鋼鐵企業(yè)的管理節(jié)能

郭雅妮， 孟飆

（沈陽航空航天大學(xué)航空制造工藝數(shù)字化國防重點學(xué)科實驗室，遼寧 沈陽 110000）

鋼鐵企業(yè)的管理節(jié)能

郭雅妮， 孟飆

（沈陽航空航天大學(xué)航空制造工藝數(shù)字化國防重點學(xué)科實驗室，遼寧 沈陽 110000）

鋼鐵行業(yè)是典型的過程能耗企業(yè)，節(jié)能減排是能源型企業(yè)永恒追求的技術(shù)問題，我國鋼鐵企業(yè)在技術(shù)節(jié)能與工藝節(jié)能上取得較大成果，在管理節(jié)能上是我國與國外鋼鐵企業(yè)還存在較大差距，本文就鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排從管理層面入手，通過合理分配使用能源和其他物資，合理組織生產(chǎn)和運輸，合理的管理制度等管理措施等方面進行分析，提出通過管理途徑節(jié)能的方法。

鋼鐵企業(yè)；管理節(jié)能；循環(huán)利用

鋼廠在生產(chǎn)過程消耗大量能源的同時，會排放出大量廢氣、粉塵，具有高耗能、高污染等特點，在煤炭、電力等能源的消耗上有巨大節(jié)能潛力。近年，國家愈發(fā)重視鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排。通過投入資金，大力支持各鋼廠完成自己的節(jié)能改造項目；出臺法律，制定更加嚴格的國家污染物排放標準，對鋼鐵廠來說，在新環(huán)境要求下，降本增效是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)綠色鋼廠的主要途徑。對于鋼鐵企業(yè)，節(jié)能主要分為三類：技術(shù)節(jié)能、工藝節(jié)能與管理節(jié)能。

1 節(jié)能新途徑

1.1 噸鋼可比能耗

噸鋼可比能耗是指鋼鐵企業(yè)在報告期內(nèi)，每生產(chǎn)一噸粗鋼，從煉焦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼到成品配套生產(chǎn)所必需的耗能量，企業(yè)燃料加工與運輸、機車運輸能耗，以及企業(yè)能源虧損所分攤在每噸粗鋼上的耗能量的總和。單位為kg標煤/t，即每生產(chǎn)一噸鋼鐵消耗總能源要用到的標煤千克數(shù)，是我國當前企業(yè)能源統(tǒng)計和評定的主要指標。圖1統(tǒng)計了我國大型重點鋼鐵企業(yè)20年內(nèi)的噸鋼可比能耗變化。

圖1 鋼鐵企業(yè)噸鋼可比能耗變化

從圖1可看出，從20世紀90年代中期到21世紀初期，我國重點鋼鐵企業(yè)的噸鋼可比能耗平均數(shù)從900kg標煤/t左右下降到700kg標煤/t上下，這一期間，鋼鐵行業(yè)通過改進先進的生產(chǎn)技術(shù)與工藝，在降低噸鋼可比能耗與節(jié)約能源上有了較大的成效。

2005年左右，我國重點鋼廠在生產(chǎn)管理上通過改革實行制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），使噸鋼可比能耗又下降了100kg標煤/t，在近10年中，通過引進風(fēng)能冷卻、冷軋技述等新技術(shù)，鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)與工藝不斷發(fā)展，噸鋼可比能耗在600kg標煤/t上下浮動。

1.2 管理節(jié)能的提出

近年來，噸鋼可比能耗的同比下降速度進入瓶頸期，生產(chǎn)技術(shù)與工藝不斷發(fā)展，相應(yīng)的管理方式也應(yīng)該發(fā)生改變，針對節(jié)能減排的管理方法應(yīng)不斷創(chuàng)新。所謂管理節(jié)能，就是指通過合理分配使用能源和其他物資，合理組織生產(chǎn)和運輸，合理的管理制度等管理措施，直接或間接收到節(jié)能效果。

2 合理分配使用能源和其他物資

2.1 合理分配使用能源

（1）能源的合理利用。由于工藝、能源使用的復(fù)雜性，鋼鐵行業(yè)存在能源分配優(yōu)質(zhì)劣用，大材小用，或劣材不用的現(xiàn)象，同種能源用于高、低溫工藝消耗差異巨大，把優(yōu)質(zhì)能源用于一般低溫工藝，這種由于能源使用不合理所帶來的浪費，比能源沒有得到充分利用更為嚴重。在轉(zhuǎn)爐冶煉中，影響終點鋼水氮含量的主要因素是鐵水氮含量,冶煉的控制措施和操作水平也影響著鋼液含氮量，氮含量高降低了鋼的成形性、焊接性能以及高溫韌性和塑性。同時會加劇鋼材時效和冷脆。另一方面,氮也會造成鋼坯的開裂。（2）能源的充分利用。鋼鐵企業(yè)高爐或轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的同時會產(chǎn)出大量可二次利用的煤氣，對富產(chǎn)煤氣、水、余熱余壓的回收、綜合利用是充分利用能源，提高能源利用率的有效途徑。高爐與轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的大量煤氣除優(yōu)先供自身的熱風(fēng)爐使用外，還可以跟據(jù)地理位置，生產(chǎn)優(yōu)先級等合理分配給球團、噴煤、棒材、線材等生產(chǎn)線，地理位置遵循避免路途浪費原則。二次使用優(yōu)先級應(yīng)避免因排產(chǎn)造成管道內(nèi)壓力過大而放散煤氣，這樣既沒有充分利用能源，也造成了環(huán)境的污染。

2.2 節(jié)約各種物資消耗量

鋼鐵廠的循環(huán)水在循環(huán)管道的環(huán)境中，會造成養(yǎng)分的濃縮，再加上日光照射后水溫的升高，更易使管道中更易產(chǎn)生沉淀物，也給細菌和藻類創(chuàng)造了迅速繁殖的條件，微生物的滋生和粘泥沉積物，會造成腐蝕、結(jié)垢、菌藻粘等情況，對生產(chǎn)系統(tǒng)形成一定影響，圖2為管道污染對生產(chǎn)系統(tǒng)造成的影響。

圖2 水循環(huán)系統(tǒng)對生產(chǎn)系統(tǒng)的影響因素

清理管道的方法基本分為人工清理、化學(xué)清理、機械清理三種，另外也可在水循環(huán)中加入緩蝕劑、阻垢劑、殺生劑、抗污泥劑等來減少對管道的消耗，通過減少物資消耗量來降低間接耗能。

2.3 能源的跨行業(yè)循環(huán)

由于鋼鐵企業(yè)各分廠生產(chǎn)狀況不同，各生產(chǎn)廠之間排產(chǎn)不平衡，如煤氣、循環(huán)水管道常常由于壓力過大而放散，這樣即造成了環(huán)境污染，也形成了能源的浪費，因此提出跨行業(yè)節(jié)能，與周圍企業(yè)或居民形成能量鏈，為其提供輔助平價的暖氣水供熱，煤氣等，更精細地利用循環(huán)經(jīng)濟。

3 合理組織生產(chǎn)和運輸

3.1 運輸量以及運輸勞務(wù)

如圖3，由于原料復(fù)雜、生產(chǎn)工藝繁瑣、成品種類眾多，鋼鐵企業(yè)不管是進廠原料、出廠成品、各廠間物料的運輸都是很復(fù)雜的過程。運輸過程物流系統(tǒng)的流暢是保證生產(chǎn)穩(wěn)定的前提，節(jié)約運輸量，即節(jié)約間接能耗，在生產(chǎn)過程中所發(fā)生的間接能耗量，在有些情況下，會大于所發(fā)生的直接能耗量。因此節(jié)約運輸量，對節(jié)能所起的作用，并不亞于節(jié)約生產(chǎn)資料直接能耗。

3.2 合理組織生產(chǎn)

（1）工序之間的生產(chǎn)能力不平衡。由于生產(chǎn)調(diào)度問題或個別機械水平校低，當軋機作業(yè)率低時，加熱爐會處于空燒狀態(tài)，增加能源消耗。如果加強生產(chǎn)管理，提高軋機作業(yè)率，就可使能源利用率大為提高。（2）供能與用能環(huán)節(jié)不協(xié)調(diào)。鍋爐產(chǎn)蒸汽熱效率雖然較高，但由于用汽環(huán)節(jié)的蒸汽負荷時高時低，使蒸汽出現(xiàn)浪費或在管網(wǎng)損失較多情況。如果通過合理安排，削峰填谷，交叉開機，準確分析蒸汽利用的波動性，可使鍋爐在穩(wěn)定負荷下保持高效率運行、用汽均衡，提高能源利用率。

圖3 鋼鐵企業(yè)物料運輸流程

4 合理的管理制度

4.1 精細扁平化管理

對鋼鐵行業(yè)來說外部環(huán)境是一樣的，即原料價格與成品價格對所有企業(yè)持平，隨行就市是其價格特點。所以競爭來源于各企業(yè)內(nèi)部管理競爭，通過提高客戶服務(wù)水平擴大市場份額、降低運營成本來提升競爭力是每個企業(yè)的目標。（1）精細化管理。

物流跟蹤精度=>總量-批次-件次

時間響應(yīng)精度=>月-天-時-分鐘

管控單位精度=>公司-分廠-機組

物流跟蹤到件次，時間響應(yīng)到分鐘，管控單位細化到機組，改變原有的粗放型管理，從細節(jié)上跟蹤物料狀態(tài)，監(jiān)控訂單狀態(tài)，精細物流安排，很大程度上避免了不必要的物料浪費，提高了物流反應(yīng)的時間效率。（2）扁平化管理。企業(yè)管理模式一般分為分層與扁平兩種，扁平化管理即一級計劃管制集中管控，較傳統(tǒng)管理模式而言，它管理幅度大，響應(yīng)效率高，更多依賴信息化，可減少人員使用成本。

4.2 在MES系統(tǒng)中集成EMS系統(tǒng)

以往的鋼鐵企業(yè)MES系統(tǒng)側(cè)重在車間作業(yè)計劃的執(zhí)行，一般是以生產(chǎn)、質(zhì)量為中心，能源為生產(chǎn)服務(wù)會造成浪費或應(yīng)用不當?shù)痊F(xiàn)象，而在新環(huán)境資源的新要求新環(huán)境下，大型鋼廠開始把EMS系統(tǒng)集成到原有的生產(chǎn)管制中心，未來的MES發(fā)展趨勢會變?yōu)橐阅茉礊橹行摹?/p>

5 結(jié)束語

基于以上分析，現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)，應(yīng)建立嚴密的節(jié)能制度和實施細則，設(shè)立信息平臺支撐，在原有的MES系統(tǒng)中集成能源管理中心，制定節(jié)能目標。盡量實施合理分配使用能源和其他物資、合理組織生產(chǎn)和運輸、合理的管理制度等管理措施，通過有效管理來節(jié)約鋼鐵企業(yè)能源。

F426.31；F206

A

1671-0711（2016）11（下）-0158-02