钢铁企业蒸汽合理利用及优化分配研究

论文摘要

蒸汽是钢铁企业生产和生活所必需的能源介质,是除了煤气、电力外,占据第三位的能源介质,其地位不容忽视。蒸汽系统已成为钢铁联合企业能源系统的重要组成部分,不仅涉及蒸汽生产、输送、分配、使用、回收等诸多环节,而且还关系到产品产量和质量的提高、原材料成本的降低、环境污染的改善等一系列问题的复杂庞大系统。根据对部分大中型企业的统计,蒸汽能耗占钢铁企业总能耗的10%左右,而可回收利用的余热蒸汽量也很大,占企业能耗的7%左右。因此,优化蒸汽系统,合理生产和使用蒸汽,将对企业的整体节能发挥重要作用。以此为研究背景,本文分析了钢铁企业蒸汽的生产与利用工艺；运用热力学原理分析了蒸汽生产、使用过程的不合理；考虑蒸汽可被其他能源介质替换,对1000万吨钢铁企业规划,提出理想的用汽模式,确定最小蒸汽需求量；建立了钢铁企业蒸汽优化分配模型,并将模型应用于首钢京唐公司蒸汽系统,取得了较好的优化效果。本文主要研究内容如下：(1)通过对钢铁企业蒸汽生产、分配、使用等环节的深入了解,分析了钢铁企业蒸汽的生产及其在主生产工序、辅助工序和生活中的利用情况。(2)对蒸汽生产、使用过程进行热力学分析,指出用能过程的不合理之处,并提出相应的节能技术。考虑蒸汽介质的可替换性,确定钢铁企业最小蒸汽需求量,并对1000万吨钢铁企业提出理想的供汽、用汽模式。(3)建立钢铁企业蒸汽系统优化分配模型。本文在理论分析的基础上,考虑蒸汽生产和使用过程中的能级匹配因素,同时考虑与蒸汽系统密切相关的电和水的需求以及蒸汽介质的可替换性,建立了蒸汽系统优化分配模型,并用ILOG编程求解。模型从蒸汽生产和使用两个角度对蒸汽系统进行优化,为企业提供合理的产汽用汽方案,达到降低蒸汽系统运行费用的目的。(4)将优化模型应用于首钢京唐公司,针对京唐公司现状,通过模型求解,提出优化分配方案,并分析模型参数变化对模型的影响。考虑生产工况的改变以及能源介质的替换,给出相应的调整方案,取得了较好的优化效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 我国能源现状
• 1.1.2 我国钢铁工业的发展及其能源消耗
• 1.2 钢铁企业蒸汽系统简介
• 1.2.1 概况及特点
• 1.2.2 存在问题
• 1.3 蒸汽系统优化研究进展
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 钢铁企业蒸汽的生产与使用工艺
• 2.1 钢铁企业蒸汽的生产
• 2.1.1 蒸汽锅炉
• 2.1.2 余热蒸汽
• 2.1.3 热电联产
• 2.2 钢铁企业蒸汽的使用
• 2.2.1 生产用汽
• 2.2.2 生活用汽
• 第3章 热力学分析理论及节能技术
• 3.1 （?）分析和能级分析
• 3.1.1 蒸汽锅炉的（?）和能级
• 3.1.2 余热资源的（?）和能级
• 3.1.3 几种典型参数蒸汽的（?）和能级
• 3.2 蒸汽节能技术
• 3.2.1 加强余热回收
• 3.2.2 发展热电冷三联产
• 3.2.3 膨胀机/背压机组代替减温减压
• 3.3 考虑介质替换的理想用汽模式
• 第4章 蒸汽系统优化分配模型
• 4.1 蒸汽系统优化分配模型
• 4.1.1 模型假设
• 4.1.2 目标函数
• 4.1.3 约束条件
• 4.2 模型软件介绍
• 第5章 优化模型在首钢京唐公司应用
• 5.1 首钢京唐公司概况
• 5.2 首钢京唐公司蒸汽系统现状及主要问题
• 5.2.1 蒸汽汽源
• 5.2.2 蒸汽用户
• 5.2.3 存在的主要问题
• 5.3 首钢京唐公司蒸汽系统优化模型及分析
• 5.3.1 优化模型
• 5.3.2 计算与讨论
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢