轉(zhuǎn)爐煉鋼過程能效評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵企業(yè)能效分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種轉(zhuǎn)爐煉鋼過程能效評估方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 冶金流程工業(yè)是能源的主要消耗者，節(jié)能降耗一直是冶金企業(yè)降本增效的重要途 徑。近幾年，鋼鐵企業(yè)正面臨產(chǎn)能過剩和環(huán)境污染的雙重壓力，通過控制能源消耗節(jié)約成本 更成為鋼鐵企業(yè)的必經(jīng)之路。轉(zhuǎn)爐煉鋼是煉鋼的方式之一，也是近幾年世界各大鋼鐵企業(yè) 的主要煉鋼方式。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼工序不需要額外消耗燃料，而且其自身可以回收大量的轉(zhuǎn) 爐煤氣和蒸汽，因此能夠?qū)崿F(xiàn)負能煉鋼，從而使整個鋼鐵生產(chǎn)長流程的工序能耗下降。
[0003] 然而，由于我國鋼鐵企業(yè)眾多，各個企業(yè)內(nèi)部設(shè)備類型、生產(chǎn)組織、能源結(jié)構(gòu)、原 材料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間都有很大差異，而轉(zhuǎn)爐冶煉過程中涉及的能源介質(zhì)種類繁多、對能耗 有影響的因素也很多，既有直接影響因素如吹氧量、煤氣回收量，又有間接影響因素如鐵鋼 比、鐵水溫度等。要想比較不同爐次、不同轉(zhuǎn)爐甚至不同企業(yè)之間的轉(zhuǎn)爐冶煉工序能耗時， 簡單的使用折標(biāo)煤后的噸鋼能耗直接進行比較并沒有太大的實際意義，只有在基準一樣的 前提下，綜合考慮各個比較對象的自身差異后，相互比較才有意義，比較的結(jié)果對企業(yè)才具 有說服力。因此，提出一種合理的、可比的轉(zhuǎn)爐能效分析方法對評估某個轉(zhuǎn)爐多個爐次的噸 鋼能耗或某個企業(yè)的轉(zhuǎn)爐噸鋼綜合能耗在行業(yè)中的實際水平有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種轉(zhuǎn)爐煉鋼過程能效評估方法，要解決的技術(shù)問題是針 對不同企業(yè)之間轉(zhuǎn)爐冶煉工序能耗及同一轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)不同爐次鋼水的噸鋼能耗不可比，沒有 基準作為參考等問題提出了一種解決上述問題的轉(zhuǎn)爐冶煉工序能效評估方法，旨在為鋼鐵 企業(yè)了解自身實際的能效水平提供依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉的工藝過程、以及若干歷史數(shù)據(jù)找出影 響轉(zhuǎn)爐冶煉工序能耗的因素，并對其進行分類；找出關(guān)鍵影響因素對能耗的影響系數(shù)并確 立基準能耗值和轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)活動的基準工況；以基準工況為標(biāo)準評估實際工況下的轉(zhuǎn)爐能效 水平。具體包括以下步驟：
[0006] (1)獲取本評估方法所需的支撐數(shù)據(jù)：一、待評估對象（轉(zhuǎn)爐）的基本設(shè)計參數(shù)， 主要包括轉(zhuǎn)爐公稱容量、爐容比、爐齡、氧槍供氧能力等，該部分數(shù)據(jù)來源于企業(yè)工藝設(shè)備 的設(shè)計說明文檔；二、6-12個月的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和能源消耗數(shù)據(jù)，主要是指統(tǒng)計時間內(nèi)轉(zhuǎn) 爐設(shè)備所有的生產(chǎn)活動涉及到的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，以爐次為單位作為一條樣本數(shù)據(jù)，重點包 括爐次冶煉的鋼種、溫度、重量、成分、鐵鋼比、吹氧時長、冶煉時長、補吹次數(shù)、氧氣、氮氣、 氬氣、天然氣（煤氣）、循環(huán)水的消耗等（各企業(yè)的能源結(jié)構(gòu)可能會有所不同），這部分數(shù)據(jù) 來源需要企業(yè)的MES系統(tǒng)和精細數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作支持。另外，本評估方法還需要統(tǒng)一的能 源介質(zhì)折標(biāo)準煤系數(shù)，一般以最新的國家標(biāo)準為標(biāo)準。
[0007] (2)對步驟⑴得到的除各種能源實際消耗量以外的所有因素作為可能的影響轉(zhuǎn) 爐冶煉工序能耗的因素，按照各因素的屬性將其分為四類，設(shè)備因素、操作制度因素、物質(zhì) 流因素和能量流因素。設(shè)備因素主要指轉(zhuǎn)爐設(shè)備的工藝設(shè)計參數(shù)，這類參數(shù)直接決定了轉(zhuǎn) 爐冶煉能耗的水平，如公稱容量、爐型、爐齡、二次除塵風(fēng)機轉(zhuǎn)速、功率、利用率等，在比較不 同類型的設(shè)備時，需要修正該類參數(shù)對能耗的影響；操作制度因素主要指兩個或多個對比 爐次的生產(chǎn)節(jié)奏差異、檢修和事故差異、煤氣蒸汽回收限制條件及因操作工操作準確性和 及時性帶來的差異等。如爐次為檢修或停產(chǎn)后的第一爐、爐次本身為事故爐次、操作工對煤 氣蒸汽回收的條件設(shè)定過低造成回收變少等，這類因素會給兩個爐次之間的比較造成很大 影響，因此要將這類因素考慮在內(nèi)；物質(zhì)流因素是指每一爐次生產(chǎn)中碳元素的變化給能耗 帶來的影響，根據(jù)前人的研宄表明物質(zhì)流因素對能耗的影響極大，本發(fā)明也將其作為重點 能耗影響因素，主要有鐵水比、鐵水碳含量、鋼水碳含量、產(chǎn)量、炭質(zhì)發(fā)熱劑加入量、鋼種等。 能量流因素是指每一爐次生產(chǎn)中熱量的變化給能耗帶來的影響，與物質(zhì)流對應(yīng)，也是能耗 的關(guān)鍵影響因素，本發(fā)明將其視為重點能耗影響因素，主要有鐵水溫度、鋼水溫度、轉(zhuǎn)爐煤 氣回收比、蒸汽回收率、空氣吸入系數(shù)等。更佳地，根據(jù)待評估對象的性質(zhì)對影響因素的重 要性進行排序，如果是不同類型轉(zhuǎn)爐設(shè)備之間的比較，則重點考慮設(shè)備因素和操作制度因 素；如果是同一轉(zhuǎn)爐設(shè)備各爐次之間的評估比較則重點考慮物質(zhì)流和能量流因素。
[0008] (3)將步驟（2)已分好類的影響因素，逐一進行計算，確定影響轉(zhuǎn)爐綜合能耗的較 為完整、精確的影響因素，分析影響因素對能耗水平的作用力大小，即計算各影響因素對能 耗的影響因子大小。對不同類別的因素，本發(fā)明方法采用不同的計算影響因子的辦法。對 設(shè)備因素，其對能耗的影響采用間接因子替代法，將設(shè)備類型差異轉(zhuǎn)換為幾個關(guān)鍵的設(shè)備 運行參數(shù)，如爐容比、供氧強度、冶煉周期、日利用系數(shù)等可以量化的指標(biāo)，作為新的影響因 素。對操作制度因素，本發(fā)明方法采用校正因子的方法將這些因素的影響考慮進來，校正 因子的計算根據(jù)實際生產(chǎn)情況確定，以正常生產(chǎn)條件下的平均能耗水平為各個因素的標(biāo)桿 值，將所有因異常操作引起的能耗折標(biāo)后累加作為校正因子，1表示受影響的 i 能源介質(zhì)損耗量，h表示該介質(zhì)的折標(biāo)煤系數(shù)。對新的替代后的設(shè)備因素、物質(zhì)流因素和能 量流因素，分別以轉(zhuǎn)爐冶煉工序能耗或各能源介質(zhì)實際能耗為因變量，某一類或多類影響 因素為自變量，以步驟（1)所獲得的爐次樣本數(shù)據(jù)為樣本，采用逐步回歸的方法，建立能耗 與影響因素之間的線性回歸模型，得到實際有影響力的因素及影響因子的大小。逐步回歸 模型計算由計算機進行實現(xiàn)。
[0009] (4)根據(jù)待評估對象（某個轉(zhuǎn)爐設(shè)備）在實際生產(chǎn)中的最普遍的外部條件和最好 的內(nèi)部條件組成的工況確定待評估對象的基準工況。其中，外部條件主要涉及物質(zhì)流的各 種屬性，如原料條件、產(chǎn)品條件、產(chǎn)量等，屬于物流因素，物流主要是轉(zhuǎn)爐冶煉的上下游工序 即鐵水預(yù)處理和爐外精煉工序決定的；內(nèi)部條件指技術(shù)操作水平、生產(chǎn)管理水平、設(shè)備運行 維護水平等直接關(guān)系設(shè)備的能耗水平，屬于能流因素，主要由轉(zhuǎn)爐冶煉工序本身決定?；鶞?工況即指一般性正常生產(chǎn)的生產(chǎn)參數(shù)，工況參數(shù)集為影響因素集的子集。如選取某個特定 的鋼種，統(tǒng)計一定時間內(nèi)正常生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐冶煉物流數(shù)據(jù)，如鐵水比、鐵水碳含量、鋼水碳含 量、炭質(zhì)發(fā)熱劑加入量、產(chǎn)量等因素的平均水平為最一般的外部條件，作為物流基準；以統(tǒng) 計時間內(nèi)的冶煉能流數(shù)據(jù)中能流因素的最優(yōu)值（即同等條件下，使轉(zhuǎn)爐冶煉能耗