收藏本站
《中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

典型钢铁工业园水网络优化

张凯莉  
【摘要】:我国是水资源严重短缺的国家之一,且环境排放标准日趋严格,钢铁企业因“高耗水、高污染”备受关注,节水减排已成为一项刻不容缓的工作。水网络优化法基于过程系统工程原理,通过水资源的优化配置,从系统层面充分发掘节水减排潜力,是实现水资源利用和水污染控制的有效方法。本文以典型长流程钢铁工业园为研究对象,开展全工业园区水网络优化研究,以期为我国钢铁工业园区的节水减排提供数据和方法支持。主要研究内容和结果如下:(1)提出典型长流程钢铁工业园涉水单元多出口模型。根据涉水单元实际用水特点(双出口、多出口),对钢铁工业园水网络中典型涉水系统(软环、净环、浊环、直流用水系统、水源、水阱、废水处理系统和脱盐系统)建立统一单元模型,为充分考虑涉水单元多出口水流的回用奠定了基础。(2)工序水网络超结构设计。以涉水单元模型为基础,综合工序生产用水、排水特点,以直接回用、循环和处理后回用、处理后循环为基本策略,建立生产工序水网络超结构;(3)工业园区水网络超结构设计。在工序水网络超结构的基础上,综合考虑预处理水系统、综合废水处理及脱盐水系统,并以综合废水处理系统-多出口脱盐水系统为集成中心,且考虑工序间直接-间接综合集成模式,构成全水网络层面的园区水网络超结构。(4)建立典型钢铁工业园水网络多尺度优化模型。在以上工作基础上,建立涵盖单元、工序和园区三个尺度的园区水网络优化模型框架。该模型通过涉水单元的一级循环、工序水网络的二级循环和园区水网络的三级循环系统间的协调配合,探索钢铁工业园节水减排的优化方案。工业实际案例研究表明,仅考虑工序间间接集成优化时,综合用水成本可减少21%,而综合考虑直接和间接混合集成时,综合用水成本可减少23%。进一步的水网络关键操作参数变化对优化方案的影响研究表明,盐平衡是钢铁工业园水网络运行的关键运行因素,新水含盐量、用水单元进水含盐量控制标准以及脱盐的处理效果均对水网络优化有重要影响。(5)提出钢铁工业园废水零排放方案。针对浓盐水为钢铁企业实现废水零排放的主要障碍的问题,本文选取了两种浓盐水零排放工艺,并对其建立单元模型,构建面向废水零排放的园区水网络超结构以及相应的优化模型。经案例分析可知,考虑了浓盐水零排放系统的水网络超结构可实现废水零排放,且以两级反渗透为基础的浓盐水零排放工艺较以多效蒸发-电渗析为基础的零排放工艺更具成本优势。(6)对不确定条件下的钢铁工业园水网络进行优化分析。钢铁园区水网络中各尺度子系统关联紧密,相互作用关系复杂,为提高水网络健壮性,本文采用两阶段随机规划法对不确定条件下的钢铁工业园水网络进行优化设计。案例中研究新水水质波动以及焦化废水溢流等不确定因素下的水网络优化方案。通过优化分析可知,考虑了不确定因素的水网络中脱盐系统、综合废水处理系统以及浓盐水处理系统的最大允许出口流量增大,表示当不确定参数实现时,系统无法通过仅调节流量使得水网络正常运行,而需在水网络设计阶段增大水处理系统规模。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TF085

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张春霞;王海风;张寿荣;殷瑞钰;;中国钢铁工业绿色发展工程科技战略及对策[J];钢铁;2015年10期
2 何磊;;钢铁企业循环水系统的设计要点及实例分析[J];净水技术;2015年S1期
3 张影;马学虎;兰忠;白涛;;电渗析浓缩模拟浓盐水工艺的实验研究[J];高校化学工程学报;2014年05期
4 王柏清;胡绍伟;刘芳;;钢铁企业节水潜力分析及对策[J];冶金能源;2014年03期
5 聂雪涛;袁熙志;罗冬梅;张永红;赵希锦;于会文;;我国钢铁行业用水情况及节水途径[J];四川环境;2013年01期
6 付本全;王丽娜;卢丽君;刘璞;;钢铁企业用水与节水减排[J];武钢技术;2012年04期
7 石岩;唐运平;季民;许丹宇;;钢铁企业工艺节水的技术途径研究[J];环境科学与管理;2011年02期
8 宫鲁;;钢铁冶金行业用水节水研究[J];冶金动力;2011年01期
9 高成康;董辉;蔡九菊;俞志强;;钢铁综合企业用水网络优化及其评价指标体系[J];东北大学学报(自然科学版);2010年08期
10 承雪航;王一渌;张振家;;混凝气浮—厌氧—好氧工艺处理含乳化油冷轧废水[J];工业水处理;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 吴礼云;穆进章;黄湛峰;张波;罗贵昌;;钢铁厂冷轧废水处理现状及改进方案研究[A];2013年全国冶金节水与废水利用技术研讨会文集[C];2013年
2 郭宁;高成康;蔡九菊;董辉;;我国钢铁企业用水系统优化的进展及展望[A];2010全国能源与热工学术年会论文集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 喻志强;鞍钢水循环系统分析及节水研究[D];东北大学 ;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨大正;刘佳;徐光;陈蕾;林宁;王桂婷;;轧钢污泥综合利用试验[J];钢铁;2015年12期
2 马学虎;郝婷婷;兰忠;郑毅;;浓盐水零排放技术研究进展[J];水处理技术;2015年10期
3 周晓琳;;攀钢循环冷却水中异养菌生长情况浅析[J];四川冶金;2015年05期
4 赵建辉;;钢铁冶金行业用水节水问题分析[J];科技与企业;2015年08期
5 顾阿伦;滕飞;;“十一五”期间中国主要工业部门节能的节水效果分析[J];资源科学;2014年09期
6 董晓清;李继;邵培兵;吕小梅;;UV/Fenton技术处理某工厂高浓度乳化油废水[J];环境工程学报;2014年07期
7 王柏清;胡绍伟;刘芳;;钢铁企业节水潜力分析及对策[J];冶金能源;2014年03期
8 胡伟;杨延朋;;钢铁工业节能减排成就及面临的挑战[J];现代经济信息;2014年08期
9 付丽丽;周思彤;祝雷;;微电解-絮凝预处理含油乳化废水的实验研究[J];工业水处理;2014年04期
10 高成康;唐寒梅;邹宇明;张浩;;新型大学校园用水系统的优化分析——以东北大学为例[J];东北大学学报(自然科学版);2014年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 黄泳华;工艺用水过程可视化及节水评价模式研究[D];西安理工大学;2018年
2 王锋;工业循环冷却水系统安全与节能设计对策[D];西安建筑科技大学;2015年
3 杨硕;劲牌有限公司节水潜力分析及其评价[D];武汉理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙德;李冰冰;许振良;;PTFE-PDMS/PVDF复合膜制备及其渗透汽化性能[J];高校化学工程学报;2013年03期
2 李春风;;钢铁企业用水成本和环保成本分析[J];冶金经济与管理;2013年02期
3 付本全;王丽娜;卢丽君;刘璞;;钢铁企业用水与节水减排[J];武钢技术;2012年04期
4 ;钢铁工业“十二五”发展规划[J];河北冶金;2012年01期
5 王海涛;高华东;张殿印;;高炉煤气干法除尘技术的发展[J];中国环保产业;2011年08期
6 邱福海;李春风;;钢铁行业进一步节水出路在于采取精细化节水措施[J];冶金经济与管理;2011年04期
7 石岩;唐运平;许丹宇;侯霙;孙凯;;钢铁企业节水评价指标体系的构建[J];环境科学与管理;2011年03期
8 袁德玉;;冷轧厂净循环水处理系统的设计[J];能源研究与管理;2011年01期
9 王维兴;;全国重点钢铁企业节水情况和节水思路[J];金属世界;2011年02期
10 石岩;唐运平;季民;许丹宇;;钢铁企业工艺节水的技术途径研究[J];环境科学与管理;2011年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 费磊;;中国钢铁工业发展的深层次矛盾和问题突出亟待变革[J];气体分离;2010年06期
2 ;二季度钢价或将小幅回升[J];现代焊接;2009年06期
3 邓崎琳;;在中国钢铁工业协会三届八次常务理事(扩大)会议上的讲话[J];中国废钢铁;2010年04期
4 ;减排成为钢铁工业新约束[J];涟钢科技与管理;2010年02期
5 ;中国钢铁发展的四个大趋势[J];涟钢科技与管理;2010年02期
6 ;2009年钢铁市场将在波动中前行[J];现代焊接;2009年04期
7 ;印度钢铁工业何时才能实现“跃进”[J];气体分离;2006年02期
8 ;中国钢铁工业将产生重大变化[J];涟钢科技与管理;2003年04期
9 ;关于同意中国废钢铁应用协会六届一次会员大会换届选举方案的批复[J];中国废钢铁;2016年02期
10 魏建新;吴汉军;;2017年宏观经济形势与钢铁市场展望[J];中国钢铁业;2017年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张建国;徐永华;;加快废钢利用 促进钢铁工业节能减排[A];2014年全国压力加工设备节能降耗及技术创新研讨会论文集[C];2014年
2 许中波;;中国钢铁工业现状分析[A];2014年全国轧钢生产技术会议文集(上)[C];2014年
3 李新创;郜学;姜晓东;;我国钢铁工业“十三五”节能潜力分析[A];第十届中国钢铁年会暨第六届宝钢学术年会论文集II[C];2015年
4 徐匡迪;;低碳经济与钢铁工业[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(报告与分会场特邀报告)[C];2009年
5 殷瑞钰;;绿色制造与钢铁工业——钢铁工业的绿色化问题[A];中国科协2003年学术年会大会报告汇编[C];2003年
6 张寿荣;;进入21世纪我国钢铁工业面临的机遇与挑战——兼论中国需要产多少钢[A];中国科协2003年学术年会大会报告汇编[C];2003年
7 李传峰;;山东省钢铁工业发展报告[A];山东省材料发展报告(2007-2008)[C];2008年
8 史慧恩;张群;;钢铁工业淘汰落后产能的现状及政策建议研究[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(下)[C];2009年
9 张寿荣;;21世纪的钢铁工业及对中国的挑战[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
10 于天忱;杜玉;于海洋;;加入WTO对本钢发展的影响及对策[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(下册)[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 周荣祥 许岩;中钢协:铁矿石涨价不等于成本上升[N];证券时报;2006年
2 本报记者 欧阳春香;高质量发展是钢铁业根本出路[N];中国证券报;2018年
3 本报记者 吕红星;2018年钢铁行业继续保持稳中向好态势[N];中国经济时报;2018年
4 本报记者 张向东 实习记者 陈冠华;产能淘汰一刀切 民营钢厂关停潮袭[N];经济观察报;2014年
5 本报记者 樊江涛 通讯员 李岩 于宏伟;钢铁新唐山[N];中国青年报;2011年
6 本报记者 张向东;资本方加注钢铁电商 机会真的来了?[N];经济观察报;2015年
7 本报记者 陈亮平;供给侧改革推动钢铁高质量发展[N];中国冶金报;2018年
8 本报记者 张鹰;钢铁工业如何进一步提升环保、安全绩效?[N];中国冶金报;2018年
9 王优;中国钢铁工业协会:我国钢铁行业去产能任务基本完成[N];建筑时报;2018年
10 本报记者 何惠平 李倩;改革精神引领钢铁行业再出发[N];中国冶金报;2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张凯莉;典型钢铁工业园水网络优化[D];中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所);2018年
2 胡望明;大型钢铁企业可持续发展研究[D];武汉理工大学;2005年
3 卜庆才;物质流分析及其在钢铁工业中的应用[D];东北大学;2005年
4 江飞涛;中国钢铁工业产能过剩问题研究[D];中南大学;2008年
5 李海涛;近代中国钢铁工业发展研究(1840~1927)[D];苏州大学;2010年
6 于冰;中国钢铁工业产业共生及碳减排效应影响机制[D];清华大学;2015年
7 张运华;钢铁工业综合废水处理与资源化技术研究[D];武汉大学;2011年
8 李鹏;规模经济的制度分析[D];厦门大学;2003年
9 焦国华;中国钢铁行业规模偏好及逆集中化现象研究[D];中南大学;2009年
10 虞海燕;我国西北地区钢铁产业发展战略研究[D];东北大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭晓鹏;德龙钢铁轻资产运营研究[D];河北大学;2018年
2 李雪;中国钢铁工业物质流综合分析[D];东北大学;2015年
3 李享;供给侧改革下M钢铁公司绩效评价的研究[D];南京理工大学;2018年
4 杨亮;基于CFD模拟技术的钢铁工业城市空间布局优化研究[D];山东建筑大学;2018年
5 刘飞;钢铁渣微粉水泥基材料性能研究[D];武汉理工大学;2015年
6 Andrea Tallone;中国钢铁工业:变化与发展[D];华东理工大学;2012年
7 宋剑;技术进步在中国钢铁工业发展中的作用研究[D];华中科技大学;2007年
8 李成良;论技术创新与我国钢铁工业的真正腾飞[D];吉林大学;2005年
9 孔宪丽;中国钢铁工业供需影响因素分析及其景气指数的开发与应用研究[D];吉林大学;2004年
10 王峰;中国钢铁工业城市城市化水平比较研究[D];内蒙古大学;2013年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026