2008-07-21 10:06:02 来源:计算机世界报
钢铁工业是中国国民经济的重要基础产业和实现新型工业化的支柱产业。2007年中国钢铁全行业共生产粗钢48924.08万吨,比上年增加6625.22万吨,增长15.66%; 生产生铁46944.63万吨,比上年增加6189.22万吨,增长15.19%。 就在中国钢铁行业生产发展呈较快增长态势的同时,已经有业内的有识之士认识到,资源节约和环境保护是中国钢铁工业继续生存发展的重要前提。
节能减排势在必行
中国钢铁工业协会党委书记、副会长刘振江表示,“钢铁是耗能大户,因为要把铁矿石炼成钢,不耗能‘石头’变不成钢,整个行业自然也就成为节能重点领域。钢铁行业重点要解决钢铁产品生产过程中的污染和能耗问题。随着科技进步和环保意识增强,钢铁工业完全能够通过节能环保,发展循环经济实现绿色工业。但是由于钢产量太大,能源消耗和污染物排放绝对量也相当大,与人们日益增长的环境要求仍旧还是有差距,钢铁行业面临着很大的环保压力。”
湖南华菱管线股份有限公司总经理曹慧泉曾经担任湘钢总经理、高级工程师。他告诉记者,过去湘潭钢铁占到当地污染负荷的70%,现在已经基本上只占到百分之几。湘潭钢铁的污水排放,很快就能够做到接近零排放。为了减少空气污染,湘钢的一些开放式生产体系,也会逐渐向封闭式生产体系发展。为什么会这样?曹慧泉认为,就是因为钢铁企业已经认识到要和周围的环境和谐相处,企业才能有所发展。“华菱钢铁下属的几个企业,包括湘钢在内,都和居民区距离非常近,如果想和周围的社区、居民‘和平共处’,必须在能耗和排放上下功夫,否则能耗、排放越高,这个企业生存就越困难。”
建龙钢铁是国内发展比较早的民营钢铁企业,2006年他们曾经兼并了北方某个城市原来国有的钢铁企业。“刚刚完成并购,环保部门的人就找来了,说终于找到该由谁来负责环保问题了。”建龙钢铁控股有限公司信息化部部长顾根华说,“从国有转变为民营,企业关系更加明确,所以对企业环保要求也就更加严格了,原来可以推托的,现在不能推托了,我们肩负的节能减排责任也是更加明确了。”
正是有了来自行业内外的节能减排要求,钢铁行业正在逐步摘掉破坏环境的恶名。统计数字显示,2007年大中型钢铁企业吨钢综合能耗632.12千克标煤/吨,比上年下降1.3%; 吨钢耗用新水5.31吨/吨,比上年下降17.42%。在污染物排放方面,2007年大中型钢铁企业二氧化硫排放总量756367.91吨,比上年下降0.51%; COD排放总量59964.78吨,比上年下降8.76%; 工业粉尘排放总量382274.92吨,比上年下降2.79%。
中国钢铁工业协会会长、鞍钢总经理张晓刚认为,总体看,大中型钢铁企业节能减排效果明显,但工艺装备落后的中小企业能耗高,污染物排放量仍旧不小。
IT支撑节能减排
虽然取得了相当可观的节能减排成绩,但是钢铁全行业节能减排的任务仍旧艰巨。2007年吨钢烟尘排放量比上年下降10.65%,但由于钢铁生产总量增加,全年烟尘排放总量156648.36吨,比上年上升3.02%。因此,有专家表示,不光是要淘汰落后装备、优化结构调整和推动炼钢设备大型化,还要调动各专业力量,促进节能减排目标的实现。目前,信息技术已经被广泛地应用到钢铁企业的各个环节和各项工作中,它的应用不仅涉及到生产、输送,分配、监控,而且全面覆盖能源的计划、统计、分析、预测、评估,还有日常管理,以及大力促进环保的工作。
曹慧泉就非常认同大力发展信息技术在钢铁生产以及节能减排工作中的应用,“信息就是资源,信息化就是资源整合。对于钢铁企业而言,不管是环保也好、能源管理也好,它们的信息都是资源。原来有这么多的信息,但是没有整合、没有分析,也就是浪费。一个整体的轧钢生产线或者一个高炉,是需要24小时维护的,必须是无故障运行的。如果没有信息技术的支撑,难道钢铁企业都要为高炉建设一个备份高炉,以备不时之需?这是不现实的,这就可以看出信息系统在钢铁企业里面基础性的支撑作用到底有多大了。”
中国钢铁工业协会顾问吴建常认为,信息技术具有的先进性、融合性和渗透性,完全能够在节能减排中发挥重要作用。数字化、网络化、自动化的信息化应用项目,不但可以促进节能降耗,提高能源利用效率,还可以为钢铁工业提高产品质量,降低成本发挥重要作用。特别是能源管控系统、焦炉管控系统、燃气煤气发电系统、烧结综合控制专家系统、高精度节能型焦炉烘炉控制系统等,在行业内外具有很好的应用推广价值和广阔的市场。
为更好地监控自身废水废气排放情况,济南钢铁就开发了废水废气在线监控系统,现场采集的数据上传至济钢能源中心数据库服务器中,集中监控,并实现了与济南市环保局监测仪器联网,使专业人员可以实时察看、监测济钢的“两废”排放情况。
中国科协副主席、中国工程院院士刘在2008年5月长沙召开的钢铁工业信息与自动化推进中心年会上透露,2007年经企业申报、钢铁协会推荐,原信息产业部全国电子信息系统推广办公室组织专家评审,6家单位8个节能减排的信息自动化项目被列入国家电子信息技术应用项目。
能源管理试水信息化
有资料显示,对于钢铁行业来说,能源消耗约占钢铁成本的20%~40%。在钢铁生产过程中,需要消耗大量的电、煤、气等能源。而且不同的装备水平、工艺流程、产品结构和能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。另一方面,钢铁企业蕴含着巨大的能源利用潜力。来自济钢的数据表明,经测算济钢生产工艺中有待回收的显性和隐性余热余能可折合135万吨标准煤,如果按照30%的转换效率用于发电可达500兆瓦。
能源管理可以说是钢铁企业节能降耗的源头所在。因此,有越来越多的国内钢铁企业已经开始从传统的装备节能向同时重视能源系统节能转变,以改善和优化结构。
据了解,为实现控制、协调企业能源,用信息化管理节约能源,宝钢、济钢等多家钢铁企业建立了能源管理中心。通过建设能源管理系统(EMS),提高了各类能源的使用效率,实现各类能源介质的优化调控,促进节能降耗; 同时节约成本,提高工作效率; 调度管理人员还可以更全面地了解能源系统,提高能源管理水平; 及时发现能源系统故障,加快故障处理速度,确保能源系统更安全;使能源系统的运行监视、操作控制、数据查询、信息管理实现图形化、直观化和定量化。
EMS涉及钢铁生产过程中的多类技术,例如涉及能源的工艺技术,包括能源的平衡模型; 涉及节能调度的信息技术,包括传统的数据库、系统集成、网络通信等; 此外还包括钢铁厂现场总线、诊断技术等。通过将这些技术综合起来,结合软硬件平台,构建能源管理系统。
在提高能源系统的管理效率、优化能源平衡、促进节能减排、提高功能质量、完善消耗评估技术方面,EMS可以提供一个成熟、有效和使用方便的管控一体化解决方案,还能提供先进、可靠和安全的能源系统运行、操作和管理平台。
曹慧泉表示,“从企业层面来讲,一方面可以通过一个综合的能源管理系统来把那些好的单一的节能信息系统管理起来,例如用电系统、发电系统、锅炉系统、煤气回收系统等基础设施。另外一个方面,也可以通过建立一个能源管理系统以后,把其他全流程的信息管理整合起来,取得一个整合效益。既可以先搭一个个小系统的‘积木’,也可以搭一个大的框架,再把这些个积木搭进去,两者并不矛盾,因为每个企业的能源结构和生产经营结构不会完全一样。”
宝钢是国内钢铁行业最早采用EMS的企业之一。据了解,从1982年开始,经过三期改造,宝钢建成能源中心,配合能源管理系统的建设,成为宝钢的能源生产调度和管理的中枢。通过在线监控、平衡调整、综合监控技术,实现对宝钢能源系统运行状况的及时监控,并且结合节能调度的措施,确保钢铁生产系统运行在最佳状态。
EMS实施以来,宝钢的能耗和污染排放不断下降。自1991年投产以来,宝钢吨钢综合能耗年平均降低1.6%,据估计,其中50%的节能贡献来自能源管理系统。宝钢每年节约8.8万吨标准煤,价值合2530万元。据宝钢内部分析,宝钢全厂EMS的建设,可使能源系统的运行管理效率提高约5倍,能源系统日常管理成本减少近100%,能源实时平衡能力增加一倍以上,EMS的综合效益在4元/ 吨钢左右。
始建于“大炼钢铁”时代的济钢,2007年生产钢1126万吨、钢材1218万吨,实现销售收入502亿元,利税60亿元,利润31亿元。经过50年的发展,济钢也认识到只有将能源综合利用纳入企业发展战略,才可能实现从节能降耗到清洁生产,最终实现发展循环经济的目标。
因此,济钢在利用信息化推动企业节能减排的过程中,强调以提高单体设备控制精度为基础,为节能减排工艺化解风险; 以开发模型控制和集中管控技术为手段,实现生产线集约化使用能源; 以推广应用EMS技术为手段,深层挖掘系统节能潜力; 以建设企业综合运营管理信息平台为核心,为企业节能降耗提供全面的数据支撑和决策依据。他们建立起了依托在能源管控中心和网络与平台系统之上的,下属煤气、电力、水资源、气体、环境监控五个分系统的能源管理决策支撑系统。
基于EMS,在实际生产过程中,济钢冶炼生产中产生的各种煤气资源得到了充分利用,系统根据不同热值等级,将煤气提供给不同需求的用户。系统还可以预测各种煤气发生的趋势,结合各种生产规则,为实时地调整煤气用量和发电负荷提供指导意见。“从运行效果和连续监测数据来看,煤气远程控制实现无忧切换,指令及数据下传时间小于1秒,柜位预测精度在20分钟内是准确的,平均误差控制在0.994%内,煤气分配量达到合理状态。焦炉煤气发散率从以前的10%降低为0.5%,高炉煤气发散率由15%降到7%,环保效果显著。”济钢能源管理控制中心的一位工作人员说。
和宝钢、济钢这样的国有大型钢铁企业相比,湘钢生产规模相对较小,但是在节能降耗方面,却并不输于这些大型钢铁企业。
湘钢副总工程师陈展告诉记者,“从2008年开始,湘钢已经开始建设EMS。按照总体规划、分步实施、重点突破、效益驱动的原则,对公司现有的能源基础设施实施系统升级和技术改造,以提升企业能源系统的技术装备水平。建设集过程监控、能源调度指挥、能源平衡决策等管控功能一体化的新型能源管理系统,与公司生产经营有机结合,实现企业能源生产供应的安全、稳定、经济、高效,达到降低企业成本、节能减排、保护环境的目标,最终实现湘钢的循环经济和可持续发展。”
据陈展介绍,湘钢EMS建设的主要内容包括: 企业能源管理的咨询; 基于作业长制的企业能源管理新模式的设计及实施; 能源管理信息系统的建设; 企业能源生产调度信息系统的实施; 企业能源现场装备的改造。整个EMS系统包括四大子系统: 基础能源管理系统; 满足节能管理要求的综合能源监控系统; 采用动态能源平衡技术的能源实时平衡系统; 能源优化及节能调度系统。
阿城钢铁公司的四条绿色经验
2008年4月,哈尔滨阿城钢铁有限公司(以下简称“阿钢”)荣获“2007年度哈尔滨市节能减排工作企业标兵”、“环境保护先进单位”两项荣誉。这对于素有“三高”(高投入、高能耗、高污染)之称的钢铁企业来说,实属不易。本报记者特地赶赴哈尔滨,向阿钢取经。
阿钢具备年产铁45万吨、产钢80万吨、产材50万吨的生产能力,拥有炼铁、炼钢、轧钢三个主要生产工序; 其配套设施包括: 轻轨系列产品、矿工钢系列产品、矿山支护钢系列产品、铁路器材系列产品等,被列为国家矿山用钢材生产基地。与那些知名的钢铁大企业相比,阿钢不算大,但其节能减排的措施却实在有效,能给企业带来看得见的效益。
据阿钢信息中心主任刘志风介绍,阿钢节能减排主要从四个方面入手。
一是管理,通过实施精细化管理,将耗材与工资挂钩,来降低材料消耗。信息化数据主要来源于生产的最底层,将最底层的生产数据进行逐级上报和汇总,最终才形成生产、技术、经营等方面的数据和指标。以往在依靠手工的粗放式管理时期,都是通过人工贴票来实现逐级上报的; 现在,通过信息系统,各类数据(如生产指标、生产消耗)很快被传递上来; 在此基础上,再完善考核体系,将工人的奖金与生产消耗挂钩。这种做法极大地调动了一线工人的积极性,将责任落实到底层,效果非常明显。
以前,诸如合电料、钢管等生产材料的浪费现象非常严重,而在精细化管理之后,这些材料都被折合成钱。浪费超标就要扣相关负责人的奖金,而如果超额完成考核指标,则有20%的提成奖金。
二是资金,通过减少库存环节的资金占用,提升材料利用率,降低材料消耗。阿钢的年销售额约为十五六亿元,流动资金占用较大,尤其在库存方面,库存物资共有两三万种,占用了相当大的资金量。而且,管理者很难搞清楚自己的家底,譬如库房到底有哪些东西?哪些东西是急需购买的?哪些东西可以少买一些?对于这些问题,管理部门都不能给出明确的答复。
在用信息系统管理库存之后,管理者不但摸清了家底,而且使采购计划更加准确,减少了资金占用。各生产车间根据生产计划上报虚拟采购计划,汇总到公司后,再跟现有库存作对比,看哪些东西可以在现有的基础上直接调配、哪些东西需要对外采购。算清了库存这本“糊涂账”后,每年可以为阿钢节省六七百万元的占用资金。
三是提高生产环节的流转速度,实现节能降耗。阿钢属于大物流企业,包括炼铁、炼钢、轧钢三大生产环节,这三大环节衔接得越紧密、协调得越周密,那么在工序流转过程中的能源消耗就越少。
刘志风详细地介绍了两个案例。譬如说,利用焦炭炼成1400摄氏度左右的铁水,要从炼钢环节转到轧钢环节,这一转换的过程就会将铁水的温度降低三四百度,然后再用焦炭将其重新烧至1400摄氏度,这其中的能源浪费是非常大的。为此,阿钢想方设法减少了环节转换过程的时间,从原来的1分钟左右,减少到几秒钟,从而最大限度地减小了铁水的降温量。
再譬如,在炼钢的过程中,需要提取钢水进行化验,再根据化验结果调整钢铁的成份。这个化验—调整的时间也很重要,因为钢水有1500多度,要持续保持这种高温,不能让这个温度下降,所以相当于多耽误一分钟,就得多输送一分钟的电,耗电量相当大。
以前传统的做法是,将化验结果通过电话告诉主控室人员; 主控室人员再通过口头对一线工人传达,车间的噪音很大,经常有误说误听的情况发生。信息化之后,化验结果直接从化验室传到主控室(通过网络和计算机),主控室再通过车间显示屏传递给一线工人。每炉钢水要取7个样,每取一次样可节省几十秒,总共算下来能减少四五分钟的时间。
四是通过回收铁尘,减少排放。以前对于铁尘的处理方式是: 吹氧,使其变成氧化铁,再排放到空中,所以,钢铁企业附近的天空都是红色的。现在通过回收装置可以把铁尘回收,进而提炼出铁矿资源,每天能提炼出几十吨的铁矿,效益还是相当可观的,因为铁矿石一直在涨价,每吨约为一千五六百元。回收之后,不仅净化了空气有利于环境,还能为企业创造出一笔可观的收益。
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