一种钢铁行业物质流分析方法及系统、存储介质及终端与流程

本发明涉及数据分析的技术领域，特别是涉及一种钢铁行业物质流分析方法及系统、存储介质及终端。

背景技术：

钢铁行业是我国经济发展的支柱产业，粗钢的产量从1996年的1.01亿吨增长到2016年的8.08亿吨。2015年我国出口钢材量约占我国生产钢材总量的10％，占世界钢铁出口量第1位。由此可知，我国钢铁份额占世界钢铁总份额的比重在不断增长。

长流程钢铁企业的工艺主要包括烧结/球团、炼铁、炼钢。烧结工艺的主要设备为烧结机，产物为烧结块；球团工艺的主要设备为球团机，产物为球团。烧结块和球团作为炼铁的主要原料。目前，国内产能较高的炼铁设备类型为高炉，高炉炼铁的产品为生铁，进一步通过转炉炼钢，将生铁转化为粗钢。生铁和粗钢产量是衡量钢铁企业规模的主要指标。

钢铁企业的物质流和能量流相辅相成，直接影响钢铁企业的直接产能和经济，也可以反应原辅料转化为产品的能力、物质损坏及污染物产生情况等。然而，现有技术中钢铁企业工艺直接物质流动的定量关系较少，无法为建立精细化生产管理和污染防治提供重要依据。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钢铁行业物质流分析方法及系统、存储介质及终端，能够实现钢铁行业物质流和能量流的定量关系分析，从而为建立精细化生产管理和污染防治提供重要依据。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种钢铁行业物质流分析方法，包括以下步骤：获取钢铁行业各个工艺下的物质流参数和能量流参数；所述工艺包括烧结、球团、炼铁和炼钢；基于所述物质流参数和所述能量流参数获取物质流与能量流的定量关系；基于所述物质流参数获取物质流特征。

于本发明一实施例中，所述烧结工艺下所述物质流参数包括铁矿粉使用量、膨润土使用量、石灰使用量、除尘灰使用量、除尘污泥使用量、氧化铁皮使用量、烧结矿产生量、除尘灰产生量、烧结污泥产生量、废水产生量和余热产生量；所述能量流参数包括焦炉煤气使用量、高炉煤气使用量、天然气使用量、电使用量、焦粉使用量、水使用量和压缩空气使用量。

于本发明一实施例中，所述球团工艺下所述物质流参数包括铁矿石使用量、膨润土使用量、溶剂使用量、石灰使用量、废铁使用量、橄榄石使用量、白云石使用量、石英岩使用量、球团产生量、除尘灰产生量、污泥产生量、废水产生量和废热产生量；所述能量流参数包括高炉煤气使用量、转炉煤气使用量、天然气使用量、电使用量、焦屑使用量、油使用量、煤炭使用量、水使用量和压缩空气使用量。

于本发明一实施例中，高炉炼铁工艺下所述物质流参数包括烧结矿使用量、块矿使用量、球团使用量、焦炭使用量、退料使用量、石灰石使用量、重油使用量、煤炭使用量、焦炉煤气使用量、天然气使用量、氧气使用量、碳氢化合物使用量、高炉煤气产生量、铁水产生量、电产生量、高炉渣产生量、重力除尘灰产生量、干法除尘灰产生量、铸造车间灰产生量、耐火材料产生量、废水产生量、废热产生量和除尘灰产生量；所述能源流参数包括高炉煤气使用量、焦炉煤气使用量、天然气使用量、转炉煤气使用量、工艺蒸汽使用量、电使用量、氧气使用量、氮气使用量、压缩空气使用量和新水使用量。

于本发明一实施例中，转炉炼钢工艺中所述物质流参数包括生铁使用量、废钢使用量、粗金属炉料使用量、乙烯使用量、蒸汽使用量、铁水使用量、焦炭使用量、石灰使用量、白云石使用量、合金石使用量、污泥球使用量、铸板产生量、钢块产生量、钢胚产生量、铸块产生量、铸件产生量、转炉煤气产生量、脱硫炉渣产生量、转炉渣产生量、二次冶金炉渣产生量、灰尘产生量、散颗粒产生量、连铸氧化铁皮产生量、轧钢氧化铁皮产生量和碎石产生量；所述能量流参数包括高炉煤气使用量、焦炉煤气使用量、天然气使用量、转炉煤气使用量、工艺蒸汽使用量、电使用量、氧气使用量、氮气使用量、压缩空气使用量和新水使用量。

于本发明一实施例中，电弧炉炼钢工艺中所述物质流参数包括生铁使用量、热液态金属使用量、直接还原铁使用量、石灰石/白云石使用量、煤炭使用量、石墨电极使用量、耐火炉衬使用量、合金使用量、液态钢产生量、炉渣产生量、钢包渣产生量和废耐火材料产生量；所述能源流参数包括氧气使用量、煤炭使用量、电使用量、天然气使用量、燃料油使用量和水使用量。

于本发明一实施例中，所述物质流特征包括烧结投入产出比、烧结原辅料比例、炼铁投入产出比、炼铁原辅料比例、炼钢投入产出比和炼钢原辅料比例；

所述烧结投入产出比st＝(1.13±0.26)*or，其中，st为烧结矿年产生量，or为铁矿粉年投入量；

所述烧结原辅料比例or：ck：co＝50：2：1，其中，ck为焦炭年投入量，co为煤炭年投入量；

所述炼铁投入产出比ir＝(0.75±0.23)*st，其中，ir为生铁年产生量，st为烧结矿年产生量；

所述炼铁原辅料比例st：lo＝5.7：1，其中，lo为块矿年投入量；

所述炼钢投入产出比cs＝(1.06±0.12)*ir，其中，cs为粗钢年产生量；

所述炼钢原辅料比例ir：(ss+aly)＝6.5：1，其中，ss为废钢年投入量，aly为合金年投入量。

对应地，本发明提供一种钢铁行业物质流分析系统，包括获取模块、定量模块和分析模块；

所述获取模块用于获取钢铁行业各个工艺下的物质流参数和能量流参数；所述工艺包括烧结、球团、炼铁和炼钢；

所述定量模块用于基于所述物质流参数和所述能量流参数获取物质流与能量流的定量关系；

所述分析模块用于基于所述物质流参数获取物质流特征。

本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的钢铁行业物质流分析。

最后，本发明提供一种终端，包括：处理器及存储器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的钢铁行业物质流分析。

如上所述，本发明所述的钢铁行业物质流分析方法及系统、存储介质及终端，具有以下有益效果：

(1)能够实现钢铁行业物质流和能量流的定量关系分析；

(2)能够进一步细化钢铁行业的原辅料及产品产量质量的关系；

(3)能够为建立精细化生产管理和污染防治提供重要依据。

附图说明

图1显示为本发明的钢铁行业物质流分析方法于一实施例中的流程图；

图2显示为本发明的钢铁行业物质流于一实施例中的流程图；

图3显示为本发明的烧结工艺物质流和能量流调查表于一实施例中的示意图；

图4显示为本发明的球团工艺物质流和能量流调查表于一实施例中的示意图；

图5显示为本发明的高炉炼铁工艺物质流和能量流调查表于一实施例中的示意图；

图6显示为本发明的转炉炼钢工艺物质流和能量流调查表于一实施例中的示意图；

图7显示为本发明的电弧炉炼钢工艺物质流和能量流调查表于一实施例中的示意图；

图8显示为本发明的钢铁行业物质流分析系统于一实施例中的结构示意图；

图9显示为本发明的终端于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

81获取模块

82定量模块

83分析模块

91处理器

92存储器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的钢铁行业物质流分析方法及系统、存储介质及终端通过数据采集和处理，能够实现钢铁行业物质流和能量流的定量关系分析，实现钢铁行业物质流特征的获取，从而为建立精细化生产管理和污染防治提供重要依据，极具实用性。

如图1所示，于一实施例中，本发明的钢铁行业物质流分析方法包括以下步骤：

步骤s1、获取钢铁行业各个工艺下的物质流参数和能量流参数；所述工艺包括烧结、球团、炼铁和炼钢。

具体地，在对钢铁行业的物质流进行分析时，首先需要获取足够量的采集数据，以便于根据采集数据进行分析处理，从而获取所需的物质流和能量流的定量关系以及物质流特征。如图2所示，钢铁行业的工艺包括烧结、球团、炼铁和炼钢。其中所述烧结工艺生成的烧结矿和所述球团工艺生成的球团提供至所述炼铁工艺，所述炼铁工艺生成生铁，所述炼钢工艺将所述生铁生成钢胚。其中，在各个工艺中还包括各种辅料和副产品以及能量供给。

于本发明一实施例中，如图3所示，所述烧结工艺下所述物质流参数包括铁矿粉使用量、膨润土使用量、石灰使用量、除尘灰使用量、除尘污泥使用量、氧化铁皮使用量、烧结矿产生量、除尘灰产生量、烧结污泥产生量、废水产生量和余热产生量；所述能量流参数包括焦炉煤气使用量、高炉煤气使用量、天然气使用量、电使用量、焦粉使用量、水使用量和压缩空气使用量。

于本发明一实施例中，如图4所示，所述球团工艺下所述物质流参数包括铁矿石使用量、膨润土使用量、溶剂使用量、石灰使用量、废铁使用量、橄榄石使用量、白云石使用量、石英岩使用量、球团产生量、除尘灰产生量、污泥产生量、废水产生量和废热产生量；所述能量流参数包括高炉煤气使用量、转炉煤气使用量、天然气使用量、电使用量、焦屑使用量、油使用量、煤炭使用量、水使用量和压缩空气使用量。

于本发明一实施例中，如图5所示，高炉炼铁工艺下所述物质流参数包括烧结矿使用量、块矿使用量、球团使用量、焦炭使用量、退料使用量、石灰石使用量、重油使用量、煤炭使用量、焦炉煤气使用量、天然气使用量、氧气使用量、碳氢化合物使用量、高炉煤气产生量、铁水产生量、电产生量、高炉渣产生量、重力除尘灰产生量、干法除尘灰产生量、铸造车间灰产生量、耐火材料产生量、废水产生量、废热产生量和除尘灰产生量；所述能源流参数包括高炉煤气使用量、焦炉煤气使用量、天然气使用量、转炉煤气使用量、工艺蒸汽使用量、电使用量、氧气使用量、氮气使用量、压缩空气使用量和新水使用量。

于本发明一实施例中，如图6所示，转炉炼钢工艺中所述物质流参数包括生铁使用量、废钢使用量、粗金属炉料使用量、乙烯使用量、蒸汽使用量、铁水使用量、焦炭使用量、石灰使用量、白云石使用量、合金石使用量、污泥球使用量、铸板产生量、钢块产生量、钢胚产生量、铸块产生量、铸件产生量、转炉煤气产生量、脱硫炉渣产生量、转炉渣产生量、二次冶金炉渣产生量、灰尘产生量、散颗粒产生量、连铸氧化铁皮产生量、轧钢氧化铁皮产生量和碎石产生量；所述能量流参数包括高炉煤气使用量、焦炉煤气使用量、天然气使用量、转炉煤气使用量、工艺蒸汽使用量、电使用量、氧气使用量、氮气使用量、压缩空气使用量和新水使用量。

于本发明一实施例中，如图7所示，电弧炉炼钢工艺中所述物质流参数包括生铁使用量、热液态金属使用量、直接还原铁使用量、石灰石/白云石使用量、煤炭使用量、石墨电极使用量、耐火炉衬使用量、合金使用量、液态钢产生量、炉渣产生量、钢包渣产生量和废耐火材料产生量；所述能源流参数包括氧气使用量、煤炭使用量、电使用量、天然气使用量、燃料油使用量和水使用量。

步骤s2、基于所述物质流参数和所述能量流参数获取物质流与能量流的定量关系。

具体地，在获取所述物质流参数和所述能量流参数之后，进行二者的比例运算，从而得到所述物质流和所述能量流的定量关系，便于在生产中进行精确化的管理。

步骤s3、基于所述物质流参数获取物质流特征。

于本发明一实施例中，所述物质流特征包括烧结投入产出比、烧结原辅料比例、炼铁投入产出比、炼铁原辅料比例、炼钢投入产出比和炼钢原辅料比例。

具体地，所述烧结投入产出比st＝(1.13±0.26)*or，其中，st为烧结矿年产生量，or为铁矿粉年投入量；

所述烧结原辅料比例or：ck：co＝50：2：1，其中，ck为焦炭年投入量，co为煤炭年投入量；

所述炼铁投入产出比ir＝(0.75±0.23)*st，其中，ir为生铁年产生量，st为烧结矿年产生量；

所述炼铁原辅料比例st：lo＝5.7：1，其中，lo为块矿年投入量；

所述炼钢投入产出比cs＝(1.06±0.12)*ir，其中，cs为粗钢年产生量；

所述炼钢原辅料比例ir：(ss+aly)＝6.5：1，其中，ss为废钢年投入量，aly为合金年投入量。

如图8所示，于一实施例中，本发明的钢铁行业物质流分析系统包括获取模块81、定量模块82和分析模块83。

所述获取模块81用于获取钢铁行业各个工艺下的物质流参数和能量流参数；所述工艺包括烧结、球团、炼铁和炼钢；

所述定量模块82与所述获取模块81相连，用于基于所述物质流参数和所述能量流参数获取物质流与能量流的定量关系；

所述分析模块83与所述获取模块81相连，用于基于所述物质流参数获取物质流特征。

其中，获取模块81、定量模块82和分析模块83的结构和原理与上述钢铁行业物质流分析方法中的步骤一一对应，故在此不再赘述。

需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)，一个或多个微处理器(digitalsingnalprocessor，简称dsp)，一个或者多个现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称soc)的形式实现。

本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的钢铁行业物质流分析。所述存储介质包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图9所示，于一实施例中，本发明的终端包括：处理器91及存储器92。

所述存储器92用于存储计算机程序。

所述存储器92包括：rom、ram、磁碟、u盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所述处理器91与所述存储器92相连，用于执行所述存储器92存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的钢铁行业物质流分析。

优选地，所述处理器91可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

综上所述，本发明的钢铁行业物质流分析方法及系统、存储介质及终端能够实现钢铁行业物质流和能量流的定量关系分析；能够进一步细化钢铁行业的原辅料及产品产量质量的关系；能够为建立精细化生产管理和污染防治提供重要依据。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。