长流程钢铁企业碳排放评估模型、评估方法及评估系统技术方案

本发明专利技术提供了长流程钢铁企业碳排放评估模型、评估方法及评估系统。本发明专利技术针对高炉

【技术实现步骤摘要】
长流程钢铁企业碳排放评估模型、评估方法及评估系统


[0001]本专利技术涉及钢铁企业节能降碳
，涉及一种碳排放评估方法，尤其是长流程钢铁企业碳排放评估模型、评估方法及评估系统。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展，碳排放问题已经成为制约经济、社会和环境可持续发展的重要因素。钢铁行业是最大的碳排放源之一，目前已经有一些钢铁行业层面的碳排放评估方案，而对于钢铁企业来说，钢铁行业层面的碳排放评估方案往往针对性不强，不符合钢铁企业的实际生产情况，不能反映钢铁企业自身的碳排放情况，无法帮助钢铁企业真正落实应用碳减排措施，不能达到准确核算钢铁企业节能降碳效果的目的。
[0003]而且，在已有的碳排放评估方案中，如，对碳减排措施前后各构成环节的碳排放量进行计算分析，首先确定低碳策略前后分析对象所包含的多个构成环节，分别计算所述低碳策略实施前后分析对象的原始基础碳排放和基础碳排放，计算得到分析对象在实施低碳策略前后的减排差值。又如，分析发现钢铁企业在某个工序上碳排放量较高，可以考虑在这个工序上进行工序改进或设备改进，预测按照该工序改进或设备改进实施之后碳排放结构指标值和工序指标值。
[0004]这些碳排放评估方案中虽然考虑了生产实际情况对碳排放的影响，能够完成碳排放评估，但是钢铁企业生产过程中涉及的能源物质种类多，工序复杂，某一环节(工序、能源或设备)的参数发生改变，往往会引发其他环节的改变，其他环节的改变也会对碳排放产生影响。在上述仅考虑某一参数改变对碳排放影响的方案中，没有考虑生产过程实施低碳减排措施时的精准性、针对性和连锁性，在计算碳排放量时，存在重复计算或漏算的现象。例如，在具有连锁影响的情况下，如环节A改变
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>环节B改变，环节A改变
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>环节C改变，环节B改变
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>环节C改变，环节A、环节B、环节C的改变都会对碳排放产生影响，在评估环节C改变对碳排放的影响时，环节B改变
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>环节C改变对碳排放的影响中不仅包括环节B改变
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>环节C改变对碳排放的影响，还包括环节A改变
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>环节B改变
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>环节C对碳排放的影响，实际计算中会存在重复计算的现象。若环节A改变
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>环节B改变，那么造成对碳排放的影响，不能直接通过环节A乘以排放因子计算碳排放，会存在漏算环节B改变的现象。一旦重复计算或漏算，则无法对生产过程中的碳排放进行精准评估。

技术实现思路

[0005]针对现有方法中存在的问题，本专利技术的目的在于提供长流程钢铁企业碳排放评估模型、评估方法及评估系统，以克服现有技术方法存在的无法进行钢铁企业层面的碳排放评估，以及不能精准评估生产过程中某一环节变化在整个生产过程或环节间的影响等所带来的重复计算或漏算方面的缺陷。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种长流程钢铁企业碳排放评估模型，包括：
[0008]由物质流和能量流的耦合关系、物质流和能量流耦合的输入输出及输入与输出的转换关系组成的物质流
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能量流耦合分析模型；以及，基于碳流与物质流和能量流的耦合关系，在所述物质流
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能量流耦合分析模型的基础上，补充入碳流与物质流和能量流的转换关系形成的物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型；
[0009]当某一参数变化时，运用所述物质流
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能量流耦合分析模型和生产过程所基于的冶金机理对该参数所在单元的物质流和能量流进行解耦，进而得到对其他物质流和能量流的影响，确定出对该单元的输出物质流或能量流、对中间物质流或能量流产物、对下级单元的输入和输出物质流或能量流的影响范围以及各变量的趋势变化；
[0010]当某一参数变化时，运用所述物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型和生产过程所基于的冶金机理对该参数所在单元的碳流与物质流和能量流之间进行解耦，进而得到对耦合在物质流和能量流的碳流的影响，确定出对该单元的输出碳流、对中间含碳流的物质流或能量流产物、对下级单元的输入和输出碳流的影响范围以及各变量的趋势变化；
[0011]其中，所述物质流包括含铁物质流和含碳物质流；所述能量流包括燃料和载能体；所述物质流和能量流耦合的输入与输出的转换关系为某一物质流、能量流或耦合的物质流和能量流输入到某一单元中经过转换过程后输出该单元，产生某一物质流、能量流或耦合的物质流和能量流；所述碳流与物质流和能量流的转换关系为物质流、能量流以及耦合的物质流和能量流与其所含碳量的关系。
[0012]进一步地，建立物质流
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能量流耦合分析模型，包括：
[0013]采集钢铁企业生产过程中的物质流和能量流的输入和输出；
[0014]基于生产过程中的冶金机理、所述物质流和能量流的输入和输出，确定生产过程中物质流和能量流的耦合关系；
[0015]基于生产过程中的冶金机理、所述物质流和能量流的输入和输出，确定碳流与物质流和能量流的耦合关系；
[0016]通过所述物质流和能量流的耦合关系、碳流与物质流和能量流的耦合关系，确定所述物质流、所述能量流和所述碳流所连接的各单元过程；所述各单元过程包括主要工序、能源系统以及主要工序和能源系统所包含的各生产设备；
[0017]根据物质流和能量流的耦合关系和所述各单元过程，确定出生产过程中物质流和能量流耦合的输入与输出的转换关系；
[0018]基于所述物质流和能量流的输入和输出、所述物质流和能量流的耦合关系以及所述物质流和能量流耦合的输入与输出的转换关系，建立物质流
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能量流耦合分析模型；
[0019]建立物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型，包括：
[0020]根据碳流与物质流和能量流的耦合关系和所述各单元过程，确定生产过程中碳流与物质流和能量流转换关系；
[0021]基于所述碳流与物质流和能量流的耦合关系，在所述物质流
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能量流耦合分析模型的基础上，补充所述碳流与物质流和能量流转换关系，建立物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型。
[0022]进一步地，所述生产过程中物质流和能量流的输入和输出包括：所述生产过程中物质流和能量流的基本信息和关键物理量；
[0023]所述基本信息包括：物质流和能量流的种类、流动轨迹、转换规律和约束条件；
[0024]所述关键物理量包括：消耗量、产生量、回收量、放散量、返矿量、煤气热值、蒸汽温度、蒸汽压力、碳含量和铁含量。
[0025]进一步地，所述物质流和能量流的耦合关系存在于固体燃料；
[0026]所述碳流与物质流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长流程钢铁企业碳排放评估模型，其特征在于，包括：由物质流和能量流的耦合关系、物质流和能量流耦合的输入输出及输入与输出的转换关系组成的物质流
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能量流耦合分析模型；以及，基于碳流与物质流和能量流的耦合关系，在所述物质流
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能量流耦合分析模型的基础上，补充入碳流与物质流和能量流的转换关系形成的物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型；当某一参数变化时，运用所述物质流
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能量流耦合分析模型和生产过程所基于的冶金机理对该参数所在单元的物质流和能量流进行解耦，进而得到对其他物质流和能量流的影响，确定出对该单元的输出物质流或能量流、对中间物质流或能量流产物、对下级单元的输入和输出物质流或能量流的影响范围以及各变量的趋势变化；当某一参数变化时，运用所述物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型和生产过程所基于的冶金机理对该参数所在单元的碳流与物质流和能量流之间进行解耦，进而得到对耦合在物质流和能量流的碳流的影响，确定出对该单元的输出碳流、对中间含碳流的物质流或能量流产物、对下级单元的输入和输出碳流的影响范围以及各变量的趋势变化；其中，所述物质流包括含铁物质流和含碳物质流；所述能量流包括燃料和载能体；所述物质流和能量流耦合的输入与输出的转换关系为某一物质流、能量流或耦合的物质流和能量流输入到某一单元中经过转换过程后输出该单元，产生某一物质流、能量流或耦合的物质流和能量流；所述碳流与物质流和能量流的转换关系为物质流、能量流以及耦合的物质流和能量流与其所含碳量的关系。2.根据权利要求1所述的长流程钢铁企业碳排放评估模型，其特征在于，建立物质流
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能量流耦合分析模型，包括：采集钢铁企业生产过程中的物质流和能量流的输入和输出；基于生产过程中的冶金机理、所述物质流和能量流的输入和输出，确定生产过程中物质流和能量流的耦合关系；基于生产过程中的冶金机理、所述物质流和能量流的输入和输出，确定碳流与物质流和能量流的耦合关系；通过所述物质流和能量流的耦合关系、碳流与物质流和能量流的耦合关系，确定所述物质流、所述能量流和所述碳流所连接的各单元过程；所述各单元过程包括主要工序、能源系统以及主要工序和能源系统所包含的各生产设备；根据物质流和能量流的耦合关系和所述各单元过程，确定出生产过程中物质流和能量流耦合的输入与输出的转换关系；基于所述物质流和能量流的输入和输出、所述物质流和能量流的耦合关系以及所述物质流和能量流耦合的输入与输出的转换关系，建立物质流
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能量流耦合分析模型；建立物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型，包括：根据碳流与物质流和能量流的耦合关系和所述各单元过程，确定生产过程中碳流与物质流和能量流转换关系；基于所述碳流与物质流和能量流的耦合关系，在所述物质流
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能量流耦合分析模型的基础上，补充所述碳流与物质流和能量流转换关系，建立物质流
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能量流
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碳流耦合分析模型。3.根据权利要求2所述的长流程钢铁企业碳排放评估模型，其特征在于，所述生产过程
中物质流和能量流的输入和输出包括：所述生产过程中物质流和能量流的基本信息和关键物理量；所述基本信息包括：物质流和能量流的种类、流动轨迹、转换规律和约束条件；所述关键物理量包括：消耗量、产生量、回收量、放散量、返矿量、煤气热值、蒸汽温度、蒸汽压力、碳含量和铁含量。4.根据权利要求2所述的长流程钢铁企业碳排放评估模型，其特征在于，所述物质流和能量流的耦合关系存在于固体燃料；所述碳流与物质流和能量流的耦合关系存在于固体燃料。5.根据权利要求2所述的长流程钢铁企业碳排放评估模型，其特征在于，所述主要工序包括高炉
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转炉长流程中的炼焦、烧结、球团、炼铁、炼钢、热轧和冷轧工序；所述能源系统包括煤气、氧气、蒸汽、电力及水系统；所述主要工序所包含的各生产设备包...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟劲松，马光宇，孙文强，李卫东，张瀚心，何嵩，林科，丛津功，蔡秋野，王忠润，房晓晴，刘书含，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：