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基于Petri网理论的钢铁企业生产过程能效分析研究

高琨  
【摘要】:当前,在能源紧缺、资源枯竭和环境负荷不断加重的背景下,作为高能耗、高污染产业的钢铁行业亟需进行节能减排,从经济发展角度和环境利益出发,在保证国民经济发展的前提下,在技术设备的支持下进行节能减排,对降低企业能耗,提高国际竞争力具有重要的意义。本文从钢铁企业生产工艺流程出发,主要研究铁区生产各工序的物质和能量的利用、转化过程,通过对铁区系统物质流和能量流的研究,把握铁区生产各工序间的联系和整个铁区的能源流动规律,对二次能源的回收利用进行具体分析,为建立优化模型做准备。本文主要工作内容如下:(1)应用混杂Petri网原理建立钢铁企业铁区能源系统模型,有效描述铁区生产过程中的离散系统事件和连续系统事件。模型把铁区各工序中的物质与能量综合到一起,完整的反应批次生产中各工序中物质与能量的变化。模型分为传统模型和优化模型,传统模型的生产模式在中小企业中常见,仅对利用率高的余热余能进行回收利用,而优化模型对多种余热余能进行分析,按能级匹配原则梯级利用,减小放散率。(2)应用MATLAB中simulink/stateflow模块分别搭建上述两个模型的仿真模型,可控制各工序及节能处理过程的动态运行,并对仿真结果进行比较分析,得到节能前后某种二次能源利用率发生变化后,各种投入能源消耗量的变化情况,为铁区系统的能源调度研究提供支持。(3)最后,应用分析的方法对优化模型中的能源利用情况进行能量分析,得到铁区焦化工序、烧结工序和炼铁工序的能效分析结果,从本质上解释能耗的原因,为采用模型实现科学用能提供指导。


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