钢铁制造流程能量流物质流协同运行评价导则总结

1. 标准概述

T/CI 640-2024《钢铁制造流程能量流物质流协同运行评价导则》是由中国国际科技促进会发布的一项技术标准，旨在为钢铁制造流程中物质流与能量流的协同运行提供评价方法和指导原则。该标准由中国多家知名钢铁企业、高校和科研机构共同起草，包括安徽工业大学、钢铁研究总院、中国科学院自动化研究所等单位。

2. 适用范围

本文件适用于钢铁制造流程动态运行过程的评价分析和运行管理，涵盖了从原料处理到最终产品生产的全流程协同优化。

3. 核心概念与定义

3.1 基本概念

• ​​流(Flow)​​: 系统各组元之间发生并连接组元的具有流动和传递特性的客体
• ​​物质流(Material Flow)​​: 钢铁制造流程中连接各生产工序的加工对象
• ​​能量流(Energy Flow)​​: 推动物质流运行的动力，包括驱动力、化学反应介质、热介质等

3.2 协同运行相关概念

• ​​协同运行(Synergistic Operation)​​: 通过优化不同装置/工序、系统或子系统的配合，实现更高效、顺畅、稳定的运行状态
• ​​极限能耗(Limited Energy Consumption)​​: 理想工况下工序/流程生产一吨合格产品的能耗值
• ​​极限物耗(Limited Material Consumption)​​: 理想工况下物质100%转换时的物料消耗量

4. 协同运行评价指标体系

标准建立了从工序层次、工序间层次到流程层次的三级评价指标体系：

1. ​​工序层次指标​​:
   • 烧结、炼铁、炼钢、热轧等各工序的协同运行节能率和节物率
2. ​​工序间层次指标​​:
   • 炼铁-炼钢、炼钢-连铸、连铸-热轧等工序间的协同运行节能率和节物率
3. ​​流程层次指标​​:
   • 整个生产流程的协同运行节能率和节物率

5. 评价指标计算方法

5.1 工序协同运行指标计算

各工序(烧结、炼铁、炼钢、热轧)的协同运行节能率和节物率计算公式类似，采用"实际值-协同值/实际值-极限值"的基本框架。

例如烧结工序：

• 协同运行节能率：ξₑ₋ₛⱼ = [(eₐ₋ₛⱼ - eₛ₋ₛⱼ)/(eₐ₋ₛⱼ - eₗ₋ₛⱼ)] × 100%
• 协同运行节物率：ξₘ₋ₛⱼ = [(mₐ₋ₛⱼ - mₛ₋ₛⱼ)/(mₐ₋ₛⱼ - mₗ₋ₛⱼ)] × 100%

5.2 工序间协同运行指标计算

工序间指标计算方法与工序指标类似，如炼铁-炼钢工序间：

• 协同运行节能率：ξₑ₋ₗₜ₋ₗ₉ = [(eₐ₋ₗₜ₋ₗ₉ - eₛ₋ₗₜ₋ₗ₉)/(eₐ₋ₗₜ₋ₗ₉ - eₗ₋ₗₜ₋ₗ₉)] × 100%
• 协同运行节物率：ξₘ₋ₗₜ₋ₗ₉ = [(mₐ₋ₗₜ₋ₗ₉ - mₛ₋ₗₜ₋ₗ₉)/(mₐ₋ₗₜ₋ₗ₉ - mₗ₋ₗₜ₋ₗ₉)] × 100%

5.3 生产流程协同运行指标计算

整个生产流程的协同运行节能率和节物率计算采用相同原理，涵盖烧结-炼铁-炼钢-热轧全流程。

6. 协同运行规则

6.1 一般规则

1. ​​以物质流运行优化为基础​​：优先考虑协同运行方案，建立生产流程和能源转换网络的有效对接机制
2. ​​环保优先​​：采用高效环保技术和设备，降低排放和污染

6.2 细化规则

1. ​​物质流优化​​：优化原材料配比和工艺流程，减少生产过程中的物质流动阻力
2. ​​能量流优化​​：优化能源转换网络，最大限度回收利用废热、废气
3. ​​灵活调整​​：建立灵活的生产计划和排产机制，应对市场变化
4. ​​安全保障​​：建立完善的安全管理体系，确保生产过程安全可靠

7. 协同运行技术要点

7.1 评价数据要求

• 可靠性：数据可追溯、可核查
• 准确性：多系统数据准确一致
• 完整性：完善数据记录与检测，减少信息缺失

7.2 评价依据

1. 能效评价标准、企业能量平衡、节能量计算
2. 能耗统计(GB/T 2587、GB/T 38284)
3. 能源成本统计(YB/T 6118)

7.3 实现协同运行的具体措施

7.3.1 各工序优化措施

1. ​​烧结工序​​:
   • 原燃料条件优化：熔剂配比、固体燃料配比、铁精矿粉品位
   • 操作参数优化：点火温度、料层厚度、抽风压力、台车走行速度
   • 余热余能回收：烧结矿、烧结烟气余热利用
2. ​​炼铁工序​​:
   • 原燃料条件优化：燃料比/配炭比、溶剂配比、炉料结构
   • 操作参数优化：热风温度、富氧率、喷煤比
   • 余热余能回收：煤气CO/CO₂占比优化、TRT发电
3. ​​炼钢工序​​:
   • 原料条件优化：铁水成分、铁水温度
   • 操作参数优化：供氧强度、氧枪位置、吹炼时间、废钢比
   • 余热余能回收：转炉煤气回收、转炉蒸汽回收
4. ​​热轧工序​​:
   • 原燃料条件优化：煤气条件、入炉钢坯温度
   • 操作参数优化：在炉时间、空燃比、热负荷
   • 余热余能回收：烟气余热回收、冷却水汽化冷却回收

7.3.2 工序间界面优化

1. ​​炼铁-炼钢界面​​:
   • 铁水温降不超过100℃
   • 优化运输时间、方式和铁水包调度
2. ​​炼钢-连铸界面​​:
   • 钢水过热度适宜
   • 优化运输时间、方式和钢包状态
3. ​​连铸-热轧界面​​:
   • 铸坯热送热装温度不低于650℃
   • 优化运输时间和方式

8. 标准实施意义

该标准的实施将有助于：

1. 建立统一的钢铁制造流程协同运行评价体系
2. 促进钢铁企业能源和资源利用效率的提升
3. 推动钢铁行业绿色低碳发展
4. 为钢铁企业节能减排提供技术指导
5. 实现钢铁制造流程的动态-有序、协同-连续优化运行

通过全面实施该标准，钢铁企业可以实现物质流和能量流的高效协同，降低生产成本，提高产品质量，减少环境污染，增强市场竞争力。