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钢铁企业能源系统分析
能源系统主要实现动力、水道、环保、电力四个子系统的过程信号的采集、处理与存储,
可进行运行趋势分析、设备运行状态监视、报警、归档和其他相关处理,可通过信息管理系
统对能源系统中的主要设备进行运行参数设定、控制量下发及远程操作,并为企业的决策支
持提供最基础的数据依据。本章从典型钢铁联合企业的能源管理工艺流程入手,分析钢铁企
业能源系统所普遍存在的相关问题。
能源管理工艺
钢铁制造过程生产工序多,涉及多种能源介质,各种能源介质交互并存,分布在企业各
工艺区,给能源管理带来一定的困难,下面从典型钢铁企业能源分布及能源管理方面进行介
绍。
能源分布状况
钢铁生产过程是将铁矿石、焦炭、生石灰、水等众多原料通过烧结、高炉、转炉、扎钢等一
系列工序后,加工成成品钢材,其主要生产工艺流程图如图 2 一 1 所示。

下面对各主要工序及其能源分布情况进行介绍。
(l)烧结工序
在烧结过程中,铁矿石被压碎碾成标准化的颗粒,与焦粉、石灰石、水等各种物料按照一定
比例进行混合,在烧结台车上经过煤气点火进行高温烧结,各种原料融合或粘合在一起形成
烧结矿。烧结矿随后被压碎、筛分,并按一层焦炭、一层矿石的交替方式,被加入高炉中。
烧结过程中,主要消耗的能源包括不同形式的混合煤气与水。
(2)焦炉炼焦工序
焦炭是煤在焦炉中通过干馏(即将不需要的成分气化掉)得到的可燃物质。焦炭几乎是纯碳,
其结构呈多孔状,且抗碾性能很强。焦炭在高炉中燃烧,提供了熔化铁矿石所需的热量和气
体。在焦炉炼焦的过程中,消耗的主要能源包括煤气与氧气等,炼焦过程也会产生重要的副
产品焦炉煤气。
(3)高炉炼铁工序
在高炉中,固态的矿石和焦炭由顶部布入高炉,而高炉底部送来的热气(1200℃)致使几乎
100%含炭量的焦炭开始燃烧,产生碳的氧化物,通过除氧过程减少氧化铁,从而分离出铁。
由燃烧产生的热量将铁和脉石(矿石中矿物的集合)熔化成液体。脉石由于比较轻,会漂浮至
铁水表面,形成“生铁”。炉渣是熔融脉石产生的残渣,可用于其他工业用途,比如用于铺
设道路或生产水泥。在高炉炼铁生产过程中,焦炭、氧、氮、氢气和煤气等是主要消耗能源,
同时,高炉炼铁自身也会产生副产品,主要是高炉煤气。
(4)转炉炼钢工序
在吹氧转炉中,生铁转换成钢铁,熔化的生铁会被倒在一层铁屑上,碳和残渣等不需要的物
质都会通过注入纯净的氧气燃烧掉,从而生产出粗钢(之所以称为粗钢,是因为它还必须经
过进一步的精炼),同时残渣或者炉渣也会被撇去。在转炉炼钢过程中,主要消耗的能源为
氧气,同时该过程也会产生大量的副产品转炉煤气。
(5)连续铸造工序
钢水被不断地倒入没有底部的铸模中。当铸模被拉动时,钢铁就开始与铸模的水冷内壁接触,
并开始凝固。然后,铸造好的金属由一连串的辊筒引导被向下拉,同时持续得到冷却。当钢
水到达辊筒的末端时,钢铁已完全凝固,并立刻被切成所需的长度。在连铸过程中,水是最
主要的消耗能源,且这一过程几乎没有副产能源。
(6)轧钢工序
轧钢工序将钢坯料转变为板材、棒材、型材等最终成品。钢坯首先在加热炉中被再加热,使
其具有更好的延展性,促进拔出和成形,紧接着被加热到指定温度的钢坯通过台架的各式轧
辊它其逐渐地变薄,依据轧辊的类型和轧制线的长度的不同而轧制成不同类型的成品。轧钢
的过程主要是物理变化过程,其消耗能源主要为加热炉所消耗的电力或煤气,以及轧机所消
耗的电力。通过上述分析可知,钢铁企业能源介质主要包括煤气、电力、水、氧氢氮气、水
蒸气等,它们均分布在各钢铁工序内,并为整个生产过程提供了必要的能源需求与支持。以
下为各能源介质的产生途径与主要作用。
(l)煤气
煤气是钢铁企业优质的二次能源,主要包括炼焦过程所副产的焦炉煤气、炼铁过程所副产的
高炉煤气以及炼钢过程所副产的转炉煤气。其中,焦炉煤气热值最高,利用价值最大,其中
焦炉煤气除自身消耗外,还通过煤气管道送往其他用户,如高炉热风炉、电厂、烧结轧钢等;
高炉煤气热值低,但是其量大,高炉煤气除供高炉自身使用外,还提供给焦炉、锅炉、连铸
轧钢等:转炉煤气热值居中,但是由于其工艺特点,主要用于电厂锅炉发电以及产生蒸汽。
由于一些工序所需要的煤气热值以及压力等要求,通常将几种煤气进行混合加压,然后再提
供给用户使用。
(2)电力
钢铁企业作为用电大户,越来越受到了电力供应紧张的制约,钢铁企业的电力资源主要来自
于外购电力以及企业自身发电厂发电。钢铁企业主要通过锅炉发电、TRI,发电以及蒸汽燃
气循环发电。电力的供给分布在全厂各个工序,I 类负荷较多,(I 类负荷一般是指在钢铁企
业中,中断供电