鋼鐵行業(yè)作為我國的支柱產(chǎn)業(yè)，也是我國能源消耗的重點行業(yè)之一，隨著國家節(jié)能減排政策的推進，有效實施能源管控是企業(yè)提高能源績效、降低能源成本和提高核心競爭力的重要途徑。

通過對鋼鐵企業(yè)能耗現(xiàn)狀和能源管理模式的分析可以得知，我國鋼鐵企業(yè)若想實現(xiàn)綠色發(fā)展，需以理念轉(zhuǎn)變?yōu)榛A(chǔ)，以管理創(chuàng)新為主要途徑，建立科學(xué)的能源管理體系，完善能源管理體制，一定限度地降低能源消耗，提升能源管理水平，促進鋼鐵企業(yè)能源管理發(fā)展。

通過圖撲 Web SCADA 工業(yè)組態(tài)打造智慧鋼廠能源監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)能源系統(tǒng)電力、動力、水道等各單元的數(shù)據(jù)采集和控制管理、能源監(jiān)測和控制、能源介質(zhì)需求的分析與預(yù)測，為提供經(jīng)濟、高質(zhì)的能源和優(yōu)質(zhì)、高效的服務(wù)創(chuàng)造了良好條件，同時也為公司能源管理打下良好基礎(chǔ)。

監(jiān)控管理的能源介質(zhì)主要有：電力、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、壓縮空氣、氧氣、氮氣、氬氣、蒸汽、生產(chǎn)水、生活水等，借助 HT 可視化設(shè)計繪制出生動形象的 2.5D 設(shè)備或建筑，配合瞬時流量和累計流量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)監(jiān)控，將鋼廠水、電、氣等能源流向動態(tài)呈現(xiàn)出來。

圖撲基于 HTML5（Canvas/WebGL/WebVR）標準的 Web 技術(shù)，滿足了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)跨平臺云端化部署實施的需求，以低代碼的形式自由構(gòu)建大屏組態(tài)、UI 組態(tài)、工業(yè)組態(tài)、三維組態(tài)。從 SDK 組件庫，到 2D 和 3D 編輯，到屬性修改，構(gòu)成了一站式的數(shù)據(jù)可視化解決方案、形成了一整套實踐證明的高效開發(fā)流程和生態(tài)體系。

供水

鋼鐵廠的生產(chǎn)工序幾乎都需要用水，大多數(shù)工廠的水源可從地表水、地下水，或者沿海取海水使用。主要用于冷卻設(shè)備構(gòu)件、產(chǎn)品、副產(chǎn)品和其他介質(zhì)，還用于洗滌產(chǎn)品或含煙塵氣體，剝離鋼板表面氧化鐵皮、?；苯鹪洼斔臀锪?，制備酸洗液和乳化液等溶液，以及用于生產(chǎn)蒸汽等。

按供水系統(tǒng)中水的利用方式，可分為直流供水系統(tǒng)和循環(huán)供水系統(tǒng)，而該案例的供水部分指直流供水系統(tǒng)。

圖撲軟件以 2.5D 組態(tài)圖方式展示該系統(tǒng)，從碼頭和雨水收集池中獲取水源后，根據(jù)各種用水對水質(zhì)要求不同，經(jīng)凈水站處理后，供應(yīng)高棒車間、煉鋼車間、發(fā)電站等工序使用，并在界面中可對用戶所關(guān)注的瞬時流量、累計流量進行監(jiān)測展示。

二次回水

由于鋼鐵廠的大型化、自動化和生產(chǎn)連續(xù)性的水平不斷提高，對供水水質(zhì)的要求越來越高，加以環(huán)境保護法規(guī)對排水中有害物質(zhì)濃度的限制越來越嚴，所以循環(huán)供水系統(tǒng)的優(yōu)越性就更加顯著，現(xiàn)在新建的大型鋼鐵廠普遍都采用循環(huán)供水系統(tǒng)。

該案例中二次回水部分指的正是循環(huán)供水系統(tǒng)，回收用水設(shè)備使用過的水，經(jīng)水處理中心和深度水處理中心進行處理后，變?yōu)槎位厮倮玫礁鱾€車間和設(shè)備。在水使用和處理過程中，會存在部分損失還有少量分散的排水不能回收，要經(jīng)常向循環(huán)水系統(tǒng)補充新水。補充水的多少反映了水的循環(huán)利用程度，一般以循環(huán)利用率表示，采用循環(huán)供水系統(tǒng)，可使循環(huán)利用率達到 95% 左右。

鋼廠可通過圖撲軟件的 HT 可視化管理后臺進行水資源的合理安排控制，為鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)國家“碳達峰”的目標提供有力支撐。

高爐煤氣

高爐煤氣是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的可燃氣體，主要成分為 CO、CO2、N2、H2、CH4 等，其特點是熱值低，產(chǎn)氣量大，不過其包含的 N2 和 CO2 會使人窒息，而 CO 則是有毒氣體，因此高爐煤氣易威脅到工人的生命安全，必須保持煤氣設(shè)備嚴密。

高爐煤氣在鋼鐵廠的應(yīng)用，主要作為燃料用于熱風(fēng)爐、煉焦爐、燒結(jié)、石灰窯、軋鋼加熱爐、爐渣微粉、鍋爐加熱等工藝中；此外可利用高爐煤氣的余壓余熱發(fā)電，將高爐爐頂煤氣具有的壓力及熱能做功轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，包括濕式、干式、干濕兩用型、兩座高爐共用型 TRT、高爐鼓風(fēng)機與高爐透平機同軸型 TRT 等多種形式。

高爐煤氣燃燒發(fā)電主要有鍋爐發(fā)電工藝、燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（CCPP）等。此外，利用高爐煤氣可以生產(chǎn)多種化工產(chǎn)品，如合成氨、甲醇、醋酸、二甲醚等。利用好這部分副產(chǎn)能源不僅能降低企業(yè)的能源消耗，還將改善鋼鐵企業(yè)對周邊環(huán)境的污染。

采用圖撲工業(yè)組態(tài) Low-Code 搭建的高爐煉鐵生產(chǎn)流程，結(jié)合動態(tài)效果生動展示制備過程。圖撲自研引擎 HT for Web 獨創(chuàng)的自定義格式渲染引擎，追求極致的性能，所有組件皆可承受上萬甚至幾十萬以上圖元量，上萬的表格數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓撲圖元和儀表圖表承載力，突破了諸多行業(yè)應(yīng)用傳統(tǒng)限制，更好的適應(yīng)了物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時代需求。

轉(zhuǎn)爐煤氣

轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，其中主要成分為 CO 和 CO2，其熱值約為高爐煤氣的 2 倍，可作為原料氣制備高附加值的化工產(chǎn)品，也可直接用于煉鋼或作為燃料使用。轉(zhuǎn)爐煤氣與空氣的混合爆炸范圍為 17%-75%。轉(zhuǎn)爐煤氣中的 CO 含量比高爐煤氣更高，因此更具毒性。

主要用途：

直接用于煉鋼；

作為鍋爐燃料；

作為軋鋼加熱爐或石灰窯燃料；

與高爐煤氣摻混后用于燃氣發(fā)電；

凈化后作為制備化工產(chǎn)品的原料。（變壓吸附提純制備 CO、制備甲醇和乙醇）

蒸汽

蒸汽是鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)和生活所必需的能源介質(zhì)，是除了煤氣、電力外占據(jù)第三位的能源介質(zhì)，其地位不容忽視。結(jié)合蒸汽利用環(huán)節(jié)分析得出，低于 0.6MPa 的低壓蒸汽主要用于化工生產(chǎn)、生活、采暖等，而高中壓蒸汽主要消耗在高爐鼓風(fēng)機、轉(zhuǎn)爐的真空處理及冷軋等工藝中。

圖撲軟件以 2.5D 組態(tài)圖方式展示該系統(tǒng)，在鋼鐵廠轉(zhuǎn)化爐、軋鋼爐等系統(tǒng)中產(chǎn)生的余熱蒸汽，通過蒸汽管道之間的支架直接流入余熱電廠，借助設(shè)置的蒸汽管和支架，進入蒸汽管道和汽輪機主汽閥之間；廢熱蒸汽形成飽和蒸汽，進入汽輪發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電過程中產(chǎn)生的冷凝水經(jīng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷凝水泵加壓后，返回轉(zhuǎn)爐和鋼廠余熱鍋爐的輔助水箱。再進入輔助水路余熱鍋爐再生余熱蒸汽。形成既能充分利用余熱資源，又能有效降低用水量的大型循環(huán)系統(tǒng)，對工廠企業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

壓縮空氣

壓縮空氣在鋼鐵廠被廣泛用作能源介質(zhì)，并占所有能源消耗的很大比例（約占總能耗的 5%-15%）。其主要用途可分為: 燒結(jié)氣力輸送、高爐噴吹、連鑄蒸汽噴霧冷卻、轉(zhuǎn)爐底吹、鋼帶表面吹風(fēng)、各種氣動儀表閥、空氣馬達、脈沖袋式過濾器等。壓縮空氣作為一個主要的動力來源，擁有很多固有的優(yōu)勢，比如安全、經(jīng)濟、適應(yīng)性強、易于傳輸，并提供節(jié)省勞動力的動力等。

采用圖撲軟件特殊的材質(zhì)效果，低代碼復(fù)現(xiàn)鋼廠壓縮空氣的工藝流程，可驗證流程細節(jié)的合理性，減少試錯成本。

氧氣氬氣

氧氣

在現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，氧氣作為鋼鐵行業(yè)第二大消耗的工業(yè)氣體，具有高度的氧化性，與可燃物可發(fā)生劇烈反應(yīng)，特別是在其純凈狀態(tài)下，在反應(yīng)過程中釋放出熱量，因其反應(yīng)性主要用于以下幾個方面：

煉鐵：高爐煉鐵時，往風(fēng)中加入氧氣，以增加空氣的含氧率，即所謂“富氧鼓風(fēng)”，可強化礦石熔煉過程，提高爐子生產(chǎn)能力，降低焦炭的消耗；

煉鋼：利用氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法，在平爐煉鋼和電弧爐煉鋼中吹氧，也可縮短熔煉時間和降低能耗；

鋼坯表面清理：連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)的鋼坯或初軋鋼坯，常用火焰，即用氧氣－可燃氣體火焰清除鋼坯表皮缺陷；

熔接和切割：鋼鐵廠用氧氣－可燃氣體火焰進行熔接、切割。還大量用于切割大塊廢鋼，燒除凝結(jié)在爐口的鋼鐵；

氬氣

氬氣因其在高溫下完全惰性，以及是真正的惰性氣體中很豐富和很便宜的，屬于鋼鐵行業(yè)廣為使用的工業(yè)氣體，主要用于在煉鋼過程中改善鋼的質(zhì)量。例如，向鋼液中吹入氬氣，以使成分均勻，清潔鋼液，去除鋼液中溶解的氫、氧和氮等雜質(zhì)，并提高鋼的質(zhì)量。吹氬還可以取消還原期，縮短冶煉時間，提高產(chǎn)量，節(jié)約電能等。氬氣吹煉和保護是提高鋼材質(zhì)量的重要途徑，我國已有大多數(shù)鋼廠采用。

氮氣

氮氣是消耗很大的工業(yè)氣體，除了鋼鐵行業(yè)，它還被廣泛用于化工、制藥、石油加工、玻璃和陶瓷制造等行業(yè)。而在鋼鐵工業(yè)中可被用作管道凈化的氣體、熱焦炭干熄滅的冷卻劑、高爐爐頂?shù)睦鋮s氣體、輸送煤粉的載氣、底吹轉(zhuǎn)爐的惰性氣體、以及鋼鐵熱處理的保護氣等。另外氮氣也是一種工藝氣體，可與其他氣體一起用于減少碳化和氮化。

發(fā)電

發(fā)電站

大型鋼鐵企業(yè)帶有自備發(fā)電廠，這種發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的發(fā)電廠是一樣的，只是機組容量較小，發(fā)電以供給本企業(yè)用電為主。發(fā)電廠除了科室以外，主要分成運行和檢修兩大部分，具體還分機、電、爐、煤、化多個工種。

TRT 余熱發(fā)電

TRT —高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，以下簡稱 TRT) ，是利用高爐冶煉的副產(chǎn)品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能，使煤氣通過透平膨脹機做功，將其轉(zhuǎn)化為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)化為電能。具體工作原理是由高爐產(chǎn)生的煤氣，經(jīng)重力除塵器，進入 TRT 裝置。經(jīng)入口電動碟閥-入口插板閥-調(diào)速閥-快切閥，經(jīng)透平機膨脹作功，帶動發(fā)電機發(fā)電，自透平機出來的煤氣，進入低壓管網(wǎng)，與煤氣系統(tǒng)中減壓閥組并聯(lián)。

相較于 InTouch/IFix/WinCC 這些傳統(tǒng)組態(tài)軟件，圖撲基于 Web 的平臺更適合 C/S 向 B/S 轉(zhuǎn)型的大趨勢，多元素豐富的可視化組件和支持快捷的數(shù)據(jù)綁定方式，可用于快速創(chuàng)建和部署，完成基于 Web 服務(wù)的實時數(shù)據(jù)監(jiān)控與服務(wù)端的多用戶訪問等?？梢詰?yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域，為各類工業(yè)場景提供 2D、2.5D、3D 多種清晰美觀的可視化服務(wù)。

利用圖撲軟件可輕松搭建 No-Code 大屏組態(tài)，實現(xiàn)輕量化的數(shù)據(jù)源管理，支持在線創(chuàng)建云數(shù)據(jù)接口。支持 2D 可自定義交互邏輯，可延伸到 3D 和 VR 場景，無需二次開發(fā)交互邏輯，無需關(guān)系鼠標、觸屏和 VR 的異構(gòu)接口。廣泛應(yīng)用于市政、水利、環(huán)保、裝備制造、石油、化工、國防、冶金、煤礦、配電、新能源、制藥、交通、教育、科研、金融等行業(yè)，業(yè)務(wù)涵蓋數(shù)據(jù)展示、態(tài)勢感知、科學(xué)決策等全生命周期監(jiān)控。

在 10 多年應(yīng)用基礎(chǔ)上不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，與西門子、霍尼韋爾、江森自控、施耐德、研華科技、三一重工、美的、和利時、寶信軟件、南方電網(wǎng)、太極計算機、東方電氣、順豐科技、阿里云、騰訊云、華為云、字節(jié)跳動、京東物流等均有合作。

企業(yè)能源管控平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測企業(yè)電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，幫助企業(yè)加強能源管理、提高設(shè)備運行效率和能源利用效率、保證設(shè)備經(jīng)濟運行、挖掘節(jié)能潛力，成本低，回收期短，經(jīng)濟效益明顯，不僅可以提高企業(yè)的核心競爭力，同時是保護環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和源泉，積極響應(yīng)國家對于節(jié)能降耗的政策，為鋼鐵行業(yè)能源管理提供堅實的基礎(chǔ)。

審核編輯黃宇