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注意事项基于节能目标的钢铁企业能源集成管理系统的研究与实现--《吉林大学》2009年博士论文
基于节能目标的钢铁企业能源集成管理系统的研究与实现
【摘要】：
论文以科技部科技支撑计划项目“冶金企业氩氧精炼铁合金工艺及综合节能技术的开发与示范”的子课题“冶炼过程能耗监测与能耗系统优化”(2007BAE17B0)和吉林省科技厅社会发展重大项目“冶金行业综合节能技术与产品的开发研究”()为背景,并结合作者近年来参与完成的“鞍钢集团矿业公司大选厂能源信息管理系统”等科研项目,以冶金企业系统节能为研究目标,对以钢铁企业为代表的流程工业进行了生产过程的能源监测、系统优化与综合管理技术的应用研究,开发了钢铁企业生产过程能源集成管理系统,促进了企业生产过程的节能降耗。
针对以钢铁行业为代表的制造企业的生产工艺和流程进行了深入的系统分析,研究了主生产系统、辅助生产系统及能源转换系统等之间的作用机理和定量关系,进行了生产过程的能流和物流分析,并结合鞍钢集团的生产实际,介绍了能源平衡与优化模型、能源投入产出模型的具体应用。实践证明,应用这些模型的计算结果与实际生产数据误差较小,对于企业实现科学的能源分析、预测和决策具有重要的指导意义。
从系统的角度,应用改进的模糊层次分析法研究了钢铁生产流程的综合能耗问题,并结合鞍钢集团的生产实际,分析获得了各股物流因素对吨钢综合能耗影响程度大小的排序及多因素对能耗影响的量化指标,为指导企业制定科学的节能降耗措施提供了理论依据。
基于JSP+Oracle9i数据库及Tomcat5.0 WEB服务器平台,采用JSP+JavaBean开发模式开发了鞍钢集团矿业公司大孤山选矿厂能源信息集成管理系统,基于Force control V6.0工控组态技术设计了鞍钢集团矿业公司08#变电所能源计量与管理系统和大选厂生产过程监控系统,实现了能源数据采集、能耗统计与分析、能源平衡、能耗预测、自动排产及故障诊断等功能,为企业进一步实现与ERP集成奠定了基础。实际生产运行表明,本系统功能完善、运行可靠,提高了企业的能源利用率,促进了企业节能增效,具有较高的在相关流程行业推广的应用价值。
【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2009【分类号】：TF31【目录】：
内容提要4-9
第一章 绪论9-34
1.1 课题的来源、研究目的及意义9-13
1.2 本课题国外研究现状13-17
1.3 本课题国内研究现状17-30
1.3.1 中国钢铁工业的发展及当前形势17-21
1.3.2 我国钢铁工业能耗现状21-26
1.3.3 我国钢铁工业能源管理工作的进展26-30
1.4 论文研究拟解决的主要问题30-31
1.5 论文研究的主要内容与技术难点31-33
1.5.1 本论文主要研究内容31-32
1.5.2 本论文研究主要技术难点32-33
1.6 小结33-34
第二章 钢铁企业能源管理系统概述34-48
2.1 引言34
2.2 钢铁工业工艺流程及生产用能分析34-39
2.2.1 钢铁产品概述34-35
2.2.2 钢铁生产工艺流程35
2.2.3 钢铁生产用能分析35-39
2.3 能源管理中心的地位和作用39-47
2.3.1 能源管理中心的地位40-44
2.3.1.1 冶金自动化系统的分级40-43
2.3.1.2 能源管理中心在冶金自动化系统中的地位43-44
2.3.2 能源管理中心建设的基本路线44
2.3.3 能源管理中心的结构44-45
2.3.4 能源管理中心的作用45-47
2.4 小结47-48
第三章 钢铁企业物质流与能量流的模型分析48-64
3.1 引言48
3.2 钢铁企业系统节能理论的研究48-53
3.2.1 系统节能理论的分析方法48-52
3.2.2 系统节能理论的模型化方法52-53
3.3 钢铁企业系统构成及能源分析53-54
3.4 钢铁企业物流与能流数学模型的建立54-63
3.4.1 物流系统分析及数学模型的建立55-59
3.4.1.1 物流系统构成及平衡55-58
3.4.1.2 能耗的计算58-59
3.4.1.3 物流对能耗的影响分析59
3.4.2 能流系统分析及数学模型的建立59-63
3.4.2.1 生产工序能流图及能流模型60-61
3.4.2.2 钢铁企业的能流图及能流模型61-62
3.4.2.3 能量流变化对能耗影响的分析62-63
3.5 小结63-64
第四章 钢铁企业能耗分析方法的研究64-81
4.1 引言64
4.2 钢铁企业能耗指标64-66
4.3 钢铁企业吨钢综合能耗的层次分析法66-80
4.3.1 层次分析法概述66-67
4.3.2 层次分析法的基本原理67-71
4.3.3 改进的模糊层次分析法及其在吨钢综合能耗分析中的应用71-80
4.3.3.1 模糊层次分析法（FAHP）71-75
4.3.3.2 模糊层次分析法在吨钢综合能耗分析中的应用75-80
4.4 小结80-81
第五章 钢铁企业能源模型的建立与应用研究81-108
5.1 引言81
5.2 钢铁企业能源系统模型概述81-86
5.2.1 能源模型的层次结构81-82
5.2.2 能源模型的特点82-83
5.2.3 能源模型的描述83-84
5.2.4 能源模型变量的确定84
5.2.5 能源模型目标函数的多重性84-85
5.2.6 钢铁企业能源模型的总体结构85-86
5.3 能源平衡与优化模型的研究86-97
5.3.1 能源平衡模型的建立86-89
5.3.1.1 主生产系统能耗关系86-87
5.3.1.2 能源转换及存储系统能耗关系87
5.3.1.3 辅助生产系统能耗关系87-88
5.3.1.4 企业能源平衡关系88-89
5.3.2 能源综合优化模型的建立89-91
5.3.3 能源综合优化模型在鞍钢中的应用91-97
5.4 能源投入产出模型的研究97-107
5.4.1 能源投入产出模型97-104
5.4.2 能源投入产出模型的应用104-107
5.5 小结107-108
第六章 鞍钢集团矿业公司能源信息管理系统的实现108-162
6.1 引言108
6.2 系统方案论证108-113
6.2.1 实现目标108-111
6.2.2 总体方案111-113
6.3 能源计量与生产过程监控113-140
6.3.1 能源数据采集方案113-127
6.3.1.1 系统方案113-114
6.3.1.2 能源数据采集的硬件构成114-116
6.3.1.3 采集系统软件设计116-127
6.3.2 08#变电所电能计量管理系统127-132
6.3.3 大选厂能源计量与生产过程监控132-140
6.4 能源分析与管理140-159
6.4.1 能量平衡140-144
6.4.2 能耗预测144-149
6.4.3 自动排产149-153
6.4.4 故障诊断153-156
6.4.5 供电质量分析156-158
6.4.6 同类设备对比158-159
6.5 系统维护159-161
6.6 小结161-162
第七章 结论162-166
参考文献166-172
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果172-174
致谢174-175
摘要175-177
Abstract177-179
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据中国钢铁企业网记者了解，未来中国钢铁业系统节能将成主导。 &&&& 中国金属学会炼铁专家王维兴指出，国内的钢铁业节能从上世纪80年代起，经历起步阶段、扩展阶段到现在的系统节能阶段。系统节能是现在乃至更长时期内钢铁企业节能的重要指导思想，它需要钢铁企业从全局考虑，加强管理、协作，提高能源利用效率。&&&& 王维兴向中国钢铁企业网记者表示，我们所说的系统节能研究对象是联合企业、生产工序、单体设备三个不同层次节能工作的协调配合，各生产工序之间非能源物质的物流量、温度、成分、形状及时间对吨钢综合能耗和生产工序能耗的影响。&&&& 据介绍，对于国内钢企来说，当前要做到系统节能必须得做大三个转变。这就是注重单位设备、工序的节能向企业整体节能转变；从经验管理节能向现代化企业管理方向转变，提高企业节能工作水平和能源利用效率；节能管理体系要从单一的能源部门纵向管理体系，向计划、生产、技术、原燃料供应、设备等部门与能源管理部门分工协作的综合能源管理体系进行能源管理。&&&& 王维兴强调，实现管理节能将会是我国钢铁业节能的重要方面。据测算，钢铁企业在实现现代化管理之后，可降低企业总能耗的5%左右。目前国内除了几个大型钢铁企业之外，多数钢企在管理节能方面做得并不够好。我们通常说管理和技术进步是企业生存、发展的两个轮子，部分钢企在节能方面的管理不够重视已非常明显，这表现在企业能源管理部门不完善，人员素质有待进一步提高，企业实际购入、外销、使用能源数量和质量等方面情况不准确，用能现状表达不科学，以及用技术观点分析用能现状和节能潜力尚有欠缺和不足等。
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