钢铁生产流程的系统动力学建模与动态仿真

发布时间：2020-07-10 23:42

【摘要】：本研究的目的是在当前资源严重短缺,环境严重恶化,国家环境政策日益严格的情况下,企业系统如何实现节能减排的目标,进一步提高自身的适应性和国际竞争能力,实现资源的循环利用和企业的可持续发展。物质流分析(SFA)是在一个国家或一个地区范围内,对特定的某种物质(如铝、铜等)或物质组合(如重金属)进行工业代谢研究的有效手段。物质流分析的目的是找到节省天然资源、改善环境的途径,以推动工业系统向可持续发展方向转化。做好物质流分析,才有可能在资源和环境方面提出供决策者参考的建议。通过对钢铁生产流程物质流的分析,找出整个生产过程物质流的流动情况,可以发现在整个流程中,物质流的关键部位,“瓶颈”所在,有利于我们进一步对系统的物质流动进行优化,确保生产的顺利进行；通过对钢铁生产过程能量流的分析仿真,可以搞清楚能量流的流动情况,进一步发现能量的主要消耗点,为节能减排打下良好的基础；把物质流和能量流模型进行耦合,可以动态的反应出能量流随物质流变化的情况,为实现节能找到突破口,实现整个系统的优化,合理的组织生产,实现资源和能源的可持续发展。本文在对钢铁生产流程进行详细调查研究的基础上,建立了钢铁生产流程的各种情况的物流和能流的系统动力学模型,并就不同模型的不同条件情况进行动态的仿真研究,模拟出各种情况下的物流和能流的关系,以及影响因素之间的制约关系,为实现系统的优化,找出改进的突破口提供理论和实践的指导。以系统动力学理论为基础,创建了区域钢铁产品生命周期系统的物质流模型,并对不同生产模式和情景下区域钢铁产品生命周期系统的物质流进行了详细讨论,动态展示了铁流在系统中的流动情况,特别是在不同的生产模式下,回收废钢和投入铁矿石量的变化情况；引入资源效率的概念,分析三种不同生产模式和情景下铁资源效率的不同。为国家制定关于钢铁产品的分类回收和有效利用政策提供决策依据。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：N941.3
【图文】：

主界面,软件

递或反馈表2一 1vensim软件主要元素表Vensim软件的主界面如图2一3所示。蘸蘸癫蘸颤囊夔颤癫赢癫蘸馨蒸蘸蘸… ……藻藻藻粼薰纂蘸琳馨馨蘸彝矍矍置矍翼鬃薰薰翼…鬃鬃界界滋瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰瑰曰曰曰曰曰子漪否.日.心洲.峨盗盗{{{濒卿瞬摹摹鄂黝瓢瘾赣摹瓣缨馨黔l骥瓢瓢于于于图2一 3Vensim软件的主界面由上图我们可以看出，Vensim软件的界面和Windows操作系统的界面相似，最上面是标题栏，显示模型的名字，下面是菜单栏，提供软件的主要功能，下面还有快捷按钮和绘图工具，左边有分析工具，最下面是状态栏，显示当前模型的状态

生产工序,物质流

销合格品物流、废品物流、供给下道工序产品物流和返回物流。钢铁生产过程中的任何一道生产工序均有可能出现6股物质流或部分物质流的情景[4’](如图3一l所示):a.输人物质流，第i一1道工序的产品作为原料输入给第江序，其Fe元素流量为月_，，t/t(指钢铁企业生产1t粗钢某生产工序的Fe元素流量，下同).b.外加物质流，作为原料从流程外加入第i道工序的原料(如废钢)，其Fe元素流量为a，，t/t.c.排放物质流

铁流图,钢铁生产流程,工序

工序的主要物流，其流量称为工序主流量。在前道工序向后道工序供应原料时，若后道工序包含多个单元，此时主流又分成了若干股支流。假设企业钢铁生产过程由n道生产工序组成，则钢铁生产流程的Fe流图如图3一2所示〔43j.今rnP，I嗀pl丙一个个r!p，、。r，pn。l— aIr“一}l—alrll一}奋!一po礁骊妇Pz一刁卜Ps一一扮P。一~州卜日 1iP。日:，P。日。.。P。日。.iP。‘一一-------一一一一-一一一日。IP。‘一一~---------~--~一-图3一3.钢铁生产流程铁流图(以吨材为基础)将图中的各股物质流量均除以最终产品量只，即得单位产品Fe流图，从中可以得出物质流的基本公式:(l)生产单位产品加入的废钢量 (3.3)a。艺一一a(2)生产单位产品排放的污染物量 (3.4)Z。艺一一Z由式(3.3)，式(3.4)

【参考文献】