鋼鐵廠能源中心採用計算機網路構成的集中管理和遠程遙控遙測的能源管理系統(簡稱MES系統),分析了系統的軟硬體結構、數據的採集和監控理念,並對該系統主要功能的實現進行了描述.
基本介紹
- 中文名：鋼鐵廠能源
- 採用：EMS系統
- 描述：系統主要功能的實現
- 主要有：煤
鋼鐵生產需用的能源，種類繁多，主要有以下幾種：①煤。其中有煉焦煤，用於煉製焦炭，供高爐冶煉使用，副產焦爐煤氣。煙煤、無煙煤用於高爐噴吹，用作加熱爐、鍋爐的燃料。②燃料油。用作平爐、加熱爐的燃料和高爐噴吹燃料。冶金工廠常用的燃料油是重油、減壓渣油、裂化渣油，有時也加混一部分柴油或輕質油。使用時應注意化學成分，發熱值和物理性能（包括粘度、比重、比熱、凝固點、閃點、燃點等）。③輕柴油。用於須嚴格控制加熱溫度的加熱爐。④天然氣。發熱值高，含雜質少是冶金工業的一種理想燃料。主要成分是甲烷、乙烷、丙烷等低級烴類，另外還含有一定數量的氮、二氧化碳等惰性氣體，有的還含有硫化氫及氦等稀有氣體。天然氣可作為高發熱值煤氣單獨使用，也可與其他煤氣混合使用,用作平爐、加熱爐等的燃料,也可用作高爐噴吹的燃料。⑤液化石油氣。用途同天然氣，但多作後備能源。⑥高爐煤氣。用作高爐熱風爐、焦爐、加熱爐和鍋爐的燃料。高爐煤氣發熱量低，多與焦爐煤氣混合使用。⑦焦爐煤氣。用作焦爐本身和加熱爐等的燃料，也可作民用燃料。⑧轉爐煤氣。目前國外雖普遍安裝回收轉爐煤氣的設備，但因經濟原因，多數工廠把回收煤氣燃燒放散，未加利用。日本的鋼鐵廠已把回收的煤氣加以利用，中國有的鋼鐵廠也進行回收利用。轉爐煤氣常與其他煤氣混合使用。⑨發生爐煤氣。在鋼鐵廠中，如果高爐煤氣和焦爐煤氣不足，可用發生爐煤氣補充。發生爐煤氣是固體燃料（如煙煤、無煙煤或焦炭）在煤氣發生爐中與氧化劑(常用的是空氣和水蒸氣的混合物)相互作用產生的氣體燃料。發生爐煤氣主要用於軋鋼加熱爐、煉鋼平爐。要求煤氣燃燒溫度高或火焰黑度大的用戶(如某些加熱爐和平爐)可就近製造發生爐熱煤氣使用。一般用爐則用經過淨化的冷煤氣。⑩電力。既作為電熱，如用於煉鋼電爐、熱處理爐等，也作為動力，如用於軋鋼機、鼓風機、水泵以及其他機械的電機傳動。(11)蒸汽。既作為熱源用於採暖、加熱，也作為動力源，驅動蒸汽輪機帶動鼓風機，還用於煤氣管道的吹掃，高爐爐頂的密封等。(12)壓縮空氣。多用作自動控制的動力源和氣動裝置，也用於高爐噴吹燃料。
能源使用 能源的選用，因情況而異，主要原則是：①應能在要求的期間內按質、按量、按時供應；②應能滿足工藝技術要求;③經濟合理,即能源費用在產品成本中占合理的比例。鋼鐵生產的能耗與許多因素有關，為研究分析這些因素的綜合影響，採用“噸鋼能耗”指標。其含義為：從焦化、燒結到軋製成成品為止，配套生產每噸粗鋼所消耗的能量。單位是噸標準煤/噸粗鋼（標準煤按每公斤發熱值為7000千卡計算）。綜合噸鋼能耗的計算，包括煉鋼本工序的能耗，煉鋼用各項原料（如生鐵、廢鋼、石灰）和相繼工序(如連鑄、軋鋼)的相應能耗以及鋼鐵企業內輔助生產部門（如採礦、選礦、耐火材料、機修等）的有關能耗。
為了便於各企業間相互對比，中國把只包括煉焦、燒結、球團、煉鐵、煉鋼、軋鋼等主要生產工序和廠內運輸的能耗規定為噸鋼可比能耗。也就是說，指標內不包括企業內輔助生產部門的能耗。
噸鋼能耗和各工序能耗與工藝流程、原料條件、設備條件、操作水平、設備維修水平有關，還與全廠的管理水平有關。因此噸鋼能耗是一個鋼鐵廠的主觀和客觀因素的反映。任何一個因素的變化，都會引起噸鋼能耗的增減。70年代世界主要工業國的平均噸鋼能耗都在 1噸標準煤以下。中國80年代初，重點企業噸鋼可比能耗平均為1.2噸標準煤。
投入鋼鐵廠的能量，一部分為有效利用，另一部分則以不同形式，如熱煙氣、冷卻水、高溫爐渣、爐壁散熱等形式損失掉。如採取餘熱利用措施，可以降低噸鋼能耗。能量有效利用的部分所占的比重，各鋼鐵廠相差甚大，一般只有總輸入能量的30～40%。70年代先進的鋼鐵廠可達到50%左右，可見鋼鐵廠的餘熱利用的潛力很大。圖1
節能技術 鋼鐵廠生產工藝複雜，使用能源種類繁多。為了節約能源，首先必須充分理解能源結構的實際組成，了解輸入能量、副產能量、損失能量以及每一生產過程的確切的熱平衡，以便確定生產各種產品的單位能耗，並找出每一生產過程中的能量損失原因。還需要對操作所得的實際數值和技術計算值加以對比，並評價有關節能的基本因素，從而制定切實可行的節能規劃。鋼鐵廠的節能途徑，主要有下列三個方面：
改進生產工藝 有效利用能源的途徑之一是生產方法和各個生產過程的工藝改革。例如：改用氧氣頂吹轉爐煉鋼代替平爐煉鋼可以大量降低煉鋼工序能耗。煉鋼多用廢鋼作原料,降低鐵鋼比,可以大幅度降低能耗。高爐煉鐵提高礦石入爐品位，每提高含鐵量1%，生產1噸生鐵一般可降低焦比 5～10公斤。另一重要途徑是改善熱工制度，通過提高燃燒效率，掌握合適溫度等來促進能源的有效利用。例如：使用氧量計控制最優的燃料空氣比，使用計算機控制各種燃燒爐和板坯在較低溫度下出爐等。
降低能源損失 生產流程的合理化是降低能源損失的關鍵，這方面包括：減少生產工序，把多工序的工藝直接連線起來或者改變為連續高速的生產工藝。主要技術措施舉例如下：①增加連鑄生產的比例。連鑄和初軋相比，每噸鋼約可節能量 0.15×10千卡，即節能65%。②採用熱錠裝入均熱爐。在熱錠溫度為800℃,熱錠率為95～98%的條件下噸鋼熱耗可降至 (0.14～0.16)×10千卡/噸。③熱板坯直接裝入加熱爐。連鑄或軋成的坯料於熱態裝入加熱爐，可節能(0.05～0.1)×10千卡/噸。④擴大直接軋制的範圍，取消中間加熱的方法。
回收損失的能量 鋼鐵聯合企業生產過程中損失的能量一般約占總輸入能量的66%，其中廢氣占13%，冷卻水占 16%，固體顯熱占13%，散熱損失占 24%。設法回收損失的能量加以利用，是節能潛力很大的一個方面。例如：①板坯冷卻鍋爐。板坯離開板坯軋機時具有0.16×10千卡/噸的顯熱。安裝板坯冷卻鍋爐設備,節約的能量約為板坯生產過程消耗總能量的25%。②乾法熄焦。每乾熄1噸焦約可回收0.36×10千卡熱量，還能提高焦炭質量，減少環境污染。③回收熱風爐廢氣的顯熱。利用熱風爐廢氣顯熱，預熱燃燒用的空氣，可節約大量熱能。④直接利用高溫爐排氣的顯熱。把溫度高達900℃ 的冶金爐排氣送到爐溫較低的乾燥爐里作為熱源。⑤汽化冷卻。汽化冷卻法已在高爐、轉爐、加熱爐等方面得到廣泛套用。冷卻用水量只需水冷時的1～2%。⑥採用廢熱鍋爐回收冶金爐廢氣顯熱。許多冶金爐廢氣溫度較高，採用廢熱鍋爐可以回收大量廢氣顯熱，用以生產蒸汽或其他形式的熱介質。⑦降低副產煤氣的放散率。高爐煤氣、焦爐煤氣、轉爐煤氣等，有時放散燒去。主要產鋼國家的高爐和焦爐煤氣的放散率都控制在3%以下。此外，高壓高爐煤氣膨脹渦輪機發電也有發展。
為了合理使用和節約能源，現代化的鋼鐵廠設有一個能源中心，對全廠能源進行集中管理。
參考書目
A Technological Study on Energy in the Steel >Industry,International Iron & Steel Institute,Brussels,1976.
