电炉炼钢的能源管理.docx

1、电炉炼钢的能源管理第八章 电炉炼钢的能源管理第一节 电炉炼钢的能源管理系统190.什么是能源管理系统？为什么要建立电炉炼钢的能源管理系统？能源管理系统，即 (以下简称)，利用先进的计算机数据分析技术，对能源生产相关的历史数据进行数据分析、挖掘工作，用以指导企业能源管理工作，提高企业能源管理水平和效率。冶金工业能耗居高不下和环境质量不如人意是长期困扰冶金企业的难题，电弧炉炼钢的能源降本工作一直是各钢厂降低成本的重要抓手。采用信息技术作为平台，综合新技术、新工艺、配套技术和管理措施，减少消耗，形成安全、稳定、经济和高效的能源供给系统，对于降低电炉炼钢铁生产成本，改善环境质量，提高产品的市场竞争力具

2、有极为重要的意义。电炉炼钢厂的能源消耗约占钢铁成本的20-40。不同的装备水平，工艺流程，产品结构和能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。能源管理是现代钢铁企业实现节能降耗的基础技术措施。建设公司一体化的集中统一的能源管理系统是数字化能源管理的技术支持措施，也是大型钢铁企业提高节能效益的重大技术装备措施，应从企业发展战略的高度认识建设企业能源管理系统的必要性和迫切性。191.建立能源管理系统，对电炉炼钢生产的节能有哪些作用？作为电炉炼钢自动化和信息化的重要组成部分，不仅对能源的统一调度、优化能源平衡、减少能源放散、提高环保质量、降低吨钢能耗和提高劳动生产率有重要作用，而且对于事故预案的制定

3、和执行、事故原因的快速分析和及时判断处理、能源供需的合理调整和平衡以及在客观信息基础上的能源实绩分析、能源计划编制、能源质量管理、能源系统的预测等都是十分有效的。能源管理系统的具体作用包括：（1）完善能源信息的采集、存储、管理和能源的有效利用。对能源数据进行分析、处理和加工，能源调度人员和专业能源管理人员就能实时掌握系统状态，经过系统的合理调整，确保系统运行在最佳状态。（2）在更高的层次上（公司层面）对能源系统采用分散控制和集中管理。将在公司层面、全局角度审视能源的基本管理需求，满足能源工艺系统分散特性和能源管理需要集中的客观要求，以适应电炉炼钢生产的战略发展需要。（3）减少管理环节，优化管理

4、流程，建立客观能源消耗评价体系。实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，满足能源设备管理、运行管理等的自动化，建立客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，向管理要效益。（4）减少能源系统运行成本，提高劳动生产率。的建设，对能源管理体制的改革将发挥重要作用。其基本目标之一是可以实现简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入，节约人力资源成本，提高劳动生产率。（5）加快系统的故障处理，提高对全厂性能源事故的反应能力。能迅速从全局的角度了解系统的运行状况，故障的影响程度等，及时采取系统的措施，限制故障范围的进一步扩大，并有效恢复系统的正常运行。（6）通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能

5、源和改善环境。将通过优化能源管理的方式和方法，改进能源平衡的技术手段，实时了解钢厂的能源需求和消耗的状况，能有效地减少高炉煤气的放散，提高转炉煤气的回收率，采用综合平衡和燃料转换使用的系统方法，使能源的合理利用达到一个新的水平。（7）为进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理提供条件。能源管理系统的建设，不仅可有效解决能源实时平衡管理和监控管理，还可以通过对大量历史数据的归档和管理，为进一步对数据进行挖掘、分析、加工和处理创造条件。192.能源管理系统在电炉炼钢生产中，应占有什么样的地位？能源管理系统在电炉炼钢信息化系统中具有重要的地位，公司级或完成对包括能源管理系统在内的信息集成和一贯制管

6、理，以实现公司生产、经营的过程优化和提高公司的总体效率，进而提高公司的市场竞争力。如图8-1所示。图8-1 能源管理系统在电炉炼钢信息化系统中的地位193.建设电炉炼钢的能源管理系统，其基本技术路线是怎样的？能源管理系统建设的基本技术路线是：（1）规划先进的能源系统能源工艺系统分散，面广量大。数据采集对象的选择应按照工艺监控的实际要求、能源系统输配和平衡的要求、能源管理的精度要求谨慎选择。数据采集系统宜采用分散方式，以减少系统风险和提高系统的安全性和可维护性。根据能源系统的特点和具体情况，综合采用及之适应的基本技术：行业标准监控和管理技术；现代安全网络技术和数据通信技术；数据库及实时数据处理技

7、术；预测和平衡优化技术；集成式(地理信息系统)技术；数字化运行和调度技术；异构系统无缝集成技术。（2）设计集中统一的“数字化”的能源输配及平衡控制应用系统“数字化”的能源输配及平衡控制应用系统是指在上述基本技术基础上，利用信息技术手段，实时地再现工艺系统的过程映象，使运行管理和调整决策建立在可靠的过程信息之上。调度人员能够在能源控制中心对系统的动态平衡进行直接控制和调整，从而减少管理控制环节，提高工作效率，尤其在工艺系统故障时的处理指挥和即时系统调整方面，体现出了极大的优越性。（3）建立系统化的能源成本中心管理平台从成本控制的角度，优化能源管理体制，合理定义能源系统的成本中心。在系统规划、架构

8、设计、功能配置和应用集成等方面全面反映能源系统本质的管理特征，根据效益最大化的原则配置能源管理要素，通过能源管理系统的计划编制、实绩分析、质量管理、平衡预测、能耗评价等技术手段对能源生产过程和消耗过程进行管理评价。（4）及或系统的无缝集成能源管理系统实现及系统的无缝集成，是确保能源管理功能完整实现和系统信息完整的重要技术保证。能源管理系统的基础管理任务之一是实现按成本中心模式，向系统提供完整的能源系统分析数据和分析结果，也将按能源管理和预测分析的需要，向能源管理系统提供公司的生产计划、检修计划和相关的生产实绩信息。信息的交互作用能较好地解决能源系统评价中的不科学因素，在公司层面及时掌握能源消耗

9、情况，并对环境状况作出估计。194.能源管理系统的应具备什么样的基本功能？能源管理系统，作为大中型电炉炼钢企业和的重要组成部分，在企业信息化系统中具有重要的地位，其基本功能划分为三大部分：（1）信息处理子系统信息处理子系统的基本功能是数据采集和过程监控。它是能源管理系统的基础子系统，包括了最基本的系统功能：不同需求的数据采集(周期采集、中断采集、)；分类数据归档(实时数据、短时数据、统计数据、历史数据、记录)；实时闭环调节；逻辑分析处理(条件联锁、越限报警等)；人机界面(过程图、过程曲线、设定和查询等)；管理报表(瞬时报、正点报、日报、月报等)；基本数据处理等。（2）故障处理子系统故障处理子系

10、统主要包括：监测、分级报警(按轻、重故障分类)、信息记录和归档(按类别)、故障基本分析(时序记录分析、在线查询等)、故障分析专家系统等。（3）能源管理子系统能源管理子系统的基本功能包括：能源计划管理(计划编制、跟踪等)；能源实绩管理(实绩分析、归档、查询、平衡分析、成本分析、对标分析等)；能源质量管理(质量分析、质量跟踪、趋势评估、越限警告等)；运行技术支持(运行方式管理、停复役管理、操作评估等)；预测分析(在线预测决策、能耗预测分析、电力负荷预测等)。能源管理系统基本功能，如图8-2所示。图8-2 能源管理系统的总体功能195.能源管理系统的总体架构是什么样的？能源管理系统的总体架构参见图8

11、-3：图8-3 能源管理系统总体架构196.国内炼钢企业能源管理系统技术的应用及发展情况怎样？国内某公司作为能源管理系统技术成功应用的先导型企业，不仅在提高运行管理效益，实现全系统无人值守和投产以来连续不间断稳定安全运行方面取得了很大的成绩，在节能降耗方面也取得了可喜成果。该公司是一个非常庞大、复杂的系统，担负着全厂能源的综合管理及调度。系统IO点数约为20000点，通信光缆约70 ，共设遍布全厂的43个数据采集子站，共7个局网域。系统监控管理范围为全部公共能源设施，共包括17种能源介质，包括：（1）供配电系统：共23个变电所(室)；（2）给排水系统：2个中央水处理厂输水系统、4个排水泵站、2

12、个饮料水站、全厂消防系统等；（3）动力系统：煤气加压站、煤气混合站、煤气柜、放散塔、燃气管网系统、蒸汽系统、氧氮氩气输配系统。根据对该公司的初步分析，全公司能源管理系统的建设，可使能源系统的运行管理效率提高约5倍，能源系统日常管理成本大幅减少，能源实时平衡能力增加一倍以上，能源管理系统的综合效益在4元t钢左右。图8-4是该公司能源管理系统网络示意图。图8-4 某公司能源管理系统网络图近年来国内各炼钢企业在能源管理、运行决策支持、预测分析等方面进行了探索，取得了较好的效果，为能源系统的安全稳定和持续经济运行提供了很好的支持；尤其是在系统的集成度和及系统的信息整合方面进行了探索，正在取得预期的结果

13、，在能源管理系统在系统优化、平台选择、设计标准化和降低综合造价方面的努力正在取得成果。197.能源管理系统技术的发展趋势如何？随着技术进步，一批集成有现代数据分析技术、预测评价技术、地理信息技术、调度决策最优化技术等的能源管理系统将应运而生。能源管理系统技术的发展有以下趋势：（1）数据分析技术数据分析、统计、数据挖掘等技术在不同条件下的应用，向业务人员提供高端的综合应用和整合信息，协助能源管理人员提高他们的数据应用能力，为能源系统的规划、设计、系统优化服务。（2）预测评价技术系统能够完成的数据采集是基本的测量数据，其完整性受许多条件的限制。利用预测评价技术可以在有限的测量集下，了解系统(如消耗

14、)的变化趋势。如在电力系统中广泛使用的中短期负荷预测，对大型钢铁企业也是十分必要的。（3）地理信息技术能源系统的数据采集设备和传输网络遍布全厂的每一个角落，利用地理信息技术，能实现管网(线路)地理信息及能源管理系统的无缝结合，对运行管理人员及时准确地掌握系统信息，指挥操作人员加快系统故障的分析和处理，提高能源工艺系统的运行可靠性和稳定性有良好的指导作用。（4）调度决策最优化技术 大中型冶金企业的能源工艺系统的复杂性，使在线能源平衡调度工作无法达到理想的状态。优化能源介质的传输、合理安排能源介质的转换、综合生产需要和经济要求的能源分配、动态评估能源系统的运行状态，是解决能源系统的安全运行和经济运

15、行的必然要求。建立企业能源系统调度决策最优化模型是达到上述要求的有效手段。198.什么是能源中心管理体制？建立能源中心是目前国内大中型钢铁企业采用的、较为先进的能源生产及管理办法。所谓的能源中心，就是建立一个能源总厂，整个公司的产能、调度、用能均由能源总厂通过能源中心来统一管理、统一调度、统一平衡；它是以计算机网络为基础的厂级管控一体化计算机系统，以能源管理系统()为平台，集过程监控、能源管理、能源调度为一体的厂级实体。能源中心监控管理的介质有：电力、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气、压缩空气、氧气、氮气、氩气、氢气、蒸汽、生产水、生活水等。能源中心采用的是分散控制、集中调度的扁平化管理

16、方式，全厂的能源生产、能源调度、能源消耗均可在能源中心的大屏幕上显示、所有相关数据均进入能源中心数据库，因此可以客观能源消耗评价、实现管控一体化、提高计划精度。采用分散控制及无人值守方式，可降低员工人数，提高劳动生产率。能源中心的建设，从系统的角度对能源系统的生产、输配、调度管理、运行操作、信息分析、人力资源利用、异常处理等全方位管理，以最少人力、先进的手段、高效的体制、完备的信息实现安全稳定、经济平衡、优质环保的能源生产，并使能源管理始终服务于公司利益最大化。199.设立能源中心的目的是什么？大型钢铁联合企业对能源的依赖度很高，其生产过程中对燃料、电力、氧气、氮气、蒸汽和水等能源介质的需求很

17、大。使用的绝大多数能源介质均由企业自我生产，使其处于一种边生产边使用无库存的平衡状态，同时每一能源介质系统的平衡变化均将影响甚至制约其他能源介质的生产及使用。因此，数量庞大的能源介质如何平稳供应使用、合理经济使用是钢铁企业要面对的一个十分重要的课题。因此，钢铁企业迫切需要一个将各个单元的不同能源系统相互联系起来，进行统一调整的部门，对各种能源介质的发生及使用进行全面的监视，适时的进行能源介质切、投的处理，以保证能源介质的系统安全及经济使用。并对某一单元出现异常或事故时，在最短的时间将可能造成对钢铁生产的影响限制在最小的范围内。即要做到：(1)能源的潮流监视；(2)能源的经济分配；(3)运行方式

18、的合理化；(4)事故时刻的紧急处理。正是出于以上的目的，能源统一调配的思想越来越被广泛地被钢铁企业所接受，能源集中管理被日益重视，从而产生了能源中心机构和管理方式。200.能源中心在国外钢铁企业发展应用的情况如何？能源中心的雏形最早始于20世纪60年代的日本和西德，其钢铁企业利用模拟仪表形成能源数据采集及监控系统来分别满足能源介质生产和分配的需要。进入70年代日本钢铁厂利用电子计算机将各自独立的能源介质网逐步过渡到由动力部门集中管理，达到统一管理能源介质的转换和分配，能源中心初步形成。之后，随着计算机技术、控制技术的发展，能源中心技术也突飞猛进，数据库管理、集散控制技术、分析决策系统、智能控制

19、和智能管理等广泛应用于能源中心，能源中心技术成为企业能源管理现代化的基本配置。目前在日本的钢铁企业中应用已十分普遍。并且随着日本钢铁技术的输出，在韩国、巴西等国家的钢铁企业中能源中心的应用也已得到了普及和推广。201.能源中心在国内钢铁企业应用的情况怎样？B大型钢铁公司的能源中心是我国最早也是我国钢铁行业较为成功的一套能源集中调配、管理系统。从20世纪80年代B公司建设初期开始，能源的集中管理思想、大规模计算机控制应用及能源的最经济调配运行方式就为宝钢所采用，建立了一套以模拟仪表为主、管理模式以“自上而下”多级递阶思想为主的能源中心，在B公司二期、三期及目前的十五规划项目能源中心得到了很好的继

20、承和延续。新的能源设施不断被纳入能源中心，在系统性能和功能的扩展上获得了很大程度的提高，已在原有的基础上利用计算机技术、集散控制技术改造、建成了一个现代化的能源中心，对生产发挥的集约作用越来越明显。20世纪80年代以后，国内其他钢铁企业对能源中心技术具有浓厚的兴趣，并开始研究，发展比较快。目前随着能源中心技术的成熟及发展，特别是在能源集中管理上已经形成了较为完整的一套思路，在能源中心的建设和扩容改造过程中积累了丰富的经验，国内钢铁企业能源中心技术已全面得到推广应用。202.能源中心在钢铁企业中可以起到那几方面的作用？能源中心作为钢铁企业的动力心脏，对能源设施和能源系统实行集中监控和管理，充分显

21、示出其三大作用：(1)通过对能源设施集中监控，大幅度提高钢铁企业能源系统劳动生产率。由于能源中心现场采用无人值守的方式，所有管辖范围内的变电所、加压站、混合装置、水泵站、管网等均远程由能源中心的调度监控。所以相对于传统各个单元分立的能源管理、运行方式能够节约大量的人力。而且，能源系统规模越大，能源中心在这种人力成本上的贡献就越大。(2)运用强大的功能和手段对各能源介质实现有效在线调控，充分利用钢厂二次能源，确保系统经济合理运行，节能和环保效益贡献突出。能源中心对钢铁企业的供配电系统、动力系统(煤气、热力、氧气)、给排水系统和环保系统实行集中监控和管理。对能源潮流实行集中监测和管理，实现从能源数

22、据采集 能源介质消耗分析 能耗管理整个过程自动化、高效化、科学化。做到能源管理及能源生产的有机结合，全局平衡一次能源及二次能源，各种能源之间合理搭配，充分利用二次能源。做到最优化的供能方式，提升能源管理水平，减少能源的放散、排放，减少对环境的污染。(3)在能源系统异常和事故时，通过集中监控作出及时、快速和准确处置，把能源系统故障所造成的影响控制在最低限度，确保能源系统稳定运行。利用能源中心强大的集中监控功能，对钢铁企业的整个能源系统进行动态的管理。及时掌握各种能源系统的突发事件，借助能源中心的全局优势，迅速的对突发事件的性质、影响范围作出判断。并直接进行正确的动作，将故障点隔离，把事故的影响限

23、制在最小的范围。203.能源中心及基础能源管理系统的关系是怎样的？能源生产及能源管理合一的、集中一贯的管理模式，是现代化能源管理的核心。能源中心是“集中一贯式管理模式”实现的前提，基本能源管理则是充分利用能源管理中心资源，实现能源系统安全、稳定、经济运行的关键。基本能源管理利用能源中心这个平台，实现整个能源系统的能流、物流、信息流的高度统一。基本能源管理作为能源管理系统在线平衡调度及能源管理的补充，对能源管理系统的发挥和从宏观角度提供能源系统管理和考核的支持十分重要。这些管理包括实绩分析、能源计划、质量管理、运行技术支持和平衡分析等模块。这些模块以能源管理系统的实时数据为基础，经过系统的分析和

24、处理，以友好的设计界面提供给能源管理的专业人员和运行管理人员，从整体角度向能源系统管理人员提供一体化的安全保障机制和完善的基础管理平台。是企业管理的最重要的平台，为了使能源管理系统在公司的管理中起到更好的作用，系统的设计应充分考虑及系统的紧密集成和信息共享，通过向提供能源系统的基础管理数据和向能源管理系统提供公司的生产管理数据，来提高和能源管理系统的整体技术优势和管理效率。204.能源中心的发展趋势如何？能源中心技术必将随着计算机技术、信息技术、控制技术等诸多技术的发展和能源管理和环保技术进步需要而不断健全、发展。（1）“数字化”能源中心随着通讯技术及现场总线技术的发展，能源中心的系统结构也不

25、断地优化、更新。越来越多的数字通讯替代了原先的模拟信号传输。数字通讯的成本要大大低于模拟信号传输，而且在信号传输数量、种类都有明显的提升，意味着比以往更少的投入，可以得到更多的信息，这对能源中心功能的进一步扩展有十分重要而深远的影响。（2）能源中心及的进一步深入结合在现代企业中的应用已经成为企业提升自身管理水平，提高管理效能的一个重要举措。成功及否，除了体制上的因素外，企业各种资源信息的完备是十分重要的一个因素。而能源中心作为企业能源方面的信息中心，其完备的数据正好可为所用，给提供一个坚实的基础。同时也可以将其他系统的信息传给能源中心，为能源中心发挥更大的作用创造条件（3）能源中心自身功能的进

26、一步发展、挖掘随着能源中心运用经验的不断积累和能源管理要求的不断提高，能源中心自身功能迫切需要进一步开发、挖掘。例如电力负荷预测、热网负荷预测及优化控制等更多管理功能的实现，将大大扩展能源中心的应用广度和深度。第二节 电炉炼钢工序能耗管理205.为什么要强化电炉炼钢工序能耗管理工作？电炉炼钢是一个以电能为主的生产工序，所消耗的电能约占总能源消耗量的6070。若由于某些耗能设备落后，管理又末臻完善，在生产过程中能源的浪费现象相当普遍。所以降低电炉工序能耗是电炉炼钢的重要任务。随着我国国民经济的发展，能源供需矛盾日趋尖锐。因此要充分认识能源的工作的重要性和迫切性，狠抓降低工序能耗这一重要环节，提高

27、科学管理水平，改革不合理的工艺，改造耗能高的设备，合理组织生产，有效利用能源，在确保产品质量的基础上，开展以节约能源为中心的技术基础工作具有重要的意义。206.电炉炼钢工序能耗管理必须注重那几方面的工作？电炉炼钢工序能耗管理必须注重下列工作：（1）健全计量，配齐各种计量仪表计量测试仪表是能源管理的重要手段。电炉炼钢车间所使用的电、水、氧、煤、焦炭、蒸气、空气等一次和二次能源都必须安装计量仪表，并且定期校正，做到准确可靠。表具的型号应随着技术的进步不断更新，并逐步实现数据的自动采集和统计。（2）实行定额管理在不断完善计量仪表的基础上实行定额管理。（3）加强废钢管理废钢要分类存放废钢的尺寸、重量、

28、配比成分和布料必须符合要求，以减少装料次数，缩短冶炼时间。207.电炉工序能耗计算范围应该怎样规定？炉座能耗计算范围包括：（1）冶炼电耗；（2）炉外精炼、炉外处理等冶炼用电；（3）冶炼氧耗；辅助能耗计算范围包括：（1）动力用电；（2）煤气（天然气）耗；（3）蒸汽耗；（4）压缩空气耗；（5）油耗；（6）煤（焦炭）耗；（7）水耗； （8）钢锭（坯）退火及精整能耗；。（9）其他。208.电炉工序能耗计算应该注意哪些问题？电炉工序能耗计算时应该注意：（1）冶炼用电度表应安装在变压器一次（高压）侧。（2）工序能耗的各种计量以进行车间的仪表为准，电炉车间以外的损失应列入企业亏损。（3）石灰焙烧能耗不计算在

29、工序能耗内，而二次加热能耗计算在内，废钢加工能耗不计算在工序能耗内。（4）冶炼单耗以合格钢锭（坯）量计量。表8-1是某电炉炼钢工序的电炉工序能耗统计表，可供开展工序能耗管理时参考。表8-1电炉工序能耗统计表顶 目单 位单 耗折算值换算为标准炉座能耗1.冶炼电耗2.炉外精炼，处理电耗3.冶炼氧耗4.金属料炉外预热燃料耗辅助能耗5.动力用电烘烤能耗6.煤气7.天然气8.煤9.焦炭10.油11.水耗12.蒸汽13.压缩空气14.钢锭退火，精整能耗15.其它工序能耗合 计209.全面质量管理的哪些手段可在电路工序节能工作中的运用？企业为了确保生产用户满意的产品，号召全企业各组成部门以及全体职工参加。运

30、用各种手段充分发挥应有技术和管理技术的作用，实行从研制，生产销售到服务的全过程的活动，这就叫全面质量管理，简称。全面质量管理强调：(1）对影响产品质量的设计、试制、生产销售、售后服务等环节实行全过程的管理，把不合格品消灭在产生之前。(2)实行全员管理，使企业上上下下，人人都关心产品质量努力做好本职工作，提高工作质量以保证产品质量。(3)运用各种办法，从生产技术，经营管理，思想教育等各个角度来保证产品质量。根据的基本概念对节能工作开展也有一定指导意义，节能工作运用可从思恕、方法着手。我国不少电炉冶炼工序根据的概念，在节能工作上采用了法，控制图、特性因素图，巴雷特曲线等方法，指导生产使冶炼电耗一降

31、再降，从而接近了国际先进水平。210.什么是法？如何运用？方针目标图展开，使搞工序节能工作有计划、执行、检查和处理四个层次。（1）计划按要求制订全面节电计划。（2）执行班组或个人为实现计划工作。（3）检查检查执行结果。（4）处理经过检查，肯定经验，并制订标准做法，总结不成功之处，制订下一循环计划。这种循环工作法可用图8-5，图8-6，图8-7形象地表示，图8-5 图8-6 图8-7同时也可使用方针目标展开图，示意例图见图8-8。运用就能使我仃就节能工作有目标，有步骤，有措施，有检查手段确保冶炼工序能耗下降。图8-8 方针目标展开图211.什么是曲线图？如何运用？曲线图是质量控制手段之一，也是节电节煤、节氧气控制有效手段。我们可充分利用。画曲线图不是最终目的，用曲线图是预防能耗超指标有效措施，从曲线图上所得到的情报，以便我们分析、控制能耗变动，及时分析原因，采取节能措施，稳定供能