基于深度学习的转炉煤气发生量预测模型 被引量：2

1

作者 包向军 陈凯 +3 位作者 郦秀萍 杨筱静 刘骁 陈光 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期67-74,共8页

转炉煤气发生量预测为转炉炉口微差压调控、转炉煤气回收质量提升和全厂煤气平衡调度提供重要支撑。以某钢厂吹炼过程转炉煤气实际发生量数据为依据,采用深度学习方法,建立了BP神经网络、LSTM长短记忆神经网络和RBFNN径向基函数神经网络... 转炉煤气发生量预测为转炉炉口微差压调控、转炉煤气回收质量提升和全厂煤气平衡调度提供重要支撑。以某钢厂吹炼过程转炉煤气实际发生量数据为依据,采用深度学习方法,建立了BP神经网络、LSTM长短记忆神经网络和RBFNN径向基函数神经网络3种转炉煤气发生量的预测模型,对比分析预测步数、输入样本量和隐藏单元数3个参数对预测模型精度和计算效率的影响。研究结果表明,模型的预测精度均随着预测步数的增加而减小,选择30步预测更符合钢厂的实际需求。随着样本输入量的增加,LSTM的精度无明显变化,BP的精度呈降低趋势,RBF的精度先大幅提高后缓慢降低。LSTM的预测效率无明显变化,BP大幅降低,RBF无变化。当3种模型各自在最佳样本输入量和30步预测条件下,随着隐藏单元数的增加,LSTM的精度基本不变,BP先略有升高再缓慢降低,RBF先大幅升高之后保持平稳,后面再大幅降低。LSTM的预测效率小幅降低,BP大幅降低,RBF保持不变。最终,在30步预测的条件下,LSTM、BP、RBF 3种模型的最佳参数条件为,LSTM样本输入量为125,隐藏单元数为135,此时均方根误差ERMS最小为13.38,训练时长为4.7min;BP样本输入量为50,隐藏单元数为60,此时ERMS最小为31.46,训练时长为16.8min;RBF样本输入量为210,隐藏单元数为210,此时ERMS最小为2.07,训练时长为1.2min,与实际数据相比,RBF预测效果最好。采用转炉煤气发生量预测结果调控风机的转速,可以使炉口微差压保持在更稳定的状态,减少吸风量,提高回收煤气热值。 展开更多

关键词 吹炼过程 转炉煤气 发生量预测 深度学习 模型对比分析

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基于柜位预测的转炉煤气热值优化模型 被引量：1

2

作者 陈光 胡鹏 +3 位作者 包向军 郦秀萍 刘骁 张璐 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期197-206,共10页

转炉煤气是转炉冶炼时产出的重要能源介质,提升转炉煤气热值对用户使用及平衡调度等有着重要意义。目前大多数研究都针对提升回收煤气量,而对通过调控提升煤气回收质量研究未见报道。为了在柜位回收限度内提升转炉煤气的回收质量,增加... 转炉煤气是转炉冶炼时产出的重要能源介质,提升转炉煤气热值对用户使用及平衡调度等有着重要意义。目前大多数研究都针对提升回收煤气量,而对通过调控提升煤气回收质量研究未见报道。为了在柜位回收限度内提升转炉煤气的回收质量,增加转炉煤气余热余能回收效率,结合柜位预测调控起止回收时刻,建立了转炉煤气热值优化模型。通过煤气发生量与煤气消耗量的特征分析,依据吹炼计划建立碳平衡进而开发煤气平均发生流量预测模型,与实际生产数据相比,模型精度达96%。使用Sarima模型对历史数据训练并开发煤气消耗量预测模型,模型精度达97%,结合上述模型根据吹炼开始时初始柜位建立了煤气柜位预测模型,预测吹炼周期柜位变化规律,模型精度达95%。根据历史数据拟合出CO体积分数特征曲线,方差为0.95以上。利用非线性规划优化算法,以回收煤气热值为优化目标,柜容和起止回收CO体积分数为约束条件,开发出转炉煤气起止回收时刻调控模型并编程求解得到了优化方案,提升了转炉煤气回收热值,以某钢单炉调控结果为例,调控前后回收煤气热值从6278.3 kJ/m^(3)提高到6654.6 kJ/m^(3),并降低了高热值煤气放散。通过和大量现场数据对比,平均回收煤气热值提高5%,该建模过程为转炉煤气热值提升提供了有效的优化方法。 展开更多

关键词 转炉煤气热值 柜位预测 非线性规划 CO体积分数 优化模型

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转炉炉口微差压预测双驱动模型

3

作者 包向军 陈凯 +3 位作者 郦秀萍 杨筱静 刘骁 陈光 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期179-187,共9页

转炉炉口的微差压调控对提升煤气回收品质具有重要意义。为了合理调控炉口压力,减少吸入空气量,提升回收煤气热值,结合转炉炉内化学反应、历史吹氧数据和神经网络算法,建立了炉气预测模型,模型精度可达96.3%;根据微差压与风机转速、环... 转炉炉口的微差压调控对提升煤气回收品质具有重要意义。为了合理调控炉口压力,减少吸入空气量,提升回收煤气热值,结合转炉炉内化学反应、历史吹氧数据和神经网络算法,建立了炉气预测模型,模型精度可达96.3%;根据微差压与风机转速、环缝开度、烟罩高度、烟罩开度以及炉气量之间的关系,建立了炉口微差压平衡模型,并耦合炉气预测模型构成微差压预测双驱动模型。炉气预测模型提供预测炉气量,微差压平衡模型提供微差压平衡关系式,两者结合设定的风机转速、环缝开度、烟罩高度,耦合成为微差压预测双驱动模型。当预测的微差压超过了设定值,对风机转速、环缝开度、烟罩开度、烟罩高度等影响因素进行调节,控制微差压在合理的范围内。通过实际生产数据分析,双驱动模型预测与调控结果与设定的微差压平均值相对误差为2.7%,吹炼期间炉口压力的平均值由13.42 Pa降低到4.88 Pa,平均每炉吸入空气量由原来的40.26 km^(3)减少为14.64 km^(3)。煤气热值(标准态)从7422 kJ/m^(3)增加到8812 kJ/m^(3),提高了18.73%,表明该模型可实现精准预测和调控微差压,改善以往预测方法时间滞后的缺点,为提升转炉煤气热值提供了有效的方法。 展开更多

关键词 微差压 转炉煤气 预测与调控 双驱动模型 转炉炉口

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富氧燃烧条件对加热炉传热特性影响

4

作者 陈德敏 李宁 +3 位作者 刘骁 赵义博 郦秀萍 陈光 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期173-184,共12页

富氧燃烧具有提高理论燃烧温度、降低过剩空气系数和增强烟气辐射能力等优点,成为工业炉窑领域研究的热点,但目前轧钢加热炉内富氧燃烧位置及氧气体积分数变化对炉内流动和传热过程影响规律尚不明确。建立了加热炉炉内流动、富氧燃烧和... 富氧燃烧具有提高理论燃烧温度、降低过剩空气系数和增强烟气辐射能力等优点,成为工业炉窑领域研究的热点,但目前轧钢加热炉内富氧燃烧位置及氧气体积分数变化对炉内流动和传热过程影响规律尚不明确。建立了加热炉炉内流动、富氧燃烧和传热数学模型,并在案例加热炉进行了应用,利用测试数据验证了模型的准确性后,分析了富氧燃烧分别位于预加热段、加热一段和加热二段时,炉内温度场、速度场和钢坯传热过程的变化规律,得到了富氧燃烧的最佳位置。其次,分析了固定富氧燃烧位置,氧气体积分数从21%变化到49%时,加热炉烟气热损失、炉膛热效率和节能率的变化规律,得出此种条件下氧气体积分数最佳范围。结果表明氧气体积分数固定时,预加热段、加热一段和加热二段分别实施富氧燃烧,热流密度变化最明显的炉内位置分别出现在17~25、17~34和29~44 m,这些位置平均热流密度增加值分别为4.95、7.42和7.95 kW/m^(2)。富氧燃烧位置分别位于预加热段、加热一段和加热二段,氧气体积分数为21%~37%时,氧气体积分数每增加1%,烟气损失分别下降0.25%、0.55%和0.72%,炉膛热效率分别提高0.13%、0.3%和0.39%,节能率分别提高0.2%、0.99%和1.09%,而氧气体积分数为37%~49%时,即使在加热二段实施富氧燃烧,烟气损失、炉膛热效率和节能率变化也并不明显。通过上述分析可以看出,轧钢加热炉中,热负荷较大的加热段实施富氧燃烧,且氧气体积分数为21%~37%时节能效果最明显。 展开更多

关键词 加热炉 富氧燃烧 氧气体积分数 炉膛热效率 节能率

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钢铁行业“碳达峰”“碳中和”实施路径研究 被引量：86

5

作者 上官方钦 刘正东 殷瑞钰 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第9期15-20,共6页

概括了中国钢铁行业绿色化发展进程,即节能、减排、脱碳3个阶段;分析了中国钢铁行业的CO_(2)排放现状及实现"碳达峰""碳中和"的关键时间节点、思路、切入口和技术路线图等;指出钢铁行业越早实现"碳达峰"... 概括了中国钢铁行业绿色化发展进程,即节能、减排、脱碳3个阶段;分析了中国钢铁行业的CO_(2)排放现状及实现"碳达峰""碳中和"的关键时间节点、思路、切入口和技术路线图等;指出钢铁行业越早实现"碳达峰",越有利于后续碳"下坡"和"碳中和"的实现,削减粗钢产出总量和流程结构调整发展全废钢电炉短流程钢厂是中国钢铁行业实现"碳中和"过程中两大可行的抓手。 展开更多

关键词 碳达峰 碳中和 钢铁 实施路径 绿色化发展

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气候变化与钢铁工业脱碳化发展 被引量：46

6

作者 上官方钦 周继程 +1 位作者 王海风 郦秀萍 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1-6,共6页

中国政府高度重视气候变化问题,积极主动地做出了减排承诺。钢铁行业作为工业的重要领域,是能源消费大户,同时也是CO_(2)排放大户。对中国钢铁工业CO_(2)排放现状分析表明,中国钢铁工业吨钢CO_(2)排放量下降明显,CO_(2)排放总量在2014... 中国政府高度重视气候变化问题,积极主动地做出了减排承诺。钢铁行业作为工业的重要领域,是能源消费大户,同时也是CO_(2)排放大户。对中国钢铁工业CO_(2)排放现状分析表明,中国钢铁工业吨钢CO_(2)排放量下降明显,CO_(2)排放总量在2014年已经达到峰值,随后呈下降趋势,但由于粗钢产量巨大,钢铁工业的CO_(2)排放量占全国CO_(2)排放总量仍然较高,必须走脱碳化发展的道路。通过对钢铁工业脱碳化发展策略和技术的分析,表明有策略地推进并提高全废钢电炉流程的比例是当前最为实际的钢铁工业脱碳化发展途径。 展开更多

关键词 脱碳化 钢铁工业 气候变化 CO_(2)排放 电炉流程

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论中国发展全废钢电炉流程的战略意义 被引量：33

7

作者 上官方钦 殷瑞钰 +2 位作者 李煜 周继程 郦秀萍 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期86-92,共7页

在分析国内外电炉钢发展概况的基础上,从废钢资源保障、电力资源保障、钢铁工业脱碳化发展、钢厂与城市的和谐共存、钢厂智能化5个方面系统论述了中国发展全废钢电炉流程的战略意义和价值。指出未来充足的废钢资源和丰富的电力资源将为... 在分析国内外电炉钢发展概况的基础上,从废钢资源保障、电力资源保障、钢铁工业脱碳化发展、钢厂与城市的和谐共存、钢厂智能化5个方面系统论述了中国发展全废钢电炉流程的战略意义和价值。指出未来充足的废钢资源和丰富的电力资源将为全废钢电炉流程的发展提供资源和能源保障;发展全废钢电炉流程是当前最易实现的钢铁工业脱碳化发展的途径,可以更好地实现钢厂与城市的和谐共存,并将成为实现钢厂智能化的突破口。 展开更多

关键词 全废钢电炉流程 战略意义 废钢 电力 错峰生产 脱碳化 钢厂智能化

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国内外钢铁行业低碳发展策略分析 被引量：30

8

作者 崔志峰 徐安军 上官方钦 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期1496-1506,共11页

在绿色化、低碳化发展的时代背景下,全球钢铁行业纷纷开展低碳研究工作,各类低碳技术层出不穷.首先概述了全球钢铁行业CO_(2)排放现状,以及主要产钢国家的碳减排目标,并对其低碳策略进行详细的分析,指出国际钢铁行业的低碳发展方向主要... 在绿色化、低碳化发展的时代背景下,全球钢铁行业纷纷开展低碳研究工作,各类低碳技术层出不穷.首先概述了全球钢铁行业CO_(2)排放现状,以及主要产钢国家的碳减排目标,并对其低碳策略进行详细的分析,指出国际钢铁行业的低碳发展方向主要聚焦于发展电炉流程、氢冶金、碳捕集利用与封存和清洁能源利用等方面.随后聚焦我国钢铁行业碳排放现状,梳理了中国钢铁行业实现“双碳”目标的应对策略,指出减量化发展、流程结构调整是未来我国钢铁行业低碳发展的主攻方向.最后,为了使前文所提的宏观策略更加具体化,又选取我国某一典型钢铁企业,以其技术特点、地理位置、资源禀赋、发展规划为主要依据,针对性地分析并提出了7条适合该企业的减排路径,为其绿色低碳发展指明方向. 展开更多

关键词 CO_(2)排放 碳达峰 碳中和 低碳技术 钢铁

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中国钢铁工业绿色发展回顾及展望 被引量：24

9

作者 王海风 平晓东 +2 位作者 周继程 郦秀萍 卢立金 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期8-18,共11页

钢铁工业绿色发展是推动钢铁行业转型升级、实现可持续发展的重要途径。中国钢铁工业绿色发展经历了末端治理、清洁生产、生态工业、循环经济4个阶段。在相关政策指导下,钢铁工业推广应用了干熄焦、高炉富氧喷煤、连铸坯热送热装等技术... 钢铁工业绿色发展是推动钢铁行业转型升级、实现可持续发展的重要途径。中国钢铁工业绿色发展经历了末端治理、清洁生产、生态工业、循环经济4个阶段。在相关政策指导下,钢铁工业推广应用了干熄焦、高炉富氧喷煤、连铸坯热送热装等技术,开展了超低排放改造、清洁生产试点示范、生态工业示范园区、循环经济示范点等工作。围绕钢铁制造流程的“产品制造、能源转换、废弃物消纳-处理-再资源化”3大功能,钢铁工业绿色发展已取得巨大进步。吨钢综合能耗(以标准煤计)从1981年的1.93 t/t下降至2020年的0.55 t/t,降幅为71.8%;吨钢颗粒污染物、SO_(2)排放量分别由2000年的6.77 kg/t、5.56 kg/t下降至2020年0.36 kg/t、0.30 kg/t,降幅分别为94.7%、94.6%;吨钢NO_(x)排放量由2007年的1.68 kg/t下降至2020年0.87 kg/t,降幅为48.2%;吨钢化学需氧量排放量由2000年的0.99 kg/t下降至2017年0.02 kg/t,降幅为98.2%;钢铁渣利用率自2005年以来一直高于90%;吨钢新水消耗量由2000年的25.24 m3/t下降至2020年的2.45 m3/t,降幅为90.3%。未来,随着钢铁制造流程3大功能的演化,钢铁工业绿色发展将向着低碳化、绿色化、智能化方向推进,通过研发推广应用全废钢电炉短流程、氢还原、非高炉炼铁、CCUS等一批绿色低碳技术和钢铁生产、企业决策等领域的智能化技术,可实现钢铁工业高质量、可持续发展。 展开更多

关键词 钢铁工业 绿色发展 物理本质 低碳化 绿色化 智能化

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钢铁制造流程“界面”技术与界面能量损失分析 被引量：23

10

作者 周继程 上官方钦 +3 位作者 丁毅 郦秀萍 韩伟刚 郭玉华 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期99-106,共8页

从钢铁制造流程的特点出发,阐述了"界面"技术的必要性及"界面"技术的内涵,并指出炼铁-炼钢"界面"、炼钢-连铸"界面"和连铸-热轧"界面"的物质流运行优化及界面功能匹配集成对降低全... 从钢铁制造流程的特点出发,阐述了"界面"技术的必要性及"界面"技术的内涵,并指出炼铁-炼钢"界面"、炼钢-连铸"界面"和连铸-热轧"界面"的物质流运行优化及界面功能匹配集成对降低全流程能耗、物耗、降低成本和促进环保具有重要的作用,以期引起钢铁行业从业者尤其是管理者的重视。还针对年产290万t的棒线材流程企业,计算了该流程的余热余能资源量及热损失情况,并剖析了不同条件下工序之间"界面"过程的能量损失情况。最后指出优化炼铁-炼钢"界面"的铁水运输、炼钢-连铸"界面"的钢包周转和连铸-热轧"界面"的铸坯输送是减少流程热损失的工作重点,同时还应重视热轧结束时热轧材的余热回收利用技术开发。 展开更多

关键词 钢铁制造流程 “界面”技术 热损失 热送热装 环保

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气基竖炉直接还原炼铁流程重构优化 被引量：23

11

作者 于恒 周继程 +1 位作者 郦秀萍 上官方钦 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第1期31-35,45,共6页

直接还原铁比较纯净、成分稳定,是电炉炼钢的优质原料。中国焦化行业产生大量焦炉煤气,适宜发展以焦炉煤气为还原气的竖炉直接还原炼铁流程,现有工艺主要有Midrex工艺和HYL-ZR工艺。为了解决Midrex工艺和HYL-ZR工艺所存在的问题,通过流... 直接还原铁比较纯净、成分稳定,是电炉炼钢的优质原料。中国焦化行业产生大量焦炉煤气,适宜发展以焦炉煤气为还原气的竖炉直接还原炼铁流程,现有工艺主要有Midrex工艺和HYL-ZR工艺。为了解决Midrex工艺和HYL-ZR工艺所存在的问题,通过流程功能分析,提出气基竖炉直接还原重构优化流程,主要工序包括焦炉煤气压缩、TSA预处理、PSA脱碳、PSA提纯CH_(4)、富氢气加热、竖炉直接还原炼铁等。该流程不仅净化焦炉煤气,而且可分离CH_(4),使还原气中H_(2)与CO的比例达到8,并省去CH_(4)重整环节,提高炉内直接还原效率。该流程前端与焦化工序连接,后端与电弧炉连接,不仅有利于钢铁联合企业资源优化配置,而且可以生产天然气,提高能源利用效率。 展开更多

关键词 气基竖炉 直接还原炼铁 焦炉煤气 Midrex工艺 HYL-ZR工艺 流程重构优化

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钢铁工业低碳化发展 被引量：10

12

作者 上官方钦 殷瑞钰 +4 位作者 崔志峰 倪冰 李涛 周继程 郦秀萍 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期120-131,共12页

从钢铁制造流程动态运行的物理本质出发,论述了钢铁工业低碳化发展的物理本质——制造流程、供应链和服务链运行过程中耗散结构的合理构建和耗散过程的优化,认为钢铁工业低碳化发展是一个系统性命题,不仅要从具体的工序/装置来解决,更... 从钢铁制造流程动态运行的物理本质出发,论述了钢铁工业低碳化发展的物理本质——制造流程、供应链和服务链运行过程中耗散结构的合理构建和耗散过程的优化,认为钢铁工业低碳化发展是一个系统性命题,不仅要从具体的工序/装置来解决,更重要的是要从流程结构、流程功能、流程效率等方面来解决。进而,基于国内外钢铁行业CO_(2)排放现状的分析,构建了中国钢铁行业碳达峰与碳中和的情景分析模型,通过情景分析,量化分析了主要降碳措施的减排贡献,指出在钢铁行业实现碳达峰与碳中和的过程中,粗钢产量控制的累计减排贡献约为45%,有序、合理地利用废钢约占39%,氢还原技术约占9%,节能、“界面”技术、智能化等因素约占7%。同时,提出了中国钢铁行业低碳发展路线图的设想和碳达峰平台期、脱碳化、碳中和3个阶段的发展目标,并从资源、能源、生产制造流程脱碳化3个角度对未来钢铁行业的发展前景进行了展望,分析表明,到2060年,中国钢铁行业的铁矿石消耗量将有望减少75%,废钢的利用量将增加89%;煤炭消耗量将有望减少92%,电力消耗量的波动相对较小,氢气的用量将可能达到1400万t/a;高炉-转炉长流程占比约为15%,全废钢电炉流程约为60%,氢还原-电炉流程约为25%。最后,提出了未来钢铁行业3类流程的设想,即高炉-转炉长流程、全废钢电炉流程和氢还原-电炉流程。 展开更多

关键词 低碳化发展 物理本质 钢铁工业 路线图 3类流程

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钢铁行业碳排放管理与服务平台的设计与开发 被引量：10

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作者 上官方钦 周烨 +3 位作者 李涛 周继程 倪冰 郦秀萍 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期34-40,共7页

通过对国内外钢铁行业低碳发展形势、CO_(2)排放数据基础、CO_(2)排放因子、“双碳”工作存在的问题等方面进行分析,指出构建具有公益属性的钢铁行业碳排放管理与服务平台对提高钢铁行业“双碳”服务能力具有重要意义,且符合国家“双碳... 通过对国内外钢铁行业低碳发展形势、CO_(2)排放数据基础、CO_(2)排放因子、“双碳”工作存在的问题等方面进行分析,指出构建具有公益属性的钢铁行业碳排放管理与服务平台对提高钢铁行业“双碳”服务能力具有重要意义,且符合国家“双碳”战略导向。以钢研碳云平台的建设为例,介绍了钢铁行业碳排放管理与服务平台的系统架构及其在碳排放核算管控与产品碳足迹计算方面的应用,并验证了平台应用的可靠性;针对钢铁行业碳排放数据存在的痛点,提出了基于区块链技术建设钢铁行业可信碳排放数据存证管理与服务平台以及3类应用场景开发的设想。 展开更多

关键词 碳排放管理与服务平台 碳达峰 碳中和 钢铁行业 区块链

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炼铁-炼钢界面动态运行过程解析与仿真优化 被引量：7

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作者 杜学强 郦秀萍 +1 位作者 韩伟刚 周继程 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期137-144,152,共9页

炼铁-炼钢界面连接钢铁生产中高炉和转炉两大重要生产工序,关系到钢铁制造流程的整体优化。“一罐到底”是近年来新兴起的炼铁-炼钢区段“界面技术”,基于“一罐到底”流程的炼铁-炼钢界面运行规律和调控优化技术的研究十分必要。目前... 炼铁-炼钢界面连接钢铁生产中高炉和转炉两大重要生产工序,关系到钢铁制造流程的整体优化。“一罐到底”是近年来新兴起的炼铁-炼钢区段“界面技术”,基于“一罐到底”流程的炼铁-炼钢界面运行规律和调控优化技术的研究十分必要。目前对炼铁-炼钢界面中众多复杂的次界面的解析尚不深入,对炼铁-炼钢界面动态运行过程仿真亟待开展。时间、温度和物质量是贯穿于钢铁制造流程的基本参数,因此,炼铁-炼钢界面的调控以铁水罐周转过程为载体,以上述3个参数为调控对象,以这些参数的一体化控制与优化为目标。基于现场运行实绩,以“机车+天车”模式的炼铁-炼钢界面为例,分析炼铁-炼钢界面物质流运行的特征和调控目标,并对其动态运行过程进行“事件-时间”解析,确定构成界面的各个次界面环节,以及各过程/事件的时间域、时间周期及其概率分布,梳理炼铁-炼钢界面动态运行过程规则。在此基础上,采用FlexSim软件,建立了高炉出铁、铁水运输和炼钢等过程的仿真模块,并根据各模块运行规则和模块之间的关联规则,集成为高炉-转炉区段仿真模型。该模型为炼铁-炼钢界面深度解析与优化提供了研究试验平台。模型应用于260 t铁水罐周转过程仿真,得到铁水罐配置的优化方案。 展开更多

关键词 界面技术 炼铁-炼钢界面 一罐到底 动态运行规则 仿真 优化

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2022—2060年中国废钢资源量分析预测 被引量：7

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作者 崔志峰 上官方钦 +2 位作者 王方杰 周继程 徐安军 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期126-133,共8页

中国钢铁工业已到了转型升级的关键时期,废钢回收利用具备较大的降碳潜力,是钢铁行业绿色发展以及实现“双碳”目标的重要抓手,科学合理地预测未来废钢资源量对钢铁行业有序开展双碳工作、优化生产流程结构具有重要指导意义。结合近年... 中国钢铁工业已到了转型升级的关键时期,废钢回收利用具备较大的降碳潜力,是钢铁行业绿色发展以及实现“双碳”目标的重要抓手,科学合理地预测未来废钢资源量对钢铁行业有序开展双碳工作、优化生产流程结构具有重要指导意义。结合近年来国家陆续颁布的相关政策及未来钢铁行业的发展形势,分3种情景讨论了中国未来粗钢产量、进出口钢材量、各类废钢收得率及钢铁产品的使用寿命,并在此基础上,利用钢铁产品生命周期法对2022—2060年中国废钢资源量进行计算预测。研究结果表明,未来22年内,中国废钢资源量呈现快速增长的趋势,预计到2030年,中国废钢资源量将超过3亿t/年,2035年超过4亿t/年,2045年达到峰值5亿t/年,届时中国废钢资源充足,甚至略有剩余,当前短缺的局面将彻底改变;此后至2060年,中国废钢资源量将逐年缓慢下降,并趋于稳定。据此推断,未来充足的废钢资源将促使中国钢铁行业铁素资源构成发生改变,对国际铁矿石资源的需求量将大幅下降;同时废钢资源也将为全废钢电炉短流程的发展提供资源保障,以“城市钢厂”为代表的新型钢铁企业布局模式将成为未来的主流发展趋势,并为钢铁工业低碳高质量发展提供有力支撑。 展开更多

关键词 废钢资源量 预测 生命周期法 废钢产业 废钢回收

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基于碳素流分析铁前系统CO_(2)排放及减排措施 被引量：8

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作者 杜学强 周继程 +2 位作者 上官方钦 郦秀萍 崔志峰 《烧结球团》 北大核心 2022年第1期24-28,57,共6页

本文通过对铁前系统碳素流和能量流进行分析,并基于碳素平衡原理,构建工序层级和铁前系统层级的碳素流输入-输出模型,得出焦化工序的煤气燃烧、烧结工序的固体燃料和点火煤气消耗、炼铁工序焦炭和喷煤消耗的碳排放潜力最大,同时指出改... 本文通过对铁前系统碳素流和能量流进行分析,并基于碳素平衡原理,构建工序层级和铁前系统层级的碳素流输入-输出模型,得出焦化工序的煤气燃烧、烧结工序的固体燃料和点火煤气消耗、炼铁工序焦炭和喷煤消耗的碳排放潜力最大,同时指出改变铁前系统能源结构和重视高炉煤气和焦炉煤气的回收与低碳化利用以及开发节能新技术是解决铁前系统CO_(2)排放问题的重要措施。 展开更多

关键词 铁前系统 碳素流 能量流 CO_(2) 双碳 能源结构

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CBAM对中国钢铁行业的影响和应对策略 被引量：4

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作者 李涛 上官方钦 +3 位作者 郦秀萍 崔志峰 周继程 倪冰 《中国冶金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期78-83,91,共7页

为了更好地应对碳边境调节机制(Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM)对中国钢铁行业带来的冲击和影响,减缓全球气候变暖,系统地介绍了CBAM的最终法案、计算方法和目前存在的问题。经研究和分析发现,CBAM对中国钢铁行业的影响主... 为了更好地应对碳边境调节机制(Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM)对中国钢铁行业带来的冲击和影响,减缓全球气候变暖,系统地介绍了CBAM的最终法案、计算方法和目前存在的问题。经研究和分析发现,CBAM对中国钢铁行业的影响主要在增加钢铁产品成本、削弱中国钢铁行业国际竞争力、推进中国钢铁行业低碳转型等方面。通过设置不同的碳排放强度和碳市场交易情景,以1 t生铁为例,分析和预测了CBAM法案可能对生铁出口欧盟成本产生的影响。最后,针对性地提出应对策略,如加强中国钢铁行业顶层设计、加强国际合作和交流、进一步推进“六化一体+多平台”发展模式的数字化碳管理建设和应用,在提高钢铁行业的国际影响力和话语权的同时,应该激发钢铁企业节能降碳的主观能动性。 展开更多

关键词 碳边境调节机制 钢铁行业 贸易影响 应对策略 低碳转型

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双碳背景下中国电炉流程发展战略研究 被引量：2

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作者 上官方钦 崔志峰 +2 位作者 周继程 倪冰 李涛 《钢铁》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期12-21,共10页

为积极响应国家提出的“双碳目标”,各部委针对钢铁行业陆续颁布系列政策文件,并明确指出要有序合理引导全废钢电炉流程发展,深入推进钢铁工业绿色低碳转型。在此背景下,首先根据《中国能源统计年鉴》中统计的黑色金属冶炼及压延加工终... 为积极响应国家提出的“双碳目标”,各部委针对钢铁行业陆续颁布系列政策文件,并明确指出要有序合理引导全废钢电炉流程发展,深入推进钢铁工业绿色低碳转型。在此背景下,首先根据《中国能源统计年鉴》中统计的黑色金属冶炼及压延加工终端能源消费量数据,对1991—2021年间中国钢铁行业引起的直接碳排放量、间接碳排放量以及产品固碳抵扣量展开详细测算,分析中国钢铁行业CO_(2)排放现状;选取典型长流程和短流程钢铁生产企业,对其造成的CO_(2)排放量进行计算,以探究2类流程在碳排放方面的差异,量化电炉流程降碳潜力,指出合理有序推进电炉流程发展是未来钢铁行业转型升级的主攻方向。结合当前钢铁行业发展形势,梳理中国电炉流程发展将面临的困难及挑战,并针对上述问题,从电炉流程发展所需的资源-能源保障、发展模式、技术结构3大方面开展研究,并给出应对策略。在上述研究基础上,构建了中国电炉流程双碳分析模型,分别从工序及时间2个层面绘制了中国电炉流程低碳发展路线图。研究发现,电炉工序和轧钢工序的降碳潜力最大,分别占全流程降碳潜力的40.7%和36.7%;并且随着各工序低碳技术的应用,2030年电炉流程的吨钢碳排放强度有望在2020年的基础上降低35.1%,2040年降低74.7%,2050年实现“近零碳”冶炼。 展开更多

关键词 电炉流程 钢铁行业 碳达峰 碳中和 发展路线图

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三类钢铁制造流程降碳路线综述 被引量：3

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作者 倪冰 崔志峰 +2 位作者 上官方钦 郦秀萍 李涛 《特殊钢》 2023年第5期2-8,共7页

根据对钢铁行业低碳发展的分析和设想,未来钢铁生产制造流程将在减量化发展进程中,逐渐演变为高炉-转炉长流程、全废钢电弧炉短流程和氢冶金-电弧炉流程三大类。影响三类钢铁生产制造流程碳排放水平的关键因素包括流程结构、原料结构、... 根据对钢铁行业低碳发展的分析和设想,未来钢铁生产制造流程将在减量化发展进程中,逐渐演变为高炉-转炉长流程、全废钢电弧炉短流程和氢冶金-电弧炉流程三大类。影响三类钢铁生产制造流程碳排放水平的关键因素包括流程结构、原料结构、能源结构、产品结构、装备水平、管理水平、技术水平等。采用中国钢研构建的双碳分析模型(CISRI-CPCN),绘制了三类流程的降碳路线图。研究结果表明,三类流程碳排放量逐年降低。从2020―2060年,长流程的CO_(2)排放量从2.0 t/t(钢)降低到0.87 t/t(钢),可通过碳汇、碳交易等手段实现碳中和。2050年短流程从0.45 t/t(钢)降低到接近0,有望实现“近零碳”冶炼。2060年氢冶金电弧炉流程(50%废钢+50%HDRI原料结构)从1.31 t/t(钢)降低到接近0,基本实现碳中和。综合考虑国民经济的发展需求,建议未来钢铁行业在减量化发展过程中,对三类流程的产品结构进行逐步调整。长流程的产品结构应逐步过渡到以生产平材产品为主,特别是高端板材,主要布局在沿海深水港地区。短流程应以建筑用长材为切入口,逐步替代中小高炉-转炉流程,部分生产合结钢等优特钢或不锈钢等单一品种,主要布局在废钢资源丰富的城市周边。目前氢冶金-电弧炉流程尚处于探索和开发阶段,需要克服其在绿氢、经济性、技术可靠性以及工程化等方面的诸多困难。 展开更多

关键词 钢铁制造 流程结构 全废钢电弧炉 氢冶金 低碳发展

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中国钢铁行业数字化碳管理发展探讨 被引量：1

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作者 李涛 郦秀萍 +5 位作者 上官方钦 张巍 周继程 倪冰 段志伟 滕国翔 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期209-217,共9页

为了缓解全球气候变暖,应对碳关税等国际贸易形式对中国钢铁行业带来的冲击和影响,助力钢铁行业早日实现“碳达峰+碳中和”的目标.基于中国钢铁行业碳排放现状与钢铁企业碳管理的痛点,本文通过深度融合数字化技术,创新提出了数字化技术... 为了缓解全球气候变暖,应对碳关税等国际贸易形式对中国钢铁行业带来的冲击和影响,助力钢铁行业早日实现“碳达峰+碳中和”的目标.基于中国钢铁行业碳排放现状与钢铁企业碳管理的痛点,本文通过深度融合数字化技术,创新提出了数字化技术赋能钢铁行业应用架构,通过分析钢铁行业数字化碳管理的典型案例,讨论了不同阶段数字化碳管理体系建设的侧重点,并针对性地提出了相应的应对策略.本文提出的数字化碳管理的架构应该主要包括四个层次:基础设施层&数据采集层、数据运算层、业务应用层和用户层.数字化碳管理在钢铁行业的应用场景应该主要包括碳核算、碳账户、碳全景、碳结构&碳比对、碳交易、碳报告、碳咨询、能碳协同、低碳指数、供应链产品碳足迹管理,产品实时碳足迹跟踪、数字化碳标签、识别节能潜力和生态设计等.通过研究钢铁行业数字化碳管理的典型应用案例,探讨了数字化碳管理技术应用在钢铁行业的展望,按照钢铁行业是否纳入全国碳交易市场,将中国钢铁行业数字化碳管理体系的建设分为两个阶段,认为政府部门应该发挥在数字化碳管理体系建设过程中的主导作用,在健全数字化碳管理相关标准和法规体系的同时,应该注重数字化碳管理人才的培养,紧密对接企业现有的信息化系统,并提出了“六化一体+多平台”的钢铁行业数字化碳管理的发展趋势,即“一主体+多平台”的低碳产品评价认证体系,和具有标准化、国际化、一体化、安全化、资产化和本土化特点的数字化碳管理体系.将数字化碳管理技术应用到钢铁行业,能够更好地解决钢铁行业碳管理的乱象和企业碳管理的痛点,降低钢铁行业碳管理的门槛,提高钢铁行业碳管理的效率,保障碳数据在传递过程中的安全. 展开更多

关键词 数字化技术 碳管理 碳达峰 碳中和 钢铁行业

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