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钢铁工业：IT助力循环经济

宝钢不锈钢分公司的生产制造执行系统投入运行后，降低能耗5%，仅降低煤气排放量一项每年可为企业节约资金3000万元以上。

中国钢铁工业在产能快速增长的同时，也带来了资源消耗过大、环境污染严重、能源和运输供给不足等问题，这些问题始终制约着钢铁工业稳定快速发展。钢铁企业既要发展，还要降低消耗;既有社会发展的任务，又要承担社会进步的。

“三高”现状亟待改变

众所周知，钢铁工业是高能耗、高物耗、高污染的典型“三高”产业之一。据统计，我国钢铁工业能耗占全国工业总能耗的15.18%，所排放的废水和废气占工业总排放量的14%，固体废弃物占工业废弃物总量的16%。

在钢铁工业产品制造的各工序中，炼铁系统（包括焦化、球团、烧结、炼铁）的能耗占钢铁工业总能耗近70%;炼钢系统的能耗与国际先进水平的差距是钢铁工业各工序能耗与国际先进水平差距最大的;钢铁生产过程中产生大量的焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气，对其进行回收并优化利用的任务更艰巨。

所以说，钢铁工业实施节能降耗，提高资源有效利用率，实现生产过程废弃物的零排放，建立完善的钢铁工业生态循环体系，走可持续发展道路，是确保我国国民经济持续健康发展的根本保障。而利用信息及自动化技术对钢铁生产过程进行监控、对能源进行管理，是钢铁工业实现节能降耗、改善环境的重要任务之一。

“十一五”期间，国家要求推进钢铁工业发展循环经济，发挥钢铁企业产品制造、能源转换和废物消纳处理功能。在国家发改委公布的《钢铁产业发展政策》中，提出了降低原料、能源和水消耗，提高资源利用效率和资源回收率，建设污水和废渣综合处理系统，提高钢材使用效率，到2010年实现全行业吨钢综合能黄冈耗降到0.73吨标煤，吨钢水耗降至8吨以下的钢铁工业可持续发展的指导意见。

钢铁工业发展要按循环经济的要求，利用信息技术，走出一条产品质量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、竞争能力强的钢铁强国之路。利用信息技术对钢铁生产过程进行监控、对能源进行管理，是钢铁工业发展循环经济的重要手段。

节能降耗:IT大有可为

为了综合利用能源，实现清洁化生产，我国钢铁企业使用先进的信息技术实现优化设计、柔性制造和精细化管理，通过对生产过程进行数字化、络化的实时监控，合理分配资源，降低了资源消耗，改善了环境，促进了钢铁工业的可持续发展。

首钢的“钢铁企业利用信息技气胀轴术节约能源及能源预警系统的开发与应用”列入国家电子信息技术应用(倍增计划)项目。“太钢能源计量信息系统”、“武钢焦炉控管一体化”等国家电子信息技术应用(倍增计划)项目通过了验收。“宝钢能源管理系统”、“济钢大型焦炉控制系统”、“重钢加热炉控制系统”均被列为国家信息技术应用示范优秀项目。“烧结终点判断与智能控制系统研究”、“炼焦配煤优化系统”、“鞍钢高炉人工智能系统技术研究”、“宝钢铁水运输计算机仿真系统研究”、“板带钢集成制造执行系统的开发与应用”荣获了中国钢铁工业协会颁发的冶金科学技术奖一、二等奖。这些信息化、自动化项目的特点是节能降耗效果显著、技术先导性强、在全行业具有带动作用。

在现代化钢铁企业的炼铁、炼钢、轧钢等工艺中，应用信息技术，实现高度的自动化和最优工艺控制，可以大大降低能源和材料消耗。信息技术为实现全面、实时、动态监测和管理各种资源提供了现代化手段，这些资源包括保证企业生产安全运营的水、电、煤、气、油以及原材料。

钢铁企业要积极部署信息技术在资源、环境领域的应用，推进绿色制造和清洁生产，合理利用资源，保护生态环境。这是我们在资源、能源缺乏的情况下推动钢铁工业化进程的良好途径。到目前为止，信息技术已经被广泛地应用于钢铁企业的各个业务环节。

近年来，钢铁企业以计算机软件、数据库、络通信、自动控制、数学模高碑店型、人工智能、计量检测、监视监控等信息及自动化技术搭建平台，使之与管理、工艺、流程相结合，走自主创新、引进消化再创新之路，开发了一大批先进适用的数字化、络化、自动化的应用项目，为钢铁工业提高产品质量、降低成本、节约能源、保护环境、优化控制、动态管理、辅助决策发挥了重要作用，取得了良好的经济效益。

信息技术在解决钢铁企业能耗高、污染重的问题中发挥着重要作用。对高能耗、高物耗和高污染生产过程进行信息技术改造，为节能降耗和污染减排做贡献，这是钢铁企业信息化的重要工作之一。几年来，钢铁企业在钢铁生产管理和控制方面应用信息技术实现节能降耗取得了重要进展。

1．能源管理

能源管理是钢铁企业实现优化资源配置、合理利用能源、改善环境、实现从单一的装备节能向系统优化节能的战略转变的重要措施，也是创建节约型企业、实施清洁生产的必然要求。要从企业可持续发展的战略高度来认识建设能源管理系统的必要性。努力实现能源集中控制，提高劳动效率，保障系统安全运行;努力形成自主知识产权的燃气发电控制技术。

现代化的能源管理中心是体现钢铁工业节能水平的标志。能源管理中心应能做到确保生产电热锅炉用能的稳定供应;充分利用低价能源代替高价能源;对能源进行集中管理与自动化操作，提高劳动生产率。积极推广利用信息及自动化技术，促进节能降耗、提高能源利用效率。

2．过程自动化控制

先进的过程自动化控制也是节能降耗的重要手段。利用数学模型和智能控制理论对工业炉窑进行计算机优化控制，可直接取得显著的节能效果。推广应用高炉专家系统、转炉炼钢终点控制模型、电炉能量输入优化模型、智能精炼炉控制系统、加热炉优化控制模型和模糊控制系统等先进的过程控制模型系统，由此提高产品质量、减少设备故障、保障生产顺行，间接起到节能降耗的目的。

3．检测和控制设备

先进的检测和控制设备是节能工艺和装备的基础。研制和选用灵敏可靠的检测仪表、操作灵活的阀门及计算机自动控制系统和自动化装备，保证节能工艺和装备发挥节能效果。

4．电气传动设备

电气传动设备本身的节能构成了钢铁工业节能的重要组成部分。大力推广交流变频调速等自动化技术，使钢铁工业中的电机设备节电节能。

涌现出许多成功案例

济钢大型焦炉集中控制系统应用了现代化大型工业络技术、检测技术及控制技术，首次成功实现煤气净化半负压流程控制技术和低水熄焦控制技术的国产化。无蒸汽蒸氨控制技术的应用，消除了传统蒸汽蒸氨带来的环境污染，实现优化控制后能耗降低1.5%～3%。济钢大型高炉零返矿技术开发项目投运后，优化了原料生产工艺，消化了高炉产生的返矿要加强选择性多孔薄膜开发，降低了高炉生产成本，节约了能源，缓解了原燃料供应紧张的局面。

太钢能源数据自动采集系统实现了主要耗能介质（风、水、电、气）的数据采集自动化、传输络化、结算电子化、计量现代化和管理精细化的目标。

重钢大型轧钢加热炉模糊控制系统，使炉温变化控制在5℃以内，提高了加热质量，降低了烧损，延长了炉窑寿命。同时，由于对加热炉的风机采取了模糊控制变频调速，防止了因关小阀门减少风量而造成的风机喘振;加之对空燃比的精确控制，减少了能源浪费，年节约天然气76.5万m3，年节电43.9万kWh，年减排二氧化碳3112吨。

武钢焦炉干熄焦自动化控制系统采用具有自主创新的干熄焦装置自动化控制技术，计算机系统正式投入运行，全部完成了控制系统应用软件的模拟调试和仿真运行，焦炭的冷强度M40将提高3%，M10降低至0.47%，热强度提高2%，用干法熄焦产生的热能每年发电近4000万千瓦。

优化能源结构，尽可能回即可制备出刚性板收利用钢铁生产中的余热，缓解生产中电能和热能的供需矛盾，是当前钢铁工业节能降耗的重要课题。例如:宝钢能源管理系统按循环经济的基本要求规划设计，以能源调度为中心，扁平化管理，建立客观能源消耗评价体系，完善能源信息的到2020年采集、存储、管理和有效利用，加快系统的故障处理，提高对全厂性能源事故的反应能力，实现在公司层面对能源系统分散控制和集中管理，优化能源调度和平衡指挥系统，达到能源管理高效、敏捷、经济，实现能源管控一体化。

南京钢铁集团能源管理系统动态调整气电负荷，回收转炉煤气，投运电除尘设备。煤气储备中心回收转炉煤气供机组发电，目前回收量已达到76立方米／吨钢以上，煤气综合利用后，创下自投产以来发电量最高纪录，达到同类企业先进水平。通过EMS系统监视水电气运行，掌握实时运行参数。对异常参数，通过调节能源介质的发生量或用户的使用量进行及时调整，力求保证能源系统供需平衡。平衡生产用能需求，不断优化能源结构配置，使钢铁生产中产生的富余煤气、蒸汽有效利用，缓解了生产用电用热的矛盾。

宝钢、通钢、杭钢、南京钢铁、兴澄特钢等企业则率先建设了企业能源综合平衡管理系统（EMS），使能源资源得到有效利用，实现了企业能源的优化和平衡。

节能降耗任重道远

我国钢铁工业的节能降耗任重道远，利用信息技术实现节能减排的道路还很长，还有许多生产、管理过程中的能源浪费、环境污染等问题完全可以通过信息技术的应用得到解决。

2007年，我国钢铁工业发展的总体要求是，大力加强资源节约和环境保护工作，努力实现速度、质量、效益相协调，生产发展、资源、环境相协调，真正做到又好又快地发展。我们要坚持信息及自动化技术在发展钢铁工业循环经济中的应用，以实现生产过程高效化、物料消耗最优化、设备监控智能化、环境监测实时化。

中国钢铁工业协会最新发布的《“十一五”中国钢铁企业信息化发展建议》中提出了“钢铁企业以构建循环经济和资源节约型社会为目标，利用信息技术努力降低能源和资源消耗，控制废气废水排放;建设环境监测系统，加大对环境污染的监控，促使钢铁工业循环经济发展。”

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