1、2.5 产品能耗,冶金、建材、化工等工业，都是以天然资源为原料的制造工业。制造业是中国现代化发展中的主业，其工业总产值占全国GDP的39%。制造业分为装备制造业和流程制造业。钢铁工业是流程制造业的代表之一。流程工业或过程工业：若干个生产工序组成的工业流程学。流程工业这些工业生产的最终产品，都是以天然资源为原料，经过多道工序生产出来的。其中，每道工序的生产为：,非 能源,2.5 产品能耗,（1）概念,非能源,产品能耗概念图,2.5 产品能耗,举例，钢材的生产过程,2.5 产品能耗,（2）直接能耗（直接综合能耗）在生产某种产品的工序中，直接消耗的能源，叫做该产品的直接能耗。单位产品的直接能耗等同于
2、“工序能耗”。,（3）间接能耗在某道生产工序中，通过中间环节(过程)消耗的能源，叫间接能耗。通过一个中间环节（过程）消耗的能源叫一次间接能耗，通过两个中间环节（过程）消耗的能源叫二此间接消耗。,2.5 产品能耗,（4）完全能耗 从天然资源开始到最终产品为止，全过程所消耗的能源叫做生产这种单位产品的完全能耗。在数值上 完全能耗=直接能耗+各次间接能耗 因此，某产品的完全能耗就是这种产品生产过程中全社会的消耗的能源总量（理论上）。 从理论上讲，为了计算出产品的完全能耗，必须追根究底直到生产它的天然资源为止。只有这样才能作到完全而无遗漏。 实际上这样办不到的！ 能够作到的是：划定一个范围，只考虑范围
3、内的各种物资，范围外的东西忽略不计，或给定一个数值。 产品能耗：规定了范围的完全能耗。,2.6 载能体,（1）定义凡是在制备过程中，消耗了能量的物体，以及本身能够产生能量的物体，统称为载能体。 例如，企业购入的各种能源（煤，重油、天然气、电力等）；企业的自产能源（煤气、压缩空气、蒸汽、氧气等）；各种原材料、中间产品，产品、辅助原材料，零部件， 以及各种消耗品（矿石、铁合金、铁水、石灰石、钢锭模、耐火材料、等等） 单位重量（体积）载能体载有的能量，称为该载能体的能值。用kgce/单位产品 表示。,2.6 载能体,（2）载能体的分类第一类载能体（原材料和动力）“物化”了的能量，即非能源。包括：原材
4、料、辅助原材料、中间产品、零部件、其它消耗品（简称原材料）以及工业水、蒸汽、压缩空气、氧、电等（简称动力）能值等于它们在制备过程中所消耗的各种原料、动力和燃料的载能量之和。,2.6 载能体,第二类载能体（各种燃料）“活”的能量，即能源。 包括各种燃料（固、气、流体燃料） 如：煤、重油、天然气等。 能值等于燃料的发热值和它在开采、加工过程中消耗的各种能耗之和。 规定：地下未开采的天然矿物的载能量等于零，散在的“废料”如废钢、废铁、氧化铁皮、轧钢铁皮、瓦斯泥等的载能量，一般取为零。,2.7 产品能值的计算,计算产品能值有两种方法： 累加法根据定义推算，粗略的方法（又称Kellogy法） 逆矩阵法比
5、较细致的方法,累加法（Kellogy法）,工序的燃料当量（PFE）：某道工序单位产品所消耗原材料、燃料和动力的总载能量。,2.7 产品能值的计算,PFE= F + E + S B F工序所耗燃料的载能量，KJ/单位产品； E工序所耗动力的载能量，KJ/单位产品； S工序所耗辅助原材料的载能量，KJ/单位产品； B工序回收外供的各种能量，KJ/单位产品； R工序生产过程所耗原料的载能量，KJ/单位产品。,产品的燃料当量（MFE）：该工序单位产品所耗辅助原材料、燃料、动力的载能量加上主要原料的载能量。（产品的能值）MFE=PFE + R KJ/单位产品,2.7 产品能值的计算,累加法的计算步骤：
6、以天然资源为起点，首先计算第1道工序的产品的燃料当量，其中天然资源的载能量为0。 计算第2道工序的燃料当量，然后加上上一道工序的产品的载能量； 计算第3、4道工序，一直到最终产品。,2.7 产品能值的计算,计算例题,（1）采矿工序生产1t 铁矿石的采剥量（包括脉石和铁矿石），4t开采每吨铁矿石的工序燃料当量PFE1 = 480MJ/t = 320MJ/t铁矿石MFE1 = PFE1 + R1 = 320 + 0 = 320 MJ/t铁矿石,2.7 产品能值的计算,（2）选矿工序磁选1t铁精矿需铁矿石量（铁素平衡）67%/（0.380%）=2.79t 铁矿石/t铁精矿磁选1t铁精矿，消耗铁矿石的
7、燃料当量R2 = 2.79320 = 892.8 MJ/ t铁精矿 生产1t铁精矿的燃料当量MFE2=PFE2+R2= 1700 + 892.8 = 2592.8 MJ/ t铁精矿,2.7 产品能值的计算,（3） 烧结工序生产1t烧结矿需用铁精矿的量57%/（67%97%）=0.877t生产1t烧结矿所需铁精矿的载能量R3 0.8772592.8=2273.9MJ/t烧结矿生产1t烧结矿的燃料当量MFE3=PFE3+R3=2635+2273.9=4908.9 MJ/t烧结矿,2.7 产品能值的计算,（4） 炼铁工序冶炼1t铁水需用烧结矿量95% /（57%97%）= 1.718t冶炼1t铁水所
8、用烧结矿的燃料当量R4 = 1.7184908.9 = 8433.5 MJ/t铁水冶炼1t铁水的燃料当量，即铁水的能值 MFE4 = PFE4 + R4 = 16600 + 8433.5 = 25033.5 MJ/t铁水,2.8 系统和系统工程,（1）系统的定义系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体。钱学森：“系统是指依一定秩序相互联系着的一组事物。”（中国“系统论”和“控制论”的奠基人之一）这里的每一组“事物”或每一个“组成部分”称为系统的“要素”。系统是由许多“要素”组成的。系统具有不同于组成它的诸要素的新的属性，即“系统性”。任何系统又是它所从属的一个更大系
9、统的组成部分。系统内部，还可以按其组成部分划分为若干“子系统”。这说明，子系统和系统的关系是相对的，可以相互转化。,2.8 系统和系统工程,例如：一所学校是由许多学院、系和专业组成的系统。一座工厂、一个车间、一台设备都可以分别看做一个系统。钢铁企业是一个系统，在这个系统内部可以分成烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等子系统。同时，它也是整个冶金工业这个更大系统的子系统。即：子系统（要素）与系统的关系时相对的，可以相互转化。,2.8 系统和系统工程,（2）系统的特性 整体性“系统的功能一定大于组成该系统的各部分的功能之和”即：“整体大于部分之和” 著名哲学家亚里斯多德“三个臭皮匠顶一个诸葛亮” 从正面
10、说明“一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚没水喝”从反面说明单个分子没有温度，压力，大量分子便有温度，压力。 整体一旦分割成若干组成部分，它的整体属性便不复存在。,2.8 系统和系统工程, 相关性系统内各要素之间是相互联系的，相互作用的；系统和环境之间也是相互联系的，相互影响的。内部要素和环境发生变化，对系统的功能产生影响。 目的性，多目标性系统是有“目的”的，系统追求的“目标”不只一个，往往是多目标的。如：钢铁企业目的生产合格产品；节约能源和原材料，减少污染，提高经济效益。企业内部各子系统都要服从于企业的总目标，不能另立目标。多目标优化折中法（Compromise）,2.8 系统和系统工
11、程, 环境适应性所谓“适应性”，指系统的功能一定能在某种外界条件下得以实现。系统必须适应外部环境的变化，不适应环境变化的系统是没有生命力的。如：一个企业必须了解原料、动力供应、市场需求等对企业生产的影响。反之，当系统不适应环境时，它的系统行为就要发生改变。系统响应环境变化的快慢灵敏度研究方法灵敏度分析。,2.8 系统和系统工程,（3）系统工程用系统的原理解决工程问题的各种方法的总称。根据研究对象的不同，系统工程可以分为：农业系统工程，军事系统工程、能源系统工程、交通系统工程等等。 系统工程是一门综合性的科学，涉及的理论基础主要有： 运筹学：在给定的条件下对系统进行合理筹划，以达到预期的最优效果。求解需要通过复杂计算，一般要用计算机完成。主要分支：线性规划、非线性规划、动态规划、排队论、决策论、图论、库存论等。,2.8 系统和系统工程, 概率论与数理统计学。研究偶然现象的规律性。 控制论。控制系统的共同的控制规律。 信息论。应用数学方法研究信息的传递、变换和存贮规律。 大系统理论。研究处理结构复杂的大系统的模型化和最优化问题，如大系统分解协调及多级递阶控制理论等。 计量经济学。以数学、统计学及经济学为理论基础来研究经济问题。系统工程涉及的基础理论知识十分广泛，是一门综合性的边缘学科。能源系统工程在我国起步较晚，理论尚称不上成熟，方法也未尽完善，都有待于进一步探讨和研究。,
