320kA预焙铝电解槽电磁场分布计算与优化

利用ANSYS电磁场有限元法,建立了320 kA预焙铝电解槽三维电磁场有限元模型,计算了铝电解槽内的电场分布及磁场分布,计算结果与实测结果相吻合,验证了该模型的正确性.在此基础上提出了一种新型电解槽结构,并应用参数化设计语言(APDL)建立该结构的电磁场计算模型,以磁场为目标对该结构进行了整体优化.最终优化后电磁场分布表明:该结构铝电解槽能减小铝液层水平电流,磁场分布对称性好,有利于改善槽内铝液的流动状态,具备较大的节能潜力.     

中国钢铁工业流程结构、能耗和排放长期情景预测

为了准确预报我国钢铁工业未来生产结构、能耗和排放情况,构建了钢铁生产、加工、消费、折旧的全生命周期模型和基于人均钢铁存储量的产量预测模型,结合工序能耗和排放特征,针对基准、折旧寿命延长、废钢回收率提升、能源效率提高及综合等五种情景进行了情景预测.中国钢铁产量、能耗和排放会历经一个峰值后下降,电炉短流程会逐渐替代高炉长流程成为主流.流程结构转变是未来中国钢铁行业节能减排的关键"红利",而节能技术的作用在后期越发凸显.中国钢铁行业要达到2050年减排一半的目标,需结合综合情景实施生产结构调整、废钢回收、节能减排技术推广等相应措施.     

关于钢铁企业的结构与钢铁工业的发展模式

基于对钢铁工业发展历史的回顾和对中国钢铁企业结构调整的现状分析, 阐述了钢铁制造流程的解析与集成以及技术进步的方向,探讨了不同类型钢材的生产工艺,分析和展望了未来钢厂结构的发展模式以及投资决策问题。指出钢铁工业的时代命题是:市场竞争力和可持续发展;21世纪钢铁生产流程的功能将朝着冶金功能--低能耗、低物耗、高效率地生产新一代钢铁产品，并降低单位产品的投资额； 能源转换功能--形成工业生态链甚至转换出新能源；社会废弃物处理功能--实现环境友好。钢厂将逐渐向都市周边型钢厂或生态工业钢厂的模式发展。     

基于三维分析的钢铁行业脱碳途径

脱碳是实现钢铁冶炼等碳基能源密集型行业碳达峰的关键手段。本研究提出了一种三维低碳分析方法,从资源利用（Y）、能源利用（Q）和能源清洁度（PGEF）三个维度,探讨钢铁企业的脱碳途径。本文对钢铁冶金长流程及其各工序、短流程电弧炉 (EAF)工艺、典型直接还原(DR)工艺及熔融还原(SR)工艺进行了三维低碳比较分析。研究表明,在研究钢铁行业脱碳路线时,考虑三维因素,特别是能源结构的影响对定量评价钢铁冶金新技术或新工艺的低碳效果具有重要意义。促进废钢回收（资源利用的优化）和碳基能源的替代（PGEF的优化）对实现钢铁行业低碳目标尤其重要。在工艺尺度方面,大力发展以废钢或者直接还原铁为原料的电弧炉短流程工艺是实现低碳目标的关键。该三维碳分析方法也可推广应用于其他诸如水泥生产和火力发电等能源密集型行业的低碳分析和评价。     

方坯高效连铸的物流管制及经济效益

从钢铁制造流程多维物流控制系统的涵义、多维物流管制的概念和研究内容、炼钢厂系统物流管制研究的基础等4个方面对钢铁制造流程多维物流管制理论作了概要描述．并以高效连铸为背景，在生产过程整体优化的原则指导下，对炼钢厂生产流程中各工序进行过程解析和整体研究，提出并实现过程中诸工序及相互关系的综合优化，取得了显著的经济效益．     

混联法生产氧化铝流程的物流对能耗的影响

以钢铁生产流程中的“基准物流图”概念为基础,提出了氧化铝生产流程基准物流图的概念,构筑了用混联法生产氧化铝流程的基准物流图·并以某混联法氧化铝厂生产数据为依据,分别绘制了该厂的实际物流图和基准物流图,并定量地分析了生产流程的物流对能耗的影响·结果表明:在混联法生产氧化铝的流程中,凡是由外界向某中间工序输入的含氧化铝物料,必有利于节能;凡是由某中间工序向外界输出或返回上游工序处理的含氧化铝物料,必使能耗增加,而且越是后部工序,耗能越多     

方坏高效连铸的物流管制及经济效益

从钢铁制造流程多维物流控拆诉涵义、多维物流管制的概念和研究内容、炼钢厂系统物流管制研究的基础等４个方面对钢铁制造流程多 物流管制理论作了概要描述，并以高效连铸为背景，在生产过程整体优化的原则指导下，对炼钢厂生产流程中各工序进行过程解析和整体研究，提出并实现过程中诸工序及相互关系的综合优化，取得了显著的经济效益。     

乳酸铝在工业中的应用研究

综述了乳酸铝在材料工业、精细化工工业、食品工业以及生物化学工业中的应用现状,表明乳酸铝既可作为添加剂优化产品的性能,又可作为重要成分构成材料.简要叙述了乳酸铝的制备方法和乳酸铝的发展前景,为我国工业领域开发了新的原料.     

钢铁企业能源消耗与CO2减排关系

建立了钢铁企业长流程CO2过程排放模型,给出总排放和工序排放的计算方法.计算发现:国内某800万t产量规模的典型钢铁企业CO2总排放在2007年达到1561.64万t,吨钢排放1.85t CO2;工序排放从大到小依次为炼铁、焦化、烧结、轧钢、炼钢、熔剂焙烧和球团工序,其中炼铁和焦化工序排放分别占总排放的58.83%和11.25%.为了评价钢铁企业能源消耗和CO2减排关系,提出钢铁企业CO2综合排放因子和能耗碳饱和指数评价方法.研究表明,为了减少CO2排放,钢铁企业不仅需要降低总体能耗,还需要降低能耗的碳饱和指数,能耗碳饱和指数与能源结构相关,能源结构中CO2总影响系数大的能源种类消耗量越大(例如焦炭),碳饱和指数越高,越不利于CO2的减排.这说明实现钢铁生产的生态园区化、优化能源结构以及加强钢铁生产的能源转换功能对钢铁企业减排有显著作用.     

浅析钢铁企业的能耗现状及节能对策

钢铁企业既促进了我国国民经济的发展,又带来了巨大的能源消耗。本文分析了我国钢铁企业的能耗现状,结合企业实际,从优化生产流程,降低原料与能源消耗;利用能量流网络技术,提高能源转换效率;实施节能技术,提高二次能源的综合利用率以及建立能源管理与控制技术,降低能源耗散4个方面提出了我国钢铁企业节能的具体对策。     

钢铁企业物质流与能量流及其相互关系

把大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造从天然铁矿石(或废钢)到钢铁产品生产过程的物质流图,并建立含铁物料流动过程的铁流模型;针对能量流动过程,构造从一次能源到二次能源产品的生产、转换和使用直至废气排放的能量流图,并建立钢铁企业能量流模型;考虑物质流和能量流的相互关联和制约,建立两者的耦合模型.基于模型,讨论了钢铁生产过程中物质流变化、能量流变化及其相互作用对企业能耗及资源效率、能源效率的影响,指出了提高资源效率、能源效率的努力方向.     

钢铁企业炼铁系统碳素流分析及CO2减排措施

针对某钢铁企业炼铁系统,建立了炼铁系统碳素流模型;基于碳平衡原理,用实际生产数据计算出碳排放量,分析碳排放的影响因素并分析了碳排放与投入系统能源之间的关系.结果表明:炼铁系统碳排放模型计算的碳排放量更加符合我国实际;能源消耗量与碳排放量之间存在协同作用,能源消耗引起的碳排放占系统CO2排放的95%,且每种能源的碳排放潜力不同,煤、焦炭等能源的排放潜力较大.指出降低炼铁系统CO2排放关键在于改变能源结构、采用清洁能源和开发节能减排新技术.     

钢铁智能制造背景下物质流和能量流协同方法

钢铁企业面临库存增加、产能过剩、盈利艰难等问题,迫切需要通过绿色化和智能化的发展来应对当前的严峻形势.基于钢铁企业制造流程特点,通过分析企业以铁素流为核心的物质流和相应能量流网络特征,针对企业现有信息化系统在物质流和能量流协同方面存在的问题,提出钢铁制造过程的物质流和能量流的协同方法,明确物质流和能量流的耦合应从钢铁制造的单元工位设备与整体流程网络两个层面进行规划、设计和实施,并且指出可从完善信息监控、进行计划协同和调度协同三个方面来实现协同优化.构想基于现有信息系统架构,通过增加相应企业资源计划系统、制造执行系统、能源管理系统等信息系统的功能,以及建立物质流和能量流协同优化信息子系统的方式,以钢铁制造过程的物质流和能量流相关信息的数字化及模型化为支撑,实现制造流程的物质流和能量流协同优化,达成生产优化、资源优化和能源优化的效果.     

钢铁行业工序能耗分析及节能发展方向探讨

基于钢铁行业各工序平均能耗以及钢铁行业原燃料结构,对钢铁行业焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工序的原燃料结构、能耗特点和节能技术进行了分析,在此基础上对钢铁行业节能发展的重点进行了讨论,并针对炼铁工序焦比、煤气利用率、二次能源回收等重点环节的发展方向进行了探讨,对于钢铁行业的节能降耗有着较大的实际意义。     

泡沫铝填充钢管横向压缩吸能特性试验

为了解填充泡沫铝对钢管吸收能量的影响及其能量吸收特性,通过试验方法研究了单个空钢管与泡沫铝填充钢管的准静态横向压缩性能及吸能特性。研究结果显示:空钢管在横向压缩作用下,其名义应力应变曲线关系与多孔金属材料比较相似。相同壁厚的钢管在横向压缩下,管径越大,其名义屈服应力越小,平台段越长。填充泡沫铝能改变其变形机制,提高钢管在横向压缩下的屈服应力值,较大地提高其能量吸收性能。泡沫铝密度对这种性能的提高影响较小,而钢管的直径对其影响较大。     

撞击作用下泡沫铝填充结构吸能特征

泡沫铝是由金属铝制成,由于铝具有较低的强度,导致泡沫铝本身的承载能力和吸能特性受到局限.典型的抗振吸能结构是泡沫铝填充结构或夹芯结构.采用实验和数值模拟方法分析了泡沫铝填充结构在冲击作用下的变形特征与吸能特性.研究表明,填充结构中钢制圆柱壳在整个冲击吸能过程中占主要地位,它与泡沫的相互作用使得变形过程中的能量吸收和初始失稳载荷随冲击速度的提高而增加;当钢制圆柱壳的壁厚增加时,峰值塌陷载荷和总的吸能也提高.在100 kg范围内,冲击质量对初始峰值塌陷载荷的影响不大.由于钢壳是主要的承载和吸能部件,要想提高泡沫铝填充结构的吸能特性,需要合理地设计泡沫密度与钢壳厚度,充分利用它们之间的相互作用关系.     

能源转型背景下的中国镍动态物质流分析

 基于动态物质流分析方法,构建了镍的全生命周期物质流分析框架,核算并分析了2000—2020年中国镍金属物质流各阶段格局变化情况。结果表明：（1）生产视角下,能源转型下镍矿需求出现回升; 2020年镍回收率已达20.4%;（2）消费视角下,加工阶段,电池行业已超越电镀行业成为第二耗镍部门;制造阶段,工业机械部门耗镍占比下滑至2019年的28.9%,新能源汽车耗镍量由2015年的4275 t连续上升至2020年1.6万t;（3）贸易视角下,近年来中国制造和加工阶段为净出口状态,开采和冶炼加工阶段皆为净进口状态,其中镍铁产品净进口量飞速增长,由2000年的105.7 t增长到2020年的41.3万t;不锈钢净出口量由2016年的21.3万t连续下降至2020年的10.9万t;（4）存量视角下,终端消费品在用存量变化主要由运输业和建筑与基础设施两大部门驱动,新能源汽车在用存量5年增加了131倍。     

中国钢铁行业的生态足迹

为分析我国钢铁行业资源效率和环境效率,尝试提出钢铁行业生态足迹的概念和研究方法,并对中国钢铁行业的生态足迹及其构成和变化进行了实证研究.研究结果表明:钢铁行业的万吨钢生态足迹呈下降趋势,但由于钢铁产量的迅猛增长,造成钢铁行业生态足迹大幅度增长.钢铁行业生态足迹的主体是能源间接占用地(占到钢铁行业生态占用的99%以上),降低钢铁行业生态足迹的关键是要进一步降低能耗及减少污染.近年来钢铁行业水足迹下降较快,该行业在节水和减少污水排放方面,取得了一定的成效.     

新型精密电解铝控制系统的研究

为解决工业电解铝生产存在的缺陷,提出了一种新型的电解铝制备方法——精密控制的电解铝生产。阐述了精密控制电解铝的多阳极管理理念,设计出多阳极电解铝控制系统。采用精密控制电解铝生产,可以使多阳极电流、能量均衡分布,表现出节能减排的特点。电解铝生产愈来愈有大型化的趋势,而精密控制电解铝生产是大型、超大型电解铝企业的最佳选择。     

典型钢铁企业物能消耗与烟粉尘排放分析

以典型钢铁生产企业为研究对象,基于企业实际生产数据,采用物质流分析法(MFA),构建物质代谢模型.建立了能源、资源利用和污染物排放分析指标,定量描述了钢铁企业的资源能源消耗及烟粉尘排放情况.结果表明:企业层面,高炉-转炉长流程吨钢总资源消耗量为208.6 t,燃料能消耗量占能源消耗总量的93.9%,吨钢烟粉尘排放量为648.08 g,烧结和炼铁工序贡献最大,分别占总排放量的45%和36%.电炉短流程总资源消耗量为1.31 t,电能消耗量占能源消耗总量的96.7%,吨钢烟粉尘排放量67 g.工序层面,烧结、炼焦和炼铁三个主排放工序的排放量分别为222.50 g/t烧结矿、118.20 g/t焦、245.27 g/t铁.据此,提出企业节能减排和产业结构调整的方向性建议,以减少环境压力,实现钢铁企业的可持续发展.