鋼鐵企業能源管理與煤炭高效節能利用

2022-06-15 10:30:09 字數 4426 閱讀 6693

所謂能源管理系統,利用先進的計算機資料分析技術,對能源生產相關的歷史資料進行資料分析、挖掘工作,用以指導企業能源管理工作,提高企業能源管理水平和效率。

冶金工業能耗居高不下和環境質量不如人意是長期困擾冶金企業的難題,電弧爐煉鋼的能源降本工作一直是各鋼廠降低成本的重要抓手。採用資訊科技作為平台,綜合新技術、新工藝、配套技術和管理措施,減少消耗,形成安全、穩定、經濟和高效的能源供給系統,對於降低電爐煉鋼鐵生產成本,改善環境質量,提高產品的市場競爭力具有極為重要的意義。

電爐煉鋼廠的能源消耗約佔鋼鐵成本的20%-40%。不同的裝備水平,工藝流程,產品結構和能源管理水平對能源消耗都會產生不同的影響。

能源管理是現代鋼鐵企業實現節能降耗的基礎技術措施。建設公司一體化的集中統一的能源管理系統是數位化能源管理的技術支援措施,也是大型鋼鐵企業提高節能效益的重大技術裝備措施,應從企業發展戰略的高度認識建設企業能源管理系統的必要性和迫切性。

作為電爐煉鋼自動化和資訊化的重要組成部分,ems不僅對能源的統一排程、優化能源平衡、減少能源放散、提高環保質量、降低噸鋼能耗和提高勞動生產率有重要作用,而且對於事故預案的制定和執行、事故原因的快速分析和及時判斷處理、能源供需的合理調整和平衡以及在客觀資訊基礎上的能源實績分析、能源計畫編制、能源質量管理、能源系統的**等都是十分有效的。

能源管理系統的具體作用包括:

(1)完善能源資訊的採集、儲存、管理和能源的有效利用。ems對能源資料進行分析、處理和加工,能源排程人員和專業能源管理人員就能實時掌握系統狀態,經過系統的合理調整,確保系統執行在最佳狀態。

(2)在更高的層次上(公司層面)對能源系統採用分散控制和集中管理。ems將在公司層面、全域性角度審視能源的基本管理需求,滿足能源工藝系統分散特性和能源管理需要集中的客觀要求,以適應電爐煉鋼生產的戰略發展需要。

(3)減少管理環節,優化管理流程,建立客觀能源消耗評價體系。實現在資訊分析基礎上的能源監控和能源管理的流程優化再造,滿足能源裝置管理、執行管理等的自動化,建立客觀的以資料為依據的能源消耗評價體系,向管理要效益。

(4)減少能源系統執行成本,提高勞動生產率。ems的建設,對能源管理體制的改革將發揮重要作用。其基本目標之一是可以實現簡化能源執行管理,減少日常管理的人力投入,節約人力資源成本,提高勞動生產率。

(5)加快系統的故障處理,提高對全廠性能源事故的反應能力。mes能迅速從全域性的角度了解系統的執行狀況,故障的影響程度等,及時採取系統的措施,限制故障範圍的進一步擴大,並有效恢復系統的正常執行。

(6)通過優化能源排程和平衡指揮系統,節約能源和改善環境。ems將通過優化能源管理的方式和方法,改進能源平衡的技術手段,實時了解鋼廠的能源需求和消耗的狀況,能有效地減少高爐煤氣的放散,提高轉爐煤氣的**率,採用綜合平衡和燃料轉換使用的系統方法,使能源的合理利用達到乙個新的水平。

(7)為進一步對能源資料進行挖掘、分析、加工和處理提供條件。能源管理系統的建設,不僅可有效解決能源實時平衡管理和監控管理,還可以通過對大量歷史資料的歸檔和管理,為進一步對資料進行挖掘、分析、加工和處理創造條件。

煤是我國的主體和基礎能源。世界各國的能源結構中化石能源平均佔了80%,煤佔28%。而中國的化石能源佔到93%,煤佔到70%左右。

按照「十一五」規劃,2023年度我國的能源消耗是27億噸標準煤,但到目前為止僅煤炭已超過32億噸。據今年6月出版的《世界能源報告》資料,2023年中國煤炭消耗佔了世界的46.9%,這一現實值得我們高度關注。

一方面由於稟賦特點是能源資源的主要提供者,另一方面因為技術落後又是環境生態的主要汙染源,煤炭對中國是棘手的兩難選擇,煤的清潔高效利用是唯一出路。加強煤的清潔高效綜合利用技術開發,推進傳統能源清潔高效利用應該是國家能源戰略的重中之重。

目前,世界煤化工的主戰場在中國,煤炭能源化工是現代煤化工的重要表現。針對曾經出現的煤化工熱,國家早就提出要科學規劃、有序發展煤化工,結果不但沒有冷下去,還遍地開花。根據中國的能源結構和產業結構,近、中期中國能源發展戰略的重點應該是煤的清潔高效和低碳化利用。

煤化工和煤的高效清潔利用是什麼關係?煤化工過熱是不是限制了煤炭潔淨高效利用發展和推廣?

傳統的煤化工路線包括煤炭焦化、煤氣化—合成氨—化肥、煤—電石—乙炔—聚氯乙烯,以中國為主,產量佔世界的1/3以上,對全國gdp貢獻約3%。煤化工的特點表現在基礎研究多學科,工程開發多技術,工業生產多投資,經濟效益多因素,高碳排放高水耗。傳統煤化工已形成了我國煤化工的產業鏈。

新一代煤化工是指以煤氣化為龍頭,以一碳化學為基礎,合成各種替代液體燃料及化工產品。

我國神華百萬噸級直接液化裝置已成功開車、執行基本正常;兗礦百萬噸間接液化示範專案進入核准階段;兩套16萬噸/年間接液化和一套10萬噸/年甲醇制汽油裝置都已執行。總體來說,我國已經基本掌握煤直接、間接液化技術,但工業化示範有待完善。而國外則規劃多,落實少。

對於煤製甲醇路線,國外以天然氣為主要原料,國內則以煤系原料為主,可是建設不盡落實、生產不太景氣,2023年產量僅為產能的54%。但甲醇作為替代燃料興旺,mto,mtp,mtg,mta研發蓬勃。

煤製二甲醚國外很少,國內2023年產能600萬噸,產量僅有200萬噸,開工率30%。2023年預計車用二甲醚需求僅僅20萬噸,15%替代液化石油氣450萬噸,仍然供大於求。

煤製天然氣能量轉化率較高,可達約53%,是目前從能效、水耗、煤耗和投資上都較好的一條技術路線,因此是引起廣泛關注的新一代煤化工專案。2023年美國great plains公司以褐煤為原料的每天389萬立方公尺裝置仍在執行,450萬噸原煤/年制合成氣和1萬噸投煤量/天的天然氣—發電正在建設。國內煤製天然氣可研規劃已經達到每年950億標準立方公尺,其中伊犁規劃總量500億立方公尺,其他在建的8個有180億立方公尺。

以煤為原料的甲醇制烯烴、合成氣制乙二醇技術開發我國領先,目前仍處於工業化示範階段。採用中科院大化所等單位歷經近30年研發的dmto-ⅰ技術的世界首套甲醇制低碳烯烴60萬噸/年裝置2023年8月在神華包頭投料執行一次成功,而採用dmto-ⅱ技術的70萬噸/年的工業化示範專案許可也已於2023年10月簽約。

綜觀國內外煤化工現狀,可以看出:國外不景氣、國內過熱;國外小試、中試,國內引進、放大;國內外基本都是專案規劃多、落實少,產能大、產量小;國內現階段以技術儲備為重,工業示範為主;煤氣化是煤化工的基礎和關鍵過程,其技術的主要選擇依據是煤質、產品、效率、環境等特定條件,以適宜為準;技術創新和水資源是制約中國現代煤化工發展的瓶頸。

目前,世界和中國能源消費結構都是以高碳能源為主,中國又以碳排放係數最高的煤炭為主,汙染十分嚴重。二氧化硫、氮氧化合物的排放已超過環境自淨能力,二氧化碳的排放更面臨越來越大的壓力,值得注意的還有渣塵年排放量數億噸中,重金屬已超過2萬噸,其中僅煤燃燒排放的人為源汞就佔到汞排放總量的40%,對人體危害很大。

需要特別指出的是,現在我國60%~70%的能源消費是生產性消費,發達國家正好倒過來,60%~70%用於非生產性消費。去年哥本哈根會議上歐盟等發達國家提出全球到2023年碳排放減半,其中發達國家佔80%,發展中國家佔20%。2023年全球碳排放272億噸,按這個標準,2023年減半是136億噸。

這對以煤為主要能源並正處於工業化中期的中國是不公平的。但作為負責任的大國,我國提出了明確的碳減排目標,任務之艱鉅,壓力之巨大,顯而易見。

對於中國來說,如果不用煤,能用什麼能源?除煤以外的其他各種能源,從長遠看都可以用,但就近、中期,指望它們擔當主體,不得不考慮石油和天然氣的儲量短缺和引進困擾;風能、太陽能的有效性和實用性;水能的地域和生態侷限性;核能的原料**和廢料處理問題。因此,潔淨煤雖然不是「銀彈」,但不得不再燒幾十年。

在國家能源局列出的低碳能源技術中,化石能源清潔高效利用技術排在第一位,當然主要是指煤炭的清潔高效利用。我認為,煤炭的清潔高效利用應該包括煤的安全、高效、綠色開採,煤利用前的預處理,煤利用中的汙染控制與淨化,新型清潔煤燃燒,先進燃煤發電,先進輸電,煤潔淨高效轉化,煤基多聯產和煤利用過程中的節能減排。

其中,煤潔淨高效轉化技術主要指現代煤化工,即以煤熱解、氣化為基礎,以一碳化學為主線,以單元過程優化集成為途徑,生產各種替代燃料和化工產品,如天然氣、甲醇、二甲醚、合成油、烯烴、精細化學品等。

煤化工和煤的清潔高效利用是什麼關係?我認為煤化工的學科基礎、技術進步、發展方向均與煤的清潔高效利用,特別是與煤燃燒、煤轉化、汙染物控制、淨化和利用等密切相關,總之,煤化工學科是煤清潔高效利用的重要支撐。

比如煤化工的學科與科技進步主要有幾個方面,如原子經濟性反應、原料路線選擇優化、單元過程優化整合、新型分離技術組合以及定向反應與合成,對應可指導煤的清潔高效利用中碳、氫、氧有效組分高效轉化,硫、氮等汙染組分聯合脫除;富碳、富氫原料充分利用,劣質煤與生物質綜合利用;提高物料轉化效率,實現能量梯級利用;高溫氣體淨化分離,反應分離一體化;新型清潔煤燃燒、低碳產品合成與低碳排放過程。所以說,煤化工從學科和本身的科技進步上對煤的潔淨高效利用有很重要的直接支撐作用。

能源管理系統,利用先進的計算機資料分析技術,對能源生產相關的歷史資料進行資料分析、挖掘工作,用以指導企業能源管理工作,提高企業能源管理水平和效率。冶金工業能耗居高不下和環境質量不如人意是長期困擾冶金企業的難題,電弧爐煉鋼的能源降本工作一直是各鋼廠降低成本的重要抓手。

煤化工是煤的清潔高效利用技術的重要支撐,其發展趨勢是單元技術的新型化、生產技術的綠色化和工藝過程的集約化。我們應根據煤化工的特點、作用和趨勢,「以低碳綠色為目標,以原料資源為基礎,以市場效益為前提,以生產技術為關鍵」科學規劃、有序發展迴圈經濟型煤炭能源化工。

企業能源管理手冊

目錄一 企業能源管理制度 1 二 能源管理組織機構及主要職責 2 三 原料煤 燃料煤的管理 6 四 電力管理 7 五 水的管理 8 六 蒸汽的管理 9 七 油品的管理 10 八 獎懲法則 11 九 附則 11 十 計量人員崗位責任制 12 十一 計量監督制度 13 十二 計量器具管理制度 14 十三...

企業能源管理手冊

有限責任公司 企管部 節能管理辦公室 主編人高階工程師 email tel 二 八年三月 第一部分企業能源管理 企業的能源管理工作 建立體系 組織體系 計量體系 統計體系 完善制度 宣傳培訓 巡查監測 指標考核 系統評價 能耗分析 獎懲整改 合理使用 經濟執行 節能的最終目的 合理使用 經濟執行 節...

企業能源管理手冊

廣西中糧生物質能源 節能管理辦公室 二 一二年三月 第一部分企業能源管理 企業的能源管理工作 建立體系 組織體系 計量體系 統計體系 完善制度 宣傳培訓 巡查監測 指標考核 系統評價 能耗分析 獎懲整改 合理使用 經濟執行 節能的最終目的 合理使用 經濟執行 節能減排 降低成本 提高效益 能源管理機...