加快信息技術與鋼鐵工業融合 實現節能降耗減排
http://www.sharifulalam.com 2009-01-16 10:00
當前“節能降耗減排和環境保護”已經成為我國的基本國策，是推進經濟結構調整的首要任務和突破口，黨的十七大中明確指出：加強能源資源節約和生態環境保護，增強可持續發展能力。中國鋼鐵工業走新型工業化道路，降低能源資源消耗、減少環境污染是一項重要任務。
一、我國鋼鐵工業的快速發展及隨之產生的問題
在國民經濟建設中，鋼鐵工業是重要的基礎原材料工業。改革開放為我國鋼鐵工業注入了新的活力，使之取得了世人矚目的發展，鋼鐵產品產量迅速上升，結構不斷優化，2006年鋼產量達到4.2億噸，生鐵4.1億噸，分別占全球總產量的34%和47%，超過世界幾個鋼鐵大國產量的總和。國內市場鋼材消費量占全球消費總量的32.7%，受國內外鋼材市場強勁需求的拉動，重點大中型鋼鐵企業產品銷售率為99.5%，比全國工業產品銷售率高1.63 個百分點。國產鋼材的品種結構得到進一步優化，國民經濟建設中重要的特厚板、熱（冷）軋薄板、熱（冷）軋薄寬鋼帶、鍍層板等技術含量高、附加值高的產品產量增幅顯著，市場占有率達到95.8%，生產經營取得了良好經濟效益。我國鋼材進口下降，出口鋼材增長，顯示出國產鋼材的國際市場競爭力正在提高，我國鋼鐵的生產和消費已成為全球中心，對世界鋼鐵工業的發展有著重要的影響。中國在實現了鋼產量第一、產業結構得到了調整與優化之外，高爐入爐焦比、噴煤比、連 鑄比、電爐平均綜合電耗、噸鋼綜合能耗、噸鋼耗新水等各項重要技術經濟指標明顯改善，對我國國民經濟的快速發展起到重要的基礎支撐作用。
鋼鐵工業是流程工業，鋼鐵工業的特點是規模大、工序多、流程長、高能耗、高物耗、排放物量大。鋼鐵企業在生產過程中主要消耗的是礦石、煤、焦炭、電、氧氣、重油資源等，同時伴生大量的可燃氣體（氧氣、氫氣、煤氣等）、蒸汽、熱水、高溫物料等，因此也是電能、熱能、機械能、化學能等多種能 源的相互轉換過程。例如，在煉焦、煉鐵、煉鋼生產過程中伴生大量的高熱值富氫焦爐煤氣、大量的低硫高爐煤氣、大量高濃度的轉爐煤氣，在燒結、煉鐵、煉鋼、熱軋生產過程中伴生大量的高溫煙氣、蒸汽和熱水等，將這些產生的能源經過回收后轉換為生產自用和用于自發電，形成循環利用。
由于國內需求的拉動和世界經濟的影響，我國鋼鐵工業進入了高速發展時期，在產能快速增長的同時，隨之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，制約著鋼鐵工業穩定快速發展，鋼鐵工業面臨著各種資源、能源緊缺和環境保護的雙重壓力。據統計，我國鋼鐵工業能耗占全國工 業總能耗約15%左右，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；鋼鐵生產過 程中產生的大量各種氣體、廢水的回收并優化利用的任務更加艱巨。
因此，當前鋼鐵工業一項十分重要的課題之一，就是解決鋼鐵工業的清潔生產，節能環保綠色生產。鋼鐵企業既要發展還要降低消耗，保護環境，既有社會發展的任務，又要承擔社會進步的責任，這是關系到鋼鐵工業未來可持續發展的大事。
二、我國鋼鐵工業節能降耗的目標和任務
“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》中明確提出：按照可持續發展和循環經濟理念，提高環境保護和資源綜合利用水平，節能降耗，最大限度地提高廢氣、廢水、廢物的綜合利用水平，力爭實現“零排放”，建立循環型鋼鐵工廠。鋼鐵企業必須發展余熱、余能回收發電，500 萬噸以上規模的鋼鐵聯合企業，要努力做到電力自供有余，實現外供。并提出了降低原料、能源、水的消耗，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，水循環利用率的達到95%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的路子，實現又好又快的可持續發展。
為了貫徹落實黨中央、國務院的指示精神，綜合利用能源、清潔化生產，中國鋼鐵工業協會向全行業提出了“按照科學發展觀的要求，加強節能 降耗、降低成本，改善環保，提高可持續發展的能力”的號召，有力地推進了鋼鐵企業利用信息及自動化技術實現節能降耗和環境保護。鋼鐵企業之間形成了相互交流、互相學習、共同推進的良好氛圍。如今，鋼鐵行業已經形成共識，在現代化鋼鐵企業的煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝中，應用先進的信息技術，實現高度的自動化和 最優工藝控制，可以大大降低能源和資源消耗，改善環境。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。
三、加強信息技術與鋼鐵工業的緊密融合，是鋼鐵工業合理利用資源、節能降耗、改善環境、可持續發展的重要途徑
黨的十七大強調“大力推進信息化與工業化融合，促進工業由大變強”。幾年來，中國鋼鐵工業協會積極推進信息技術與鋼鐵工業發展緊密融合，節能降耗取得重要進展，促進了鋼鐵工業的可持續發展。
在鋼鐵企業信息技術應用中，信息技術已經被廣泛地應用于鋼鐵企業的各個管理、生產制造領域，并發揮著巨大的作用。部分企業對生產經營和制造過程進行了數字化、網絡化的管理和實時監視監控，尤其是在能源利用和環境保護中開發應用了能源管控系統、環境污染監控系統。企業通過利用網絡和通信技 術將位于遠程的能源消耗和污染物排放的數據實時采集并存儲到信息系統中，進行管理和統計分析；通過利用數據庫技術對能源消耗量、污染物排放量進行分析預測并做出預報預警；通過利用自動控制技術、人工智能技術對能源消耗、污染物排放進行實時控制；通過利用智能化儀表及計量檢測技術將各種資源能源消耗情況準確 記錄下來；通過利用計算機軟件、數學模型實現余熱余壓控制發電、廢氣回收、廢水循環利用；將產銷系統或者ERP系統、制造執行系統與過程自動控制系統集成 運行，提高并保證產品質量，減少廢次品，以銷定產，以產定料，壓縮庫存，合理調配資源，避免能源和資源的浪費，提高資源能源的綜合利用率；利用設備管理系統對設備的檢點維修狀況進行動態管理，防止設備未及時檢修造成資源能源的跑冒滴漏現象發生等等。
目前，鋼鐵企業的廣大信息技術工程技術人員仍在積極努力，探索如何更好地利用信息技術在資源、能源、環境領域的應用，推進綠色制造和清潔生產，合理利用資源，節約能源、保護生態環境。
這就是我們在我國資源、能源嚴重缺乏的情況下推動鋼鐵工業現代化、信息化、國際化進程的重要途徑。
四、信息技術在解決鋼鐵企業能耗高、污染重中發揮的重要作用已經顯現
黨的十七大要求，開發和推廣節約、替代、循環利用和治理污染的先進適用技術，發展清潔能源和可再生能源，保護水資源，建設可續合理的能源資源利用體系。推動對高能耗、高物耗和高污染生產過程進行信息技術改造，為節能降耗和污染物減排做出努力是中國鋼鐵工業協會推進企業信息技術應用的重要 工作之一。
近年來，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，研發了一批先進適用的數字化、網絡化、自動化的應用技術和產品。鋼鐵企業積極應用信息及自動化技 術，促進了節能降耗、改進了能源利用效率，并取得了良好的經濟效益，為鋼鐵工業提高產品質量、降低成本、節約能源、環境保護、可持續發展發揮了重要作用。
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1．鋼鐵企業能源管理系統
能源管理系統是上世紀90年代中期在國際上發展起來的鋼鐵企業的系統節能技術，在發達國家得到了廣泛應用，而在我國鋼鐵企業則處于剛起 步階段。它利用自動控制技術、網絡技術和數字化計量儀表，對企業的能源系統進行全面和細致的集中監控和管理，通過管理而節約能源。主要由能源數據采集、能源信息管理、能源控制、能源協調、能源預測、能源平衡等功能組成。
能源管理系統是鋼鐵企業整體信息技術應用的一部分。能源管理系統向企業ERP系統提供能源管理的各種數據；對生產過程所需能源進行優化調配和能源消耗的在線實時監控，確保生產用能的穩定供應；監控能源設備狀況、能源設備集中管理與自動化操作。
目前，寶鋼、通鋼、武鋼、濟鋼、杭鋼、南京鋼鐵、興澄特鋼等企業已經建成或正在建設能源管理系統或者能源綜合平衡系統，使能源得到有效利用，實現了能源的優化和平衡。
2．焦爐管控系統
武鋼焦爐140t/h干熄焦工程是被國家定為干熄焦技術推廣應用和干熄焦設備國產化的重點工程，是目前國內規模最大、技術裝備水平最先 進的干熄焦裝置。干熄爐本體計算機控制系統，由先進的PLC控制器和上位機及網絡共同組成。用于對干熄焦系統的工藝操作控制以及數據處理與記錄，并將操作 畫面上的控制指令通過網絡傳送給PLC。完成對PLC系統的編程、監控和工藝操作控制。干熄焦工藝除塵效率達99%，排放口粉塵濃度低于75mg/m3， 符合《大氣污染物綜合排放標準》中的三級標準的要求，綜合效益為4698萬元/年。
3．優化能源結構，提高余熱余能回收率
利用信息技術，最大限度的回收利用鋼鐵生產中的余熱余能并進行發電，緩解生產中電能和熱能的供需矛盾。日本新日鐵的余熱余能回收利率用已達到92%以上，而我國大多數鋼鐵企業的余熱余能回收利用率在30%-50%。這說明，我國鋼鐵企業的余熱余能利用率的潛力很大，一些企業開始在努力研發形成自主知識產權的燃氣發電、余熱發電、余壓發電的自動控制技術。
高爐煤氣余壓發電裝置（簡稱TRT）是高爐煉鐵工藝中的一項重要的能量回收裝置，它將煉鐵過程中的產生的高壓煤氣經過除塵后進行發電。 該系統的推廣得到政府的支持，并在鋼鐵企業應用。該裝置中的自動控制系統是非常重要的組成部分。萊鋼高爐煤氣TRT發電控制系統自投入運行后，高爐煤氣放 散率顯著降低，1座高爐每天節約燃料氣268千立方米，年效益為379.5416萬元。利用高爐爐頂余壓發電，1臺TRT設計額定發電功率1.5萬千瓦/ 時，以2007年廠內每度電平均0.54元計算，年直接效益總值8087.04萬元。TRT發電控制系統的投運，既回收了能量，降低了生鐵成本，同時也提高了煉鐵裝備水平和控制水平，消除了原減壓閥組的噪音，改善了廠區環境。武鋼、包鋼等企業都先后應用了高爐煤氣余壓發電控制系統，取得了不同程度的效果。
4．利用數學模型、專家系統和智能控制理論對工業爐窯進行計算機優化控制
推廣高爐專家系統、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的應用，達到提高產品質量、減少設備故障、保障生產順行，起到節能降耗的目的。
5．先進的檢測技術、交流變頻調速技術及設備是工藝和裝備節能的基礎
研制和選用精度高、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。
交流變頻調速技術是集電力電子、自動控制、微電子、電機學等技術集成的一項高技術，是易推廣、效率高的電氣傳動方案，其顯著的節能效果被鋼鐵企業生產工藝裝備中所采用。
6．環境自動監測和廢棄物處理
按照國家環境保護的條例、規定和標準，鋼鐵工業要實現生產發展、資源、環境相協調，建成環境友好型和生態保護型企業。自動化的另一重要職責是對粉塵、廢氣、廢水、固體廢物及噪聲等主要污染源和污染物的進行檢測和控制。
鋼鐵生產不僅廢物可用于社會其它工業生產，而且可處理、消納社會大宗廢物。如：鋼鐵生產的鐵渣、鋼渣可作為水泥生產和鋪設道路的原料，而鋼廠的生產流程中可以使用社會不同來源的廢鋼，以促進資源的循環利用；在鐵、焦生產過程中還可以噴吹社會廢棄塑料、添加廢橡膠等，實現資源的再利用，為 社會環保盡責。
環保自動化的任務主要包括：環境監測、高爐出鐵場和爐頂及礦槽、燒結、焦爐、軋鋼等粉塵的控制和處理；煤氣的除塵凈化，煤氣和其他燃氣儲罐的自動控制；各種廢水排放控制，生產水和生活水處理，高爐和轉爐渣、高爐和轉爐泥的處理以及對產生大噪音的旋轉機械、氣體放散管進行消音控制等。
7．排放物控制
鋼鐵工業的生產過程中伴生著煉鐵水渣、鋼渣、軋鋼氧化鐵皮、含鐵粉塵、化工焦油、燒結高溫煙氣、各種煤氣、煉鋼余熱蒸汽、加熱爐汽化冷卻蒸汽等大量的固體、液體和氣體排放物。對排放物的控制首先從生產工藝優化方面減少廢氣物排放，以提高金屬收得率、減少能源消耗、減少污染。另一方面用計 算機系統配備高精度、高靈敏度的檢測儀表，對鋼鐵生產過程中排放物的物理能和化學能進行回收、循環利用的控制，使之成為有用之物。如軋鋼氧化鐵皮和含鐵粉塵可以重新用作冶金原料，水渣可作為建材原料、鋼渣用于鋪路，化工焦油作為化工原料等，將現代化鋼鐵生產工藝與自動化技術相結合，實現節能減排。
8．生產制造執行系統
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。
濟鋼三煉鋼-中厚板產線MES系統基于產線最優的設計思想，圍繞訂單對物料進行精細化物料設計，實現產線的統一管理控制，優化了資源，減少異常情況的發生，提高了成材率為92.2%，年創經濟效益為1302萬元。提高作業率為86.33%，年創經濟效益為1054.62萬元。
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五、推廣具有自主知識產權的鋼鐵企業節能降耗信息技術、產品與應用方案
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”。
信息產業部副部長婁勤儉在全國信息產業經濟工作會上強調，要繼續下大力氣抓好信息技術的推廣應用，繼續實施信息技術推廣應用“倍增計劃”，促進信息技術在重 點行業、大中型骨干企業的普及應用，逐步提高設計研發信息技術應用、生產裝備數字化、生產過程智能化和經營管理網絡化水平，重點對高能耗、高物耗和高污染行業的信息技術改造，為節能降耗和污染減排做出努力。
2004-2007年，鋼鐵企業電子信息技術應用實現節能降耗取得重要進展。中國鋼鐵工業協會根據信息產業部的要求，選擇節能降耗效果顯著、技術先導性強、在全行業具有帶動作用的信息技術應用項目，向信息產業部先后推薦了“濟鋼中厚板生產線物流跟蹤系統”、“武鋼焦爐控管一體化系統”等一批信息技術應用項目，并經信息產業部審查批準被列為當年“國家信息技術推廣應用倍增計劃”項目，總投資6億9千萬元。
濟鋼、武鋼、太鋼、鞍鋼利用自籌基金，按計劃完成了國家項目，通過行業驗收，濟鋼項目還被評為信息產業部2005年“優秀倍增項目”。
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被列為國家信息技術應用示范優秀項目。寶鋼現代化不銹鋼企業綜合自動化系統的開發與集成、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 行系統等項目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。這些信息技術應用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。
中國鋼鐵工業協會繼續積極與信息產業部等相關政府部門配合，積極爭取各項支持政策，繼續做好“國家信息技術推廣應用倍增計劃”項目的組 織和推薦工作，并充分利用國家銀行貸款、電子發展基金、貸款貼息和項目評優等政策，對符合利用信息技術實現生產裝備數字化、生產過程智能化和經營管理網絡化的信息技術應用項目進行推薦，大力推廣交流變頻調速等自動化技術，使鋼鐵工業中具有眾多的風機、水泵、皮帶機及其它電機設備，節電節能。特別是對解決高 能耗、高物耗和高污染的信息技術改造項目，將重點予以推薦和支持。大力宣傳、推廣利用信息技術實現節能降耗減排的成果、產品、技術和應用方案，在更多的鋼鐵企業中廣泛應用，使信息技術在鋼鐵工業節能降耗中發揮倍增作用、滲透作用、融合作用。
六、我國鋼鐵工業利用信息技術實現節能降耗、污染物減排任重道遠
今后十年，鋼鐵工業在水資源消耗總量減少和能源消耗總量增加不多的前提下實現總量適度發展。在我國鋼鐵工業實現“由大到強”轉變的關鍵 時期，通過節能降耗實現集約化生產經營，實現經濟增長方式的轉變，加快與國際接軌，不僅要把節能與企業的成本控制和經濟效益聯系起來，更重要的是要與提高企業國際市場競爭力和鋼鐵工業的可持續發展聯系起來。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。加快鋼鐵工業利用信息技術實施節能降耗，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，確保鋼鐵工業又好又快地發展，確保我國國民經濟持續健康發展。
信息技術必須跟隨現代鋼鐵工業的發展與時俱進，提出新問題、研究新問題，開發實現現代化鋼鐵生產新工藝、資源高效利用、再循環和廢棄物資源化的整體信息技術產品和應用方案。利用信息技術，實現鋼鐵工業節能降耗，為從事鋼鐵工業信息技術應用的科技人員提出了新的研究課題：1、能源管控系 統；2、環保監控系統；3、生產、能源、環保一體化系統；4、電氣傳動裝備的節能技術；5、二次能源利用技術；6、鋼鐵生產過程監控系統；7、燃氣發電、 余熱發電、余壓發電的自動控制技術。
這些技術和系統的研究開發，還需要政府的在政策和資金上大力支持，需要科研院校所、社會力量和鋼鐵企業合作，借鑒國外先進經驗，共同推廣應用。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、環境嚴重污染的問題需要通過信息技術的應用來解決。
編輯精選
