钢铁绿色制造系统物料资源和环境影响关联模型研究.pdfVIP

第34卷第3期 武汉科技大学学报 V01．34，No．3 ofWuhan ofScienceand 2011年6月 Journal University Technology Jun．2011 钢铁绿色制造系统物料资源与环境 影响关联模型研究 江志刚1，张华1’2，鄢威2，赵 刚1，王艳红1 (1．武汉科技大学冶金装备及其控制省部共建教育部重点实验室，湖北武汉，430081； 2．武汉科技大学绿色制造与节能减排科技研究中心，湖北武汉，430081) 摘要：物料资源是钢铁制造系统产生环境影响的根源。揭示钢铁制造系统物料资源输入和环境排放之间的关 联性是钢铁企业实施绿色制造的重要技术基础。建立钢铁制造过程输入输出框架模型，提出一种对钢铁制造 过程物料资源消耗和环境排放进行关联性分析的方法。通过某炼钢工艺过程的应用实例，验证了上述模型和 方法的有效性和可行性。 关键词：钢铁；物料流；环境；输入输出模型；绿色制造 中图分类号：TF08 文献标志码：A 文章编号：1674—3644(2011)03—0173—05 钢铁工业为原材料制造业，属于国民经济的 文献[10]建立了钢铁行业绿色制造评价指标体 基础产业。同时，钢铁工业也是高能耗、高水耗、 系，用于对钢铁行业环保问题的监督、管理和改 高污染的产业。绿色制造是一种综合考虑环境影 进。以上研究从生态模式、工艺技术革新和绿色 响和资源消耗的现代制造模式，其目标是使产品 评价技术等方面为钢铁制造系统的资源循环利用 在设计、制造、包装、使用到报废处理的整个生命 提供了有效途径，本文则对钢铁制造系统源头上 周期中，对环境负面影响小、资源利用率高、综合 的物料资源与环境影响的关联性进行分析，以期 效益大，使企业经济效益与社会效益得到协调优 为降低资源消耗、减少环境污染物排放量提供技 化[1]。绿色制造是解决钢铁工业资源消耗和环境 术参考。 污染问题的根本方法，是实现钢铁企业可持续发 1钢铁制造系统输入输出框架模型 展的有效途径[2。3]。 钢铁工业实施绿色制造引起了研究人员的广 从本质上看，钢铁制造系统是集物质状态转 泛关注。文献[4]构建了钢铁制造系统资源和能 变、物质性质控制以及物流有序、有效管制于一体 源的厂矿层次、企业层次以及企业与社会层次的 的生产制造体系[11。。一般地说，钢铁制造系统中 循环，建立了生态钢铁工业产业链和社会功能链 存在3种不同的物质流动；①物料流，即矿石、烧 模型。文献[5-6]指出，在钢铁工业经济系统中有结矿、铁水、钢水及辅助原料(如油、空气、化学品、 企业内部的小循环、企业之间的中循环和产品使 耐火材料、合金、精炼材料和水等物质)的流动；② 用报废后的重新利用等3个层面上的循环。文献 能量流，即煤炭、蒸汽、煤气、电等能源物质的流 [7]研究了含不同成分的废钢按不同比例混合在 动；③环境排放流，即含铁副产品、COz、SO。、 电炉中炼钢对产品品质和环境排放的影响。文献 NO。、粉尘、残渣等排放物的流动[12‘。钢铁制造 [83研究了高炉一转炉流程、电炉流程和混合流程 系统是在物料资源和能量流的配合下，经过一系 等不同的生产工艺对铁资源利用效率的影响。文 列工序而形成主副产品的输入输出系统，如图l 献[93基于协调学原理，提出了钢铁工业的导引协 所示。 调、循环协调、分组协调和全息协调的节能模式。 钢铁制造的每一道工序都有不同的物料投 收稿日期：2010-il—04 科技大学绿色制造与节能减排科技研究中心