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鋼鐵工業：IT助力循環經濟
http://www.debgrams.com 2007-06-22 08:59 來源：計世網
寶鋼不銹鋼分公司的生產制造執行系統投入運行后，降低能耗5%，僅降低煤氣排放量一項每年可為企業節約資金3000萬元以上。
中國鋼鐵工業在產能快速增長的同時，也帶來了資源消耗過大、環境污染嚴重、能源和運輸供給不足等問題，這些問題始終制約著鋼鐵工業穩定快速發展。鋼鐵企業既要發展，還要降低消耗; 既有社會發展的任務，又要承擔社會進步的責任。
“三高”現狀亟待改變
眾所周知，鋼鐵工業是高能耗、高物耗、高污染的典型“三高”產業之一。據統計，我國鋼鐵工業能耗占全國工業總能耗的15.18%，所排放的廢水和廢氣占工業總排放量的14%，固體廢棄物占工業廢棄物總量的16%。
在鋼鐵工業產品制造的各工序中，煉鐵系統（包括焦化、球團、燒結、煉鐵）的能耗占鋼鐵工業總能耗近70%; 煉鋼系統的能耗與國際先進水平的差距是鋼鐵工業各工序能耗與國際先進水平差距最大的; 鋼鐵生產過程中產生大量的焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣，對其進行回收并優化利用的任務更艱巨。
所以說，鋼鐵工業實施節能降耗，提高資源有效利用率，實現生產過程廢棄物的零排放，建立完善的鋼鐵工業生態循環體系，走可持續發展道路，是確保我國國民經濟持續健康發展的根本保障。而利用信息及自動化技術對鋼鐵生產過程進行監控、對能源進行管理，是鋼鐵工業實現節能降耗、改善環境的重要任務之一。
“十一五”期間，國家要求推進鋼鐵工業發展循環經濟，發揮鋼鐵企業產品制造、能源轉換和廢物消納處理功能。在國家發改委公布的《鋼鐵產業發展政策》中，提出了降低原料、能源和水消耗，提高資源利用效率和資源回收率，建設污水和廢渣綜合處理系統，提高鋼材使用效率，到2010年實現全行業噸鋼綜合能耗降到0.73噸標煤，噸鋼水耗降至8噸以下的鋼鐵工業可持續發展的指導意見。
鋼鐵工業發展要按循環經濟的要求，利用信息技術，走出一條產品質量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、競爭能力強的鋼鐵強國之路。利用信息技術對鋼鐵生產過程進行監控、對能源進行管理，是鋼鐵工業發展循環經濟的重要手段。
節能降耗: IT大有可為
為了綜合利用能源，實現清潔化生產，我國鋼鐵企業使用先進的信息技術實現優化設計、柔性制造和精細化管理，通過對生產過程進行數字化、網絡化的實時監控，合理分配資源，降低了資源消耗，改善了環境，促進了鋼鐵工業的可持續發展。
首鋼的“鋼鐵企業利用信息技術節約能源及能源預警系統的開發與應用”列入國家電子信息技術應用(倍增計劃)項目。“太鋼能源計量信息系統”、“武鋼焦爐控管一體化”等國家電子信息技術應用(倍增計劃)項目通過了驗收。“寶鋼能源管理系統”、“濟鋼大型焦爐控制系統”、“重鋼加熱爐控制系統”均被列為國家信息技術應用示范優秀項目。“燒結終點判斷與智能控制系統研究”、“煉焦配煤優化系統”、“鞍鋼高爐人工智能系統技術研究”、“寶鋼鐵水運輸計算機仿真系統研究”、“板帶鋼集成制造執行系統的開發與應用”榮獲了中國鋼鐵工業協會頒發的冶金科學技術獎一、二等獎。這些信息化、自動化項目的特點是節能降耗效果顯著、技術先導性強、在全行業具有帶動作用。
在現代化鋼鐵企業的煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝中，應用信息技術，實現高度的自動化和最優工藝控制，可以大大降低能源和材料消耗。信息技術為實現全面、實時、動態監測和管理各種資源提供了現代化手段，這些資源包括保證企業生產安全運營的水、電、煤、氣、油以及原材料。
鋼鐵企業要積極部署信息技術在資源、環境領域的應用，推進綠色制造和清潔生產，合理利用資源，保護生態環境。這是我們在資源、能源缺乏的情況下推動鋼鐵工業化進程的良好途徑。到目前為止，信息技術已經被廣泛地應用于鋼鐵企業的各個業務環節。
近年來，鋼鐵企業以計算機軟件、數據庫、網絡通信、自動控制、數學模型、人工智能、計量檢測、監視監控等信息及自動化技術搭建平臺，使之與管理、工藝、流程相結合，走自主創新、引進消化再創新之路，開發了一大批先進適用的數字化、網絡化、自動化的應用項目，為鋼鐵工業提高產品質量、降低成本、節約能源、保護環境、優化控制、動態管理、輔助決策發揮了重要作用，取得了良好的經濟效益。
信息技術在解決鋼鐵企業能耗高、污染重的問題中發揮著重要作用。對高能耗、高物耗和高污染生產過程進行信息技術改造，為節能降耗和污染減排做貢獻，這是鋼鐵企業信息化的重要工作之一。幾年來，鋼鐵企業在鋼鐵生產管理和控制方面應用信息技術實現節能降耗取得了重要進展。
1．能源管理
能源管理是鋼鐵企業實現優化資源配置、合理利用能源、改善環境、實現從單一的裝備節能向系統優化節能的戰略轉變的重要措施，也是創建節約型企業、實施清潔生產的必然要求。要從企業可持續發展的戰略高度來認識建設能源管理系統的必要性。努力實現能源集中控制，提高勞動效率，保障系統安全運行; 努力形成自主知識產權的燃氣發電控制技術。
現代化的能源管理中心是體現鋼鐵工業節能水平的標志。能源管理中心應能做到確保生產用能的穩定供應; 充分利用低價能源代替高價能源; 對能源進行集中管理與自動化操作，提高勞動生產率。積極推廣利用信息及自動化技術，促進節能降耗、提高能源利用效率。
2．過程自動化控制
先進的過程自動化控制也是節能降耗的重要手段。利用數學模型和智能控制理論對工業爐窯進行計算機優化控制，可直接取得顯著的節能效果。推廣應用高爐專家系統、轉爐煉鋼終點控制模型、電爐能量輸入優化模型、智能精煉爐控制系統、加熱爐優化控制模型和模糊控制系統等先進的過程控制模型系統，由此提高產品質量、減少設備故障、保障生產順行，間接起到節能降耗的目的。
3．檢測和控制設備
先進的檢測和控制設備是節能工藝和裝備的基礎。研制和選用靈敏可靠的檢測儀表、操作靈活的閥門及計算機自動控制系統和自動化裝備，保證節能工藝和裝備發揮節能效果。
4．電氣傳動設備
電氣傳動設備本身的節能構成了鋼鐵工業節能的重要組成部分。大力推廣交流變頻調速等自動化技術，使鋼鐵工業中的電機設備節電節能。
涌現出許多成功案例
濟鋼大型焦爐集中控制系統應用了現代化大型工業網絡技術、檢測技術及控制技術，首次成功實現煤氣凈化半負壓流程控制技術和低水熄焦控制技術的國產化。無蒸汽蒸氨控制技術的應用，消除了傳統蒸汽蒸氨帶來的環境污染，實現優化控制后能耗降低1.5%～3%。濟鋼大型高爐零返礦技術開發項目投運后，優化了原料生產工藝，消化了高爐產生的返礦，降低了高爐生產成本，節約了能源，緩解了原燃料供應緊張的局面。
太鋼能源數據自動采集系統實現了主要耗能介質（風、水、電、氣）的數據采集自動化、傳輸網絡化、結算電子化、計量現代化和管理精細化的目標。
重鋼大型軋鋼加熱爐模糊控制系統，使爐溫變化控制在5℃以內，提高了加熱質量，降低了燒損，延長了爐窯壽命。同時，由于對加熱爐的風機采取了模糊控制變頻調速，防止了因關小閥門減少風量而造成的風機喘振; 加之對空燃比的精確控制，減少了能源浪費，年節約天然氣76.5萬m3，年節電43.9萬kWh，年減排二氧化碳3112噸。
武鋼焦爐干熄焦自動化控制系統采用具有自主創新的干熄焦裝置自動化控制技術，計算機系統正式投入運行，全部完成了控制系統應用軟件的模擬調試和仿真運行，焦炭的冷強度M40將提高3%，M10降低至0.47%，熱強度提高2%，用干法熄焦產生的熱能每年發電近4000萬千瓦。
優化能源結構，盡可能回收利用鋼鐵生產中的余熱，緩解生產中電能和熱能的供需矛盾，是當前鋼鐵工業節能降耗的重要課題。例如: 寶鋼能源管理系統按循環經濟的基本要求規劃設計，以能源調度為中心，扁平化管理，建立客觀能源消耗評價體系，完善能源信息的采集、存儲、管理和有效利用，加快系統的故障處理，提高對全廠性能源事故的反應能力，實現在公司層面對能源系統分散控制和集中管理，優化能源調度和平衡指揮系統，達到能源管理高效、敏捷、經濟，實現能源管控一體化。
南京鋼鐵集團能源管理系統動態調整氣電負荷，回收轉爐煤氣，投運電除塵設備。煤氣儲備中心回收轉爐煤氣供機組發電，目前回收量已達到76立方米／噸鋼以上，煤氣綜合利用后，創下自投產以來發電量最高紀錄，達到同類企業先進水平。通過EMS系統監視水電氣運行，掌握實時運行參數。對異常參數，通過調節能源介質的發生量或用戶的使用量進行及時調整，力求保證能源系統供需平衡。平衡生產用能需求，不斷優化能源結構配置，使鋼鐵生產中產生的富余煤氣、蒸汽有效利用，緩解了生產用電用熱的矛盾。
寶鋼、通鋼、杭鋼、南京鋼鐵、興澄特鋼等企業則率先建設了企業能源綜合平衡管理系統（EMS），使能源資源得到有效利用，實現了企業能源的優化和平衡。
節能降耗任重道遠
我國鋼鐵工業的節能降耗任重道遠，利用信息技術實現節能減排的道路還很長，還有許多生產、管理過程中的能源浪費、環境污染等問題完全可以通過信息技術的應用得到解決。
2007年，我國鋼鐵工業發展的總體要求是，大力加強資源節約和環境保護工作，努力實現速度、質量、效益相協調，生產發展、資源、環境相協調，真正做到又好又快地發展。我們要堅持信息及自動化技術在發展鋼鐵工業循環經濟中的應用，以實現生產過程高效化、物料消耗最優化、設備監控智能化、環境監測實時化。
中國鋼鐵工業協會最新發布的《“十一五”中國鋼鐵企業信息化發展建議》中提出了“鋼鐵企業以構建循環經濟和資源節約型社會為目標，利用信息技術努力降低能源和資源消耗，控制廢氣廢水排放; 建設環境監測系統，加大對環境污染的監控，促使鋼鐵工業循環經濟發展。”
中國鋼鐵工業在產能快速增長的同時，也帶來了資源消耗過大、環境污染嚴重、能源和運輸供給不足等問題，這些問題始終制約著鋼鐵工業穩定快速發展。鋼鐵企業既要發展，還要降低消耗; 既有社會發展的任務，又要承擔社會進步的責任。
“三高”現狀亟待改變
眾所周知，鋼鐵工業是高能耗、高物耗、高污染的典型“三高”產業之一。據統計，我國鋼鐵工業能耗占全國工業總能耗的15.18%，所排放的廢水和廢氣占工業總排放量的14%，固體廢棄物占工業廢棄物總量的16%。
在鋼鐵工業產品制造的各工序中，煉鐵系統（包括焦化、球團、燒結、煉鐵）的能耗占鋼鐵工業總能耗近70%; 煉鋼系統的能耗與國際先進水平的差距是鋼鐵工業各工序能耗與國際先進水平差距最大的; 鋼鐵生產過程中產生大量的焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣，對其進行回收并優化利用的任務更艱巨。
所以說，鋼鐵工業實施節能降耗，提高資源有效利用率，實現生產過程廢棄物的零排放，建立完善的鋼鐵工業生態循環體系，走可持續發展道路，是確保我國國民經濟持續健康發展的根本保障。而利用信息及自動化技術對鋼鐵生產過程進行監控、對能源進行管理，是鋼鐵工業實現節能降耗、改善環境的重要任務之一。
“十一五”期間，國家要求推進鋼鐵工業發展循環經濟，發揮鋼鐵企業產品制造、能源轉換和廢物消納處理功能。在國家發改委公布的《鋼鐵產業發展政策》中，提出了降低原料、能源和水消耗，提高資源利用效率和資源回收率，建設污水和廢渣綜合處理系統，提高鋼材使用效率，到2010年實現全行業噸鋼綜合能耗降到0.73噸標煤，噸鋼水耗降至8噸以下的鋼鐵工業可持續發展的指導意見。
鋼鐵工業發展要按循環經濟的要求，利用信息技術，走出一條產品質量高、經濟效益好、資源消耗低、環境污染少、競爭能力強的鋼鐵強國之路。利用信息技術對鋼鐵生產過程進行監控、對能源進行管理，是鋼鐵工業發展循環經濟的重要手段。
節能降耗: IT大有可為
為了綜合利用能源，實現清潔化生產，我國鋼鐵企業使用先進的信息技術實現優化設計、柔性制造和精細化管理，通過對生產過程進行數字化、網絡化的實時監控，合理分配資源，降低了資源消耗，改善了環境，促進了鋼鐵工業的可持續發展。
首鋼的“鋼鐵企業利用信息技術節約能源及能源預警系統的開發與應用”列入國家電子信息技術應用(倍增計劃)項目。“太鋼能源計量信息系統”、“武鋼焦爐控管一體化”等國家電子信息技術應用(倍增計劃)項目通過了驗收。“寶鋼能源管理系統”、“濟鋼大型焦爐控制系統”、“重鋼加熱爐控制系統”均被列為國家信息技術應用示范優秀項目。“燒結終點判斷與智能控制系統研究”、“煉焦配煤優化系統”、“鞍鋼高爐人工智能系統技術研究”、“寶鋼鐵水運輸計算機仿真系統研究”、“板帶鋼集成制造執行系統的開發與應用”榮獲了中國鋼鐵工業協會頒發的冶金科學技術獎一、二等獎。這些信息化、自動化項目的特點是節能降耗效果顯著、技術先導性強、在全行業具有帶動作用。
在現代化鋼鐵企業的煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝中，應用信息技術，實現高度的自動化和最優工藝控制，可以大大降低能源和材料消耗。信息技術為實現全面、實時、動態監測和管理各種資源提供了現代化手段，這些資源包括保證企業生產安全運營的水、電、煤、氣、油以及原材料。
鋼鐵企業要積極部署信息技術在資源、環境領域的應用，推進綠色制造和清潔生產，合理利用資源，保護生態環境。這是我們在資源、能源缺乏的情況下推動鋼鐵工業化進程的良好途徑。到目前為止，信息技術已經被廣泛地應用于鋼鐵企業的各個業務環節。
近年來，鋼鐵企業以計算機軟件、數據庫、網絡通信、自動控制、數學模型、人工智能、計量檢測、監視監控等信息及自動化技術搭建平臺，使之與管理、工藝、流程相結合，走自主創新、引進消化再創新之路，開發了一大批先進適用的數字化、網絡化、自動化的應用項目，為鋼鐵工業提高產品質量、降低成本、節約能源、保護環境、優化控制、動態管理、輔助決策發揮了重要作用，取得了良好的經濟效益。
信息技術在解決鋼鐵企業能耗高、污染重的問題中發揮著重要作用。對高能耗、高物耗和高污染生產過程進行信息技術改造，為節能降耗和污染減排做貢獻，這是鋼鐵企業信息化的重要工作之一。幾年來，鋼鐵企業在鋼鐵生產管理和控制方面應用信息技術實現節能降耗取得了重要進展。
1．能源管理
能源管理是鋼鐵企業實現優化資源配置、合理利用能源、改善環境、實現從單一的裝備節能向系統優化節能的戰略轉變的重要措施，也是創建節約型企業、實施清潔生產的必然要求。要從企業可持續發展的戰略高度來認識建設能源管理系統的必要性。努力實現能源集中控制，提高勞動效率，保障系統安全運行; 努力形成自主知識產權的燃氣發電控制技術。
現代化的能源管理中心是體現鋼鐵工業節能水平的標志。能源管理中心應能做到確保生產用能的穩定供應; 充分利用低價能源代替高價能源; 對能源進行集中管理與自動化操作，提高勞動生產率。積極推廣利用信息及自動化技術，促進節能降耗、提高能源利用效率。
2．過程自動化控制
先進的過程自動化控制也是節能降耗的重要手段。利用數學模型和智能控制理論對工業爐窯進行計算機優化控制，可直接取得顯著的節能效果。推廣應用高爐專家系統、轉爐煉鋼終點控制模型、電爐能量輸入優化模型、智能精煉爐控制系統、加熱爐優化控制模型和模糊控制系統等先進的過程控制模型系統，由此提高產品質量、減少設備故障、保障生產順行，間接起到節能降耗的目的。
3．檢測和控制設備
先進的檢測和控制設備是節能工藝和裝備的基礎。研制和選用靈敏可靠的檢測儀表、操作靈活的閥門及計算機自動控制系統和自動化裝備，保證節能工藝和裝備發揮節能效果。
4．電氣傳動設備
電氣傳動設備本身的節能構成了鋼鐵工業節能的重要組成部分。大力推廣交流變頻調速等自動化技術，使鋼鐵工業中的電機設備節電節能。
涌現出許多成功案例
濟鋼大型焦爐集中控制系統應用了現代化大型工業網絡技術、檢測技術及控制技術，首次成功實現煤氣凈化半負壓流程控制技術和低水熄焦控制技術的國產化。無蒸汽蒸氨控制技術的應用，消除了傳統蒸汽蒸氨帶來的環境污染，實現優化控制后能耗降低1.5%～3%。濟鋼大型高爐零返礦技術開發項目投運后，優化了原料生產工藝，消化了高爐產生的返礦，降低了高爐生產成本，節約了能源，緩解了原燃料供應緊張的局面。
太鋼能源數據自動采集系統實現了主要耗能介質（風、水、電、氣）的數據采集自動化、傳輸網絡化、結算電子化、計量現代化和管理精細化的目標。
重鋼大型軋鋼加熱爐模糊控制系統，使爐溫變化控制在5℃以內，提高了加熱質量，降低了燒損，延長了爐窯壽命。同時，由于對加熱爐的風機采取了模糊控制變頻調速，防止了因關小閥門減少風量而造成的風機喘振; 加之對空燃比的精確控制，減少了能源浪費，年節約天然氣76.5萬m3，年節電43.9萬kWh，年減排二氧化碳3112噸。
武鋼焦爐干熄焦自動化控制系統采用具有自主創新的干熄焦裝置自動化控制技術，計算機系統正式投入運行，全部完成了控制系統應用軟件的模擬調試和仿真運行，焦炭的冷強度M40將提高3%，M10降低至0.47%，熱強度提高2%，用干法熄焦產生的熱能每年發電近4000萬千瓦。
優化能源結構，盡可能回收利用鋼鐵生產中的余熱，緩解生產中電能和熱能的供需矛盾，是當前鋼鐵工業節能降耗的重要課題。例如: 寶鋼能源管理系統按循環經濟的基本要求規劃設計，以能源調度為中心，扁平化管理，建立客觀能源消耗評價體系，完善能源信息的采集、存儲、管理和有效利用，加快系統的故障處理，提高對全廠性能源事故的反應能力，實現在公司層面對能源系統分散控制和集中管理，優化能源調度和平衡指揮系統，達到能源管理高效、敏捷、經濟，實現能源管控一體化。
南京鋼鐵集團能源管理系統動態調整氣電負荷，回收轉爐煤氣，投運電除塵設備。煤氣儲備中心回收轉爐煤氣供機組發電，目前回收量已達到76立方米／噸鋼以上，煤氣綜合利用后，創下自投產以來發電量最高紀錄，達到同類企業先進水平。通過EMS系統監視水電氣運行，掌握實時運行參數。對異常參數，通過調節能源介質的發生量或用戶的使用量進行及時調整，力求保證能源系統供需平衡。平衡生產用能需求，不斷優化能源結構配置，使鋼鐵生產中產生的富余煤氣、蒸汽有效利用，緩解了生產用電用熱的矛盾。
寶鋼、通鋼、杭鋼、南京鋼鐵、興澄特鋼等企業則率先建設了企業能源綜合平衡管理系統（EMS），使能源資源得到有效利用，實現了企業能源的優化和平衡。
節能降耗任重道遠
我國鋼鐵工業的節能降耗任重道遠，利用信息技術實現節能減排的道路還很長，還有許多生產、管理過程中的能源浪費、環境污染等問題完全可以通過信息技術的應用得到解決。
2007年，我國鋼鐵工業發展的總體要求是，大力加強資源節約和環境保護工作，努力實現速度、質量、效益相協調，生產發展、資源、環境相協調，真正做到又好又快地發展。我們要堅持信息及自動化技術在發展鋼鐵工業循環經濟中的應用，以實現生產過程高效化、物料消耗最優化、設備監控智能化、環境監測實時化。
中國鋼鐵工業協會最新發布的《“十一五”中國鋼鐵企業信息化發展建議》中提出了“鋼鐵企業以構建循環經濟和資源節約型社會為目標，利用信息技術努力降低能源和資源消耗，控制廢氣廢水排放; 建設環境監測系統，加大對環境污染的監控，促使鋼鐵工業循環經濟發展。”
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