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已在论文中作了明确的说明并表示谢 ：正 恧。 学位论文作者签名：张琨 日期：2 0 0 8 年3 月 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。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： ) i 签字日期： 导师签名： 签字日期： 、一ir- a j ： ， 1一 _ 东北大学硕士学位论文摘要 本溪钢铁( 集团) 有限责任公司能源审计 摘要 钢铁产业是国民经济的重要基础产业，也是消耗资源型行业。随着近年我国钢铁产 业的迅速扩增，增产与节能的矛盾更加突出，节约能源是钢铁企业可持续发展的必由之 路。2 0 0 6 年4 月3 0 日，国家发改委决定在重点耗能行业开展千家企业节能行动，对重 点耗能企业进行能源审计。本文就是在完成本溪钢铁( 集团) 有限责任公司能源审计项 目的基础上形成的。论文给出了本溪钢铁( 集团) 有限责任公司能源审计的主要章节， 同时介绍了在能源审计过程中所融入的新方法和新内容。即根据审计的要求对本钢及所 属二级厂矿用能状况进行了全面仔细普查；对企业8 0 以上的重点耗能设备进行了能量 平衡的测试及分析；结合企业现有条件分析了企业在能源利用上存在的问题和所具有的 节能潜力，明确了节能方向。 运用系统节能的思想和理论，对本钢实际生产中的能耗和物流进行了分析。文中采 用关于能耗的基准物流图法，分析了当钢铁生产流程中的实际物流图偏离基准物流图 时，物流对能耗的影响。根据统计计算，构筑了本钢2 0 0 5 年基准物流图和实际物流图。 通过基准物流图与实际物流图的对比计算和分析，得出由于实际物流图偏离基准物流图 而造成的能源浪费是3 7 7 3 8 8 吨标准煤，工序能耗的变化对实际能耗与基准能耗偏差的影 响量起主要作用。 最后针对本钢在能源利用上存在的问题，提出了本钢“十一五”节能项目，并对本钢 2 0 1 0 年的工序能耗和吨钢综合能耗进行了预测。 关键词：能源审计系统节能工序能耗吨钢综合能耗能量平衡 n t l _ 一 1 - 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t b e n x ii r o na n ds t e e lg r o u pe n e r g ya u d i t a bs t r a c t t h es t e e li n d u s t r yi st h eb a s i ci n d u s t r yo fn a t i o n a le c o n o m y a l o n gw i t ht h ee x p a n s i o no f t h es t e e li n d u s t r y , t h ec o n t r a d i c t i o nw i t ht h ei n c r e a s eo fp r o d u c t i o na n de n e r g ys a v i n gi s b e c o m i n gm o r ea c u t e n a t i o n a ld e v e l o p m e n ta n dp l a n n i n gc o m m i s s i o nd e c i d e dt oc a r r yo u t e n e r g y - s a v i n ga c t i o no nk e ye n e r g yc o n s u m p t i o ni n d u s t r yi n2 0 0 6 t h i sp a p e ri sb a s e do nt h e p r o j e e to fb e n x ii r o na n ds t e e lg r o u pe n e r g ya u d i t t h ep r o g r a mo fe n e r g ys a v i n gi sm a d e a c c o r d i n gt ot h es i t u a t i o no fb e n x ii r o na n ds t e e lg r o u pi nt h i sp a p e r t h es t a t u so fe n e r g y u t i l i z a t i o nh a sb e e ns y s t e m a t i c a l l yi n v e s t i g a t e da c c o r d i n gt ot h ea u d i tr u l e s ，a n dm o r et h a n 8 0 m a i ne n e r g y - h a r n e s s i n ge q u i p m e n th a v eb e e nd o n et h ee n e r g y b a l a n c et e s t a l s o ，t h e p o t e n t i a lo fe n e r g ys a v i n gu n d e rt h ec u r r e n tc o n d i t i o nw a sf i g u r e do u t b a s e do nt h et h e o r yo fe n e r g ys a v i n ga n dm e t a l l u r g i c a lp r o c e s se n g i n e e r i n g ，t h e d i s s e r t a t i o na n a l y z e dt h ei n f l u e n c eo fm a t e r i a lf l o wo ne n e r g yi n t e n s i t y i no r d e rt oa n a l y z e t h er e l a t i o nb e t w e e nm a t e r i a lf l o wa n de n e r g yi n t e n s i t yw h e nt h ep r a c t i c a lm a t e r i a lf l o w d i a g r a md e v i a t e d 舶mt h es t a n d a r d m a t e r i a lf l o wd i a g r a m ，t h es t a n d a r d m a t e r i a l f l o w d i a g r a mm e t h o dw a sa d o p t e d b yt h ec a l c u l a t i o n sa n da n a l y s i so nt h ed i f f e r e n c eb e t w e e nt h e s t a n d a r dm a t e r i a lf l o wd i a g r a ma n dt h ep r a c t i c a lm a t e r i a lf l o wd i a g r a m , d u et ot h ed e v i a t i o n s ， t h ea m o u n to fw a s t e de n e r g yw a s3 7 7 3 8 8t o n so fs t a n d a r dc o a l ，a n dt h em a i nr e a s o no fh i g h e n e r g yc o n s u m p t i o np e r t o no fs t e e li st h ec h a n g e so f p r o c e s se n e r g yc o n s u m p t i o n t ot h ei s s u eo fe n e r g yu t i l i z a t i o n , t h ee n e r g y - s a v i n gp r o p o s a l su n d e rt h ec u r r e n t c o n d i t i o nw e r ep r o p o s e d p r o c e s se n e r g yc o n s u m p t i o na n de n e r g yc o n s u m p t i o np e rt o no f s t e e li n2 010w e r ef o r e c a s t e d k e yw o r d s ：e n e r g ya u d i t ，s y s t e m a t i ce n e r g yc o n s e r v a t i o n ，p r o c e s se n e r g yi n t e n s i t y , c o m p r e h e n s i v ee n e r g yc o n s u m p t i o no fp e rt o ns t e e l ，e n e r g yb a l a n c e i i i 一 目 录 目录 i i i i i i 1 1 的新起点。1 1 1 2 面临的主要问题和挑战：2 1 1 32 0 1 0 年能源消费规划。2 1 1 4 能源政策3 1 2 我国能源审计工作的发展3 1 3 我国钢铁行业能源形势4 1 3 1 钢铁行业近年发展。4 1 3 2 钢铁行业开展能源审计工作后取得的成绩5 1 3 3 我国钢铁行业目前存在的问题5 1 3 4 我国钢铁行业发展方向。6 1 4 论文结构和研究内容6 1 4 1 论文要解决的问题。6 1 4 2 论文主要工作和内容7 1 4 3 论文结构7 第2 章钢铁企业节能指导思想9 2 1 钢铁企业系统节能理论简介9 2 1 1 钢铁企业系统节能理论的发展9 2 1 2 钢铁企业系统节能研究的内容1 2 2 1 3 钢铁企业系统节能研究的方法1 2 2 2 物流对能耗影响及分析1 4 2 2 1 钢铁生产流程。1 4 2 2 2 钢铁生产流程的物流图。1 4 2 2 3 偏离基准物流图的情况及其对能耗的影响1 6 2 2 4 钢铁生产流程的实际铁流图1 9 2 2 5 本钢物流图及其能耗分析1 9 东北大学硕士学位论文 2 3 小结2l 第3 章本钢用能水平的分析研究2 3 3 1 本钢概况2 3 3 1 1 本钢简介2 3 3 1 2 主要产品产量及质量、。2 3 3 1 3 主要生产工艺2 4 3 2 本钢能源利用状况2 4 3 2 1 能源消费结构。2 4 3 2 2 能源收支情况2 7 3 2 3 能源消费流向。2 8 3 3 能耗指标核算与评价3 2 3 3 1 产品产量的核定3 2 3 3 2 能耗指标的计算与分析3 2 3 3 3 企业产值能耗指标与能源成本计算分析3 4 3 4 节能量计算3 4 3 5 本钢能源管理系统3 5 3 5 1 本钢能源管理状况3 5 3 5 2 本钢能源计量管理状况3 5 3 5 3 本钢能源统计管理状况3 6 3 6 影响能耗指标变化的因素3 6 3 6 1 能源管理3 7 3 6 2 能源结构3 7 3 6 3 生产工艺结构3 7 第4 章本钢节能潜力分析和节能建议4 1 4 1 本钢节能潜力分析4 1 4 1 1 主要能耗指标对比4 1 4 1 2 主要技术指标对比( 炼钢前各工序) 4 2 4 1 3 节能措施( 余热、余压回收利用) 分析对比4 3 4 2 各生产工序能源利用存在的问题及潜力4 3 4 2 1 主要工序节能潜力分析4 3 4 2 2 各工序( 分厂) 节能潜力汇总4 8 4 3 节能技改措施的原则5 0 v 东北大学硕士学位论文目 录 4 4 “十一五”节能技改建议项目5l 4 5 本钢节能后效果分析5 8 第5 章结论5 9 参考文献61 致谢6 5 v i 。 ， 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 选题背景 2 0 0 6 年4 月7 日，国家发展改革委、国家能源办、国家统计局、国家质检总局、国 务院国资委下发通知，决定从2 0 0 6 年4 月开始，在钢铁、有色、煤炭、电力、石油石 化、化工、建材、纺织、造纸等9 个重点耗能行业组织开展千家企业节能行动。按照国 家发改委等部门公布的关于印发千家企业节能行动实施方案的通知( 发改环资 2 0 0 6 1 5 7 1 号) 的文件要求，为全面了解本溪钢铁( 集团) 有限责任公司的能源管理水 平及用能状况、排查在能源利用方面存在的问题和薄弱环节、挖掘节能潜力、寻找节能 方向、降低能源消耗和生产成本、提高企业经济效益，本溪钢铁( 集团) 有限责任公司 委托东北大学能源审计组于2 0 0 7 年5 月2 0 0 7 年8 月对该公司进行了能源审计。 1 1 我国能源形势 1 1 1 能源发展的新起点 “十五”时期，我国能源发展成就显著，基本满足了国民经济和社会发展的需要，为 “十一五”及更长时期的发展奠定了坚实基础。面向未来，我国能源工业站在新的历史起 点上。 、 2 0 0 5 年，我国一次能源生产总量2 0 6 亿吨标准煤，消费总量2 2 5 亿吨标准煤，分 别占全球的1 3 7 和1 4 8 t 1 1 ，是世界第二能源生产和消费大国。煤炭产量突破2 2 亿吨， 发挥了重要的支撑作用。石油天然气产量稳步增长，西气东输工程顺利建成，塔里木、 准噶尔、鄂尔多斯等西部油气田开发取得重要进展。发电装机容量超过5 亿千瓦，实现 了跨越式发展，电力供应紧张状况明显缓和( 见表1 1 ) 。 表1 1 “十五”期间能源发展主要指标 t a b l e l 1 e n e r g yt a r g e t so f c h i n ai n t e nf i v e - y e a rp l a n 指标 单位2 0 0 0 年 2 0 0 5 年“十五”平均增长( ) 一次能源生产总量亿吨标准煤 1 2 9 02 0 5 99 8 2 其中：原煤亿吨 1 2 9 92 2 0 51 1 1 6 石油亿吨 1 6 31 8 l2 1 2 1 - 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 续表1 1 注：数据来源为国家统计局和行业协会统计资料。 1 1 2 面临的主要问题和挑战 “十一五”是全面建设小康社会的关键时期，新时期新阶段能源发展既有新的机遇， 也面临更为严峻的挑战。我国能源资源总量比较丰富，但人均占有量较低，特别是石油、 天然气人均资源量仅为世界平均水平的7 7 和7 1 。随着国民经济平稳较快发展，城 乡居民消费结构升级，能源消费将继续保持增长趋势，资源约束矛盾更加突出。 目前，煤炭消费占我国一次能源消费的6 9 ，比世界平均水平高4 2 个百分点。以 煤为主的能源消费结构和比较粗放的经济增长方式，带来了许多环境和社会问题，经济 社会可持续发展受到严峻挑战。 2 0 0 6 年全国没有实现年初确定的节能降耗和污染减排的目标，加大了“十一五”后四 年节能减排工作的难度。节能减排任务艰巨，特别是高耗能、高污染行业的过快增长， 如电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等六大行业，目前占全国工业能耗和二氧 化硫排放近7 0 。 1 1 32 0 1 0 年能源消费规划 2 0 1 0 年，我国一次能源消费总量控制目标为2 7 亿吨标准煤左右，年均增长4 。 煤炭、石油、天然气、核电、水电、其他可再生能源分别占一次能源消费总量的6 6 1 、 2 0 5 、5 3 、o 9 、6 8 和0 4 。与2 0 0 5 年相比，煤炭、石油比重分别下降3 o 和 0 5 个百分点，天然气、核电、水电和其他可再生能源分别增加2 5 、o 1 、0 6 和o 3 个 百分点。与2 0 0 5 年比，煤炭、石油比重有所下降，天然气、核电、水电和其他可再生 能源比重略升。2 0 1 0 年，中国一次能源生产目标为2 4 4 亿吨标准煤，五年年均增长3 5 。 2 0 1 0 年，一次能源生产目标为2 4 4 6 亿吨标准煤，年均增长3 5 。煤炭石油、天 然气、核电、水电、其他可再生能源分别占7 4 7 、1 1 3 、5 0 、1 0 、7 5 和0 5 。 - 2 - - - 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 与2 0 0 5 年相比，煤炭、石油比重分别下降1 8 和1 3 个百分点，天然气、核电、水电和 其他可再生能源分别增加1 8 、0 1 、0 8 和0 4 个百分点。到2 0 1 0 年，中国万元g d p 能 耗要由2 0 0 5 年的1 2 2 吨标准煤下降到o 9 8 吨标准煤左右。“十一五”期间年均节能率 4 4 ，相应减少排放二氧化硫8 4 0 万吨、二氧化碳3 6 亿吨。 1 1 4 能源政策 中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要提出了“十一五”期 间单位国内生产总值能耗降低2 0 左右 2 1 ，主要污染物排放总量减少1 0 的约束性指标。 中华人民共和国节约能源法已由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务 委员会第三十次会议于2 0 0 7 年1 0 月2 8 日修订通过 3 1 ，自2 0 0 8 年4 月1 日起施行。 胡锦涛同志在十七大报告中多处谈到了能源的科学发展观，在谈到促进国民经济又 好又快发展时，他强调指出：“加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能 力。坚持节约资源和保护环境的基本国策，关系人民群众切身利益和中华民族生存发展。 必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置，落 实到每个单位、每个家庭。加强应对气候变化能力建设，为保护全球气候做出新贡献。” 在执政党决定国家发展大计的政治宣言中，十七大报告可谓首次将节能阐述的如此 详细、具体，能源战略在国家发展大局中的重要性由此可见一斑。同时，透过字面，我 们还看到了“节约资源和保护环境的基本国策”的地位，上升到“关系人民群众切身利益 和中华民族生存发展”的终极高度，并且“放在工业化、现代化发展战略的突出位置，落 实到每个单位、每个家庭。”由此可见，今后，节能战略将成为国家的长期发展战略， 并且将采取强硬措施力保节能，力促效益。 1 2 我国能源审计工作的发展 能源审计是指用能单位自己或委托从事能源审计的机构，根据国家有关节能法规和 标准，对能源使用的物理过程和财务过程进行检测、核查、分析和评价的活动。 1 为进一步落实国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知( 国发 【2 0 0 5 1 2 1 号) 精神，加强重点耗能企业节能管理，根据有关法律法规，国家发展改革委、 国家能源办、国家统计局、国家质检总局、国务院国资委下发通知，决定从2 0 0 6 年4 月开始，在钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺织、造纸等9 个重点 耗能行业组织开展千家企业节能行动。 千家企业节能行动是国家在推进节约型社会建设这样一个大背景下所采取的一项 重要举措，是用以保证“十一五”期间国内生产总值能耗降低2 0 目标的一项重要活动。 - 3 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 为此，国家精选了年用能1 8 万吨以上标准煤的9 9 8 家企业，目的是充分发挥行业骨干企 业的引导作用，通过强化结构调整、技术进步和监督管理，实现节约能源1 亿吨标准煤 的目标，进而全面提高工业企业的能源利用效率。 2 辽宁是全国能源消费大省，2 0 0 5 年能源消费总量占全国的6 6 ，列入千家企业 名单的企业共有6 4 家，这些企业2 0 0 5 年能源消费量为6 7 5 8 万吨标准煤，占全省能源 消费总量的4 8 3 ，占规模以上工业企业能源消费量的6 9 8 。2 0 0 6 年7 月7 日，这6 4 家企业和辽宁省政府有关部门签署了节能目标责任书，表明辽宁省这6 4 家企业正式加 入了国家有关部门发起的千家企业节能行动，承诺到2 0 1 0 年底将一共节约能耗8 5 0 万 吨标准煤。 3 为贯彻国务院关于加强节能工作的决定精神，扎实推进“千家企业节能行动”。 2 0 0 6 年1 0 月1 6 日至3 1 日，国家发展改革委资环司在沈阳、济南、昆明、长沙、石家 庄五个城市，分别组织召开了全国千家企业节能工作片会。国家能源办，国务院国资委， 各地节能主管部门及相关部门、节能中心，9 6 1 家“干家企业”，近2 0 0 0 人参加了本次会 议。 4 根据干家企业节能行动实施方案的要求，为指导千家企业开展能源审计和 编制节能规划，并规范相关审核工作，国家发展改革委于2 0 0 6 年1 2 月6 日印发企业 能源审计报告审核指南和企业节能规划审核指南，以便在审核工作中参照执行。 5 2 0 0 7 年9 月2 1 日，千家企业节能工作会议9 月2 1 日在辽宁省沈阳市召开。千 家企业节能行动实施一年多来，在各地方、有关部门和千家企业的共同努力下，取得了 积极进展。据统计，2 0 0 6 年千家企业主要产品单位能耗明显降低，电力、钢铁、水泥、 石油加工、有色、化工、造纸等行业主要产品单位能耗下降3 1 0 5 ，实现节能2 0 0 0 万 吨标准煤。今年一季度，千家企业7 个行业的1 7 项单位产品综合能耗指标均有不同程 度下降，节能约8 0 0 万吨标准煤，带动了全国单位g d p 能耗的下降。 1 3 我国钢铁行业能源形势 1 3 1 钢铁行业近年发展 钢铁产业是国民经济的重要基础产业【4 】，是技术、资金、资源、能源密集型产业， 钢铁产业的发展需要综合平衡各种外部条件。我国是一个发展中大国，在经济发展的相 当长时期内钢铁需求较大，1 9 9 6 年中国钢产量首次实破1 亿吨，超过日本成为世界第一 钢产量大国；2 0 0 4 年中国钢产量为2 7 亿吨【5 】，比2 0 0 3 年增长5 0 0 0 万吨，占全球钢产 量的四分之一；2 0 0 5 年中国钢产量为3 3 5 亿吨，占世界总产量的三分之一左右，连续 4 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 多年居世界首位。 “十五”期间我国钢产量年均增长1 7 1 ，能源消耗量年均增长率1 7 2 。2 0 0 5 年钢 铁行业占全国能源消耗总量的1 6 7 。2 0 0 5 年统计范围内钢铁企业s 0 2 排放量7 4 1 4 万 吨( 统计企业钢产量占全国的7 5 ) ；2 0 0 5 年全国工业8 0 2 排放量2 1 6 8 万吨，上述钢 铁企业占全国工业排放量的3 4 ( 估计全行业占5 ) ；钢铁企业c o d 排放量6 5 4 万 吨，全国工业排放量5 5 5 万吨，钢铁企业占全国工业排放量的1 2 。钢铁工业已经成 为促进中国国民经济平稳较快发展的重要支柱产业。但钢铁业同时也是一个高耗能、高 污染的产业。 1 3 2 钢铁行业开展能源审计工作后取得的成绩 千家企业能源消费量首位的行业是钢铁行业，2 0 0 5 年共耗能2 3 亿吨标准煤，占千 家企业耗能总量的3 0 7 2 。2 0 0 6 年2 4 9 家钢铁企业共节能7 0 4 7 8 万吨。 干法熄焦、高炉煤气余压透平发电装置( t r t ) 、轧钢加热炉蓄热式燃烧技术得到 推广应用。干法熄焦技术的采用率已达5 0 ；大中型钢铁企业连铸比高达9 8 以上。 烧结工序余热回收得到加强，厚料层操作技术得到推广应用，转炉煤气回收率己 提高n 5 8 m 3 t 钢。部分企业大型转炉已实现负能炼钢；重点大中型钢铁企业电炉钢冶炼 电耗下降到3 8 7 k w m ，且冶炼周期缩短，电极消耗逐步减少。 1 3 3 我国钢铁行业目前存在的问题 1 3 3 1 钢铁产业结构不合理 由于历史布局的原因和近十年的高速发展，我国钢铁工业的内外部结构性矛盾日益 突出：产业布局不合理、产业集中度低，尤其是钢铁产业空间布局不合理的矛盾十分突 出；产品结构、装备结构、企业组织结构的矛盾；重复建设、盲目扩张、粗放增长；高 技术含量、高附加值钢铁产品还不能完全满足国内市场需求，而低水平、高能耗、污染 重的落后钢铁生产能力仍占相当比重。 1 3 3 2 外部环境发生变化 随着资源和外部条件的变化，我国钢铁工业发展对进口矿石依赖程度不断上升；钢 铁工业发展的支撑条件，特别是在钢产量达到4 亿吨以后，铁矿、煤炭、运输、电力、 水资源的紧张程度将更加严重，这些问题已经不适应国民经济发展和市场的要求。 1 3 3 3 钢铁生产污染严重，环境压力与日俱增 钢铁生产过程中产生大量的废水、废气和固体废弃物污染，这些污染物的产生，与 资源( 特别是能源) 利用水平密切相关。钢铁企业是工业污染大户之一，以工业粉尘为 5 - 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 例，钢铁企业的排放量约占全国工业粉尘排放总量的1 3 左右。我国的7 4 家重点钢铁 企业中，有1 8 家企业设在对生态环境敏感的省会城市，有3 4 家设在百万人口的大城市。 钢铁行业面临的环境压力越来越大，环境污染和环境总容量的控制矛盾不可回避。企业 发展要满足城市规划功能区划的要求，符合人类生存的要求，为人类提供友好的、绿色 的居住和生存环境越来越重要。因此，随着生产规模的扩大，企业的进一步发展均受到 城市发展和环境容量的限制。 1 3 4 我国钢铁行业发展方向 根据我国经济社会发展需要和资源、能源及环保状况，钢铁生产能力保持合理规模， 具体规模可在规划中解决。钢铁综合竞争能力达到国际先进水平，使我国成为世界钢铁 生产的大国和具有竞争力的强国。 按照可持续发展和循环经济理念，提高环境保护和资源综合利用水平，节能降耗。 最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平，力争实现“零排放”，建立循环型钢 铁工厂。钢铁企业必须发展余热、余能回收发电，5 0 0 万吨以上规模的钢铁联合企业， 要努力做到电力自供有余，实现外供。 “钢铁产业发展政策”要求2 0 0 5 年，全行业吨钢综合能耗降到0 7 6 吨标煤、吨钢可 比能耗0 7 0 吨标煤、吨钢耗新水1 2 吨以下；2 0 1 0 年分别降到o 7 3 吨标煤、0 6 8 5 吨标 煤、8 吨以下；2 0 2 0 年分别降到0 7 吨标煤、o 6 4 吨标煤、6 吨以下。即今后十年，钢 铁工业在水资源消耗总量减少和能源消耗总量增加不多的前提下实现总量适度发展。 1 4 论文结构和研究内容 1 4 1 论文要解决的问题 为了更好的完成国家下达的“十一五”节能工作，本溪钢铁( 集团) 有限责任公司委 托东北大学能源审计组于2 0 0 7 年5 月2 0 0 7 年8 月对该公司进行了能源审计。本论文正是 建立在此次能源审计工作的基础上。 在查阅了大量的文献后，汇总了国际、国内的先进钢铁企业的发展历程及其节能方 面的先进经验，根据国家“企业能源审计技术通则”( g b 厂r 1 7 1 6 6 1 9 9 7 ) 及国家颁布的 相关能源管理、利用通则、导则要求，能源审计组对本钢及所属二级厂矿用能状况进行 了全面仔细普查，对重点耗能设备和耗能工序进行了测试计算及用能水平和节能潜力分 析，结合企业现有条件分析了企业在能源利用上存在的问题，明确了节能方向，提出了 “十一五”节能技改项目建议。 6 东北大学硕士学位论文 1 4 2 论文主要工作和内容 论文主要工作： 第1 章绪论 1 根据能量守恒、质量守恒的原理，运用系统工程以及系统节能的理论，对企业生 产经营过程中的投入产出情况进行全方位的调查。通过分析每个因素( 或环节) 对企业 能耗、物耗水平的影响程度及影响产生的原因，从而排查出影响能耗的问题和节能潜力。 2 根据本钢原料消耗和产品产量的统计数据，构筑了本钢基准物流图和实际物流图， 通过比较计算，分析了本钢的能源利用状况以及其改善的方向。 3 通过分析能源消耗的历史数据和日常管理记录，对有节能潜力的设备和系统的 整体性能进行细致的调研。 4 对于主要耗能设备进行实地调查、现场测量，并与现场的设备操作人员进行交 流，另外现场测量的数据可以作为设备日常运行记录补充。现场的调查实测对于掌握设 备的运行特点、确定其能耗构成及其相应的节能潜力有非常重要的作用。 5 数据分析与确认归纳分析调研和实测获得的数据，并将这些数据与标准参照数 值。通过分析制定节能措施，确定投资和节能改造效益。 论文主要内容： 1 企业概况( 含能源管理概况、用能管理概况及能源流程) 2 企业的能源计量及统计状况 3 主要用能设备运行效率监测分析 4 企业能源消耗指标计算分析 5 重点工艺能耗指标与单位产品能耗指标计算分析 6 产值能耗指标与能源成本指标计算分析 7 节能效果与考核指标计算分析 8 影响能源消耗变化因素的分析 9 企业合理用能的建议与意见 1 4 3 论文结构 论文分为五章，它们是： 第1 章：绪论 第2 章：钢铁企业节能指导思想 第3 章：本钢用能水平的分析研究 第4 章：本钢节能潜力分析和节能建议 - 7 -，- 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第5 章：结论 8 ， 第2 章钢铁企业节能指导思想 业节能指导思想 国际钢铁企业系统节能研究工作得到重视， 研究【7 - 引。进入八十年代，各国将节能研究 本、西欧和北美一些国家，在节能研究方法 方面取得了很多研究成果。在我国，企业系统的节能研究十分活跃，节能技术和节能理 论得到了迅猛的发展，一些新的节能理论和方法相继提出，节能理论不断丰富，节能方 法层出不穷，节能对象范围不断扩大，节能内容日益广泛，逐步形成了有中国特色的系 统节能技术。 2 1 1 钢铁企业系统节能理论的发展 系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。系统 具有集合性、相关性、阶层性、整体性、目的性、环境适应性。如果把一个钢铁企业作 为一个系统，则人力资源、设备、原料、燃料、中间产品和成品就是系统的要素能源的 消耗与上述要素密切相关。 系统节能就是运用系统工程和系统分析方法于节能管理、控制和决策的一种综合方 法。它将企业节能作为一项系统工程，通过研究企业内各要素的相互作用，发挥整体功 能，以求得企业整体节能为目标。 2 1 1 1 基础阶段 企业系统节能理论的发展可追溯到6 0 年代中期。格林果夫等提出：研究炉子节能要 与其前后设备联系起来考虑才能取得综合的最佳效果，后来称之为“炉子泛函理论”。他 为后人开展“工序节能”提供了有益的启示。7 0 年代中期，k e l l o g g 在研究铜生产过程的能 耗问题时，提出了计算产品燃料当量的累加法，并用累加法计算了铜的产品燃料当量。 累加法的计算过程为：首先计算工序的燃料当量，然后计算产品的燃料当量。工序的燃 料当量定义式为： p f e = f + e + s b ( 2 - 1 ) 式中，p f e 为工序的燃料当量；凡e 和盼别为工序消耗的辅助原材料、燃料、动 力的载能量；b 为外供能源的载能量。产品燃料当量的定义式为： - 9 东北大学硕士学位论文第2 章钢铁企业节能指导思想 m f e = j 硒e + 灭 ( 2 。2 ) 式中，m f e 为产品的燃料当量；j j c 为工序主要原料的载能量。累加法的提出提高了 人们对“工序节能”和“产品能耗”指标的认识。1 9 8 2 年，徐寿波提出了广义节能的理论咿j ， 阐述了完全能耗的概念和计算方法，建立了一系列能耗评价指标，为企业系统节能的评 价工作提供了有效的方法。徐寿波、格林果夫和k e l l o g g 的i 作为系统节能理论的形成奠 定了良好的思想基础。 2 1 1 2 成熟和完善阶段 八十年代以来，对企业系统节能理论研究贡献最为突出的应首推陆钟武教授及其同 事。他在近二十年里，提出了一系列概念和方法j 建立了系统节能理论和技术体系，极 大地推动了中国钢铁工业系统节能工作的发展。在1 9 8 1 年，他就提出“载能体”的概念和 采用“系统的观点”研究节能问题的思想【l 。 产品能耗：传统的意义是生产单位产品所直接消耗的能源。在系统节能理论中， 一种产品的生产，需要消耗煤、电等能源，这是直接能耗，除此之外，也要消耗原材料 等物资，而原材料等也是通过煤、电等能源生产出来的，即原材料中包含了能量，这就 是间接能耗。系统节能理论认为产品的直接能耗与各次间接能耗的总和才是真正的产品 能耗，也就是完全能耗。显然，完全能耗概括了产品生产的全过程，而且考虑了生产过 程中的能源和非能源两个方面。 载能体：凡是在制备过程中消耗了能量的物体，以及本身能产生能量的物体，都是 载能体。因此，企业的购入能源，如煤、油、天然气、电等是载能体企业的自产能源， 如各种煤气、水、压缩空气、蒸汽、氧气等也是载能体企业的各种原材料、中间产品、 产品、辅助原材料、零部件以及许多消耗品，如矿石、烧结矿、球团矿、石灰、铁合金、 耐火材料、轧辊等，同样也是载能体，因为在它们的制备过程中都消耗了能量。图2 1 表示了钢材消耗的树型结构图。 随后在1 9 8 3 年，陆钟武教授迸一步论述了系统节能的思想和方法f 1 4 1 ，全面地阐述了 节能研究的对象应有五个层次的观点。提出节能研究工作不能只注重局部，不注重整体， 节能工作应该在部件、单体设备、工序、企业和工业这五个层次上开展。以载能体和载 能量概念为基础，论证了节能的方向、途径和措施，强调不仅要做好“硬”技术节能工作， 还要做好“软”技术节能工作；不仅要节约能源，还要节约非能源。大力提倡研究节能问 题要不断引入现代科学的新方法，将它们与热能学科结合，形成交差学科和跨学科。应 用系统工程方法和经济学投入产出法对节能问题进行了较深入的研究，提出了节能工作 中典型优化问题的解决方法和能值计算的逆矩阵方法。这些工作初步形成了系统节能的 理论和技术。 _ 10 东北大学硕士学位论文 第2 章钢铁企业节能指导思想 图2 1 钢材生产各种消耗的树型图 f i g 2 1 v a r i o u se n e r g yc o n s u m p t i o n si ns t e e lm a n u f a c t u r i n gp r o c e s s 其后，陆钟武教授在系统节能的深度和广度方面又做出了开拓性工作。1 9 9 1 年，陆 钟武教授提出了吨钢能耗因素分析有两类的思想和钢比系数的概念，后被命名为吨钢能 耗p 节分析法【1 5 1 。 e - p 分析法的数学表达式为： 1 4 z o = ( 仇xe 1 ) ( 2 3 ) k = l 式中，b 一一吨钢综合能耗；p t 一一钢比系数，k = l ，2 ，口1 4 ，依次表示为： p l 一一矿钢比，p 一一精矿钢比，p 一一人造富矿钢比，p 一一焦钢比，p 广- 一铁 钢比，曰一一钢钢比，所一一初轧坯钢比，p 一一材钢比，p 一一耐钢比，p 。一一 铁合金钢比，p 。广一碳素钢比，p 。广一机修钢比，p 。一一运输钢比，p 。一一其它 钢比。 由上面的公式可以看出，影响吨钢综合能耗的因素有两大类：第一类是对应于每吨 粗钢的各工序产品的产量，即钢比系数；第二类是各工序生产每吨实物产品的能耗，即 工序能耗。谢安国等人应用e - p 分析法对我国钢铁工业吨钢综合能耗进行了剖析，在研究 结论中指出我国钢铁工业应着重将降低铁钢比放在首位，辅以提高连铸连轧装备技术水 东北大学硕士学位论文 笫2 章钢铁企业节能指导思想 平及进一步降低各工序能耗。 2 0 0 0 年，陆钟武教授针对钢铁生产流程不断改进和更新，以及物流结构十分复杂和 多变的特点，从物流角度深刻地分析了在一定钢铁流程条件下，物流的走向和物流的结 构与能耗的关系，创造性地提出了“基准物流图”和“基准吨钢能耗”的概念【1 1 1 2 】，提出了 物流对能耗影响的分析方法，我们不妨称之为e 。一p 。分析方法【2 7 。2 】。这些概念和方法的 提出，是系统节能重要分支研究的一个飞跃。它深刻地揭露了现行使用的工序能耗概念 的不足，从根本上反映了资源的利用和循环对能耗影响的本质，全面地刻画了钢铁工业 的结构、流程、产品物流、原料物流、废品物流和循环物流与能耗之间的内在联系，系 统节能理论日趋成熟和完善。 2 1 2 钢铁企业系统节能研究的内容 1 企业节能的方向和途径【1 6 捌。这是节能研究最主要内容，对于工序繁多，耗能量 大，余热余能资源丰富的复杂系统尤为重要，是节能措施决策的前提和条件。在生产布 局、工艺流程方面，应该不断优化钢铁工业生产结构，优化生产布局，加速淘汰落后的 工艺和设备，提高设备现代化装备水平，采用先进的工艺流程【4 4 】。 2 生产工序之间的协调配合。钢铁企业物流量大，中间产品载能量也大，保持设备 的稳定，工序之间协调顺畅，才能使能量得到充分有效的利用【1 3 】。 3 产品结构生产方案。产品不同，价格不同，能源消耗一定的条件下，求得经济效 益最大化【5 5 - 5 6 1 。 4 生产过程的操作指标、工艺参数及各参数之间的相互关系。要深入研究工艺( 热 工) 过程h 7 - 5 0 1 ，优化控制工艺( 热工) 操作口钔，采用配套合理的节能型辅助设备。 5 企业的能源需求，讨论能源结构变化对企业总能耗的影响。需要结合能源供给和 技术进步进行预测。 6 企业能耗、利润、生产费用等多目标的相互关系，编制年度、季度、月度的生产 计划。 7 节能技