钢铁工业节能主要有淘汰落后产能、减少能源消耗和能源循环利用三方面途径，后两种途径与冶金自动化技术有关。其中，减少能源消耗的主要措施包括生产工艺和流程的改进和优化、采用节能材料和技术等；能源循环利用的主要措施包括物理能和化学能的回收利用、能量平衡和优化等综合节能。减少能源消耗和能源循环利用在炼铁、炼钢和轧钢等主要工序都有所体现。

 

　　炼铁工序。焦炉-高炉炼铁流程的生产工序多，设备复杂，建设投资高，是钢铁生产中耗能最多的工序，耗能量占总耗能量的35%左右，各企业都将炼铁工序作为节能工作的重点，主要节能措施有焦炉采用干熄焦技术、煤干燥技术和炼焦煤预热工艺等；炼铁高炉采用喷煤炼铁、高炉煤气余压发电、高炉干式除尘、热风炉余热回收等技术。

 

　　炼钢工序。炼钢节能技术主要集中在推广新工艺、淘汰陈旧设备和落后工艺，实行余能、余热回收等。前者有转炉淘汰落后的平炉炼钢、连铸取代模铸、采用铁水预处理和精炼技术；后者有转炉煤气回收和再利用、综合能量优化、电炉二次燃烧和废钢预热、钢渣热能回收等技术。

 

　　轧钢工序。轧钢工序是钢铁材料生产能源消耗的主要工序之一。在轧钢加工费用中，能源消耗占65%～70%。从轧钢生产主要工艺流程看，坯料加热、热轧、冷轧和退火是主要的能耗环节。其中耗能最大且节能潜力最大的是坯料加热工序，其次是热轧工序。坯料加热节能技术主要有铸坯(锭) 热送热装、加热炉结构优化、燃烧控制、烟气余热回收利用和加热炉计算机控制等。热轧工序节能技术主要有连轧、快速轧制、无头轧制、一火成材、热轧工艺润滑、轧制工艺优化、提高成材率、减少轧制间隙时间和提高轧机传动效率等。

 

　　2 　满足钢铁工业节能需求的冶金自动化技术

 

　　(1) 先进的检测和控制系统是节能工艺和装备的使能条件。自动化装备能够保证节能工艺和装备发挥节能效果，如高炉喷煤需要多相流煤粉检测，煤气回收需要煤气分析仪，高炉煤气余压发电需要对煤气温度和压力的稳定控制等。自动化装备也是节能工艺和装备安全可靠运行的必要条件，以转炉煤气回收为例，转炉煤气是一种高毒性、易燃易爆气体，煤气的产生又是间断的，其质量、成分也在不断变化。为了保证煤气中的O2含量低于2%、CO含量高于45%，回收系统必须配有精度高、灵敏可靠的检测仪表、操作灵活的阀门及计算机自动控制系统。

 

　　(2) 电气传动设备本身的节能构成了钢铁工业节能的重要组成部分。钢铁工业中有众多的风机、水泵、皮带机及其它电机设备，其耗电量约占行业总用电量的50%以上。这些设备中，有一半以上的工作负荷周期性变化，如转炉排烟机、高炉除尘风机、冲渣水泵、皮带运输机等。一些企业仍采用落后的方式调整这些设备的负荷，浪费了大量的电力。采用交流变频调速等自动化技术，可取得节电20%～40%的效果。

 

　　(3) 先进的过程控制是节能降耗的重要手段。利用数学模型和智能控制理论对工业炉窑进行计算机优化控制，可直接取得钢铁行业显著的节能效果，典型例子有高炉专家系统、转炉炼钢终点控制模型、电炉能量输入优化模型、智能精炼炉控制系统、加热炉优化控制模型和模糊控制系统等。此外，先进的过程控制能提高产品质量、减少设备故障、保障生产顺行，可间接达到节能降耗的目的。

　　(4) 生产管理信息化是连续生产节能降耗的支撑条件。随着钢铁生产技术特别是连铸与热轧的发展，钢铁生产过程日趋紧凑、高效化地连续生产，使得产品生产周期大幅度缩短，要求对整个生产过程中的各工序间的物流、能流和生产时序进行准确预报，实现快速信息反馈，及时、准确和灵活地调整生产工艺和产品方案，这要求能对整个复杂的钢铁生产过程实现集中统一的生产管理、信息追踪和决策调整。为保证炼钢- 连铸- 轧钢生产的连续稳定，一个贯穿炼钢、连铸、热轧各工序的统一的生产计划与管理系统是十分必要的。此外，实现连续生产，达到节能降耗的目的，要求生产中的各种缓冲能力或容量逐渐减少，对各工艺环节在制品的质量和合格率提出了更高的要求，如无缺陷连铸坯是保证热送热装的必要条件，这就要求钢铁企业自动化系统应具备对产品进行质量预报、在线热态无损监测和质量控制的能力。

 

　　(5) 能源监控系统为钢铁工业节能提供定量依据。很多钢铁企业至今仍采用手工抄表、人工统计、手工键入、计算机打印报表的落后模式。没有实时准确的能量消耗数据检测和能量产生设备的控制，钢铁企业节能工作的效果就会大打折扣。能源监控系统通常由一些站所管理，如电力调度站、煤气调度站、水处理监控站等，涉及钢铁企业各个角落，需要采用必要的遥测、遥控技术，多相流体介质能源的质量、消耗量的检测技术以及数据校准、核算技术。

 

　　一般应具有以下功能：1) 能源供应实绩收集。收集各能源生产、外购、外销的实际数量及质量数据，建立相应的数据库以保存这些数据；2) 能源消耗实绩收集。收集各生产厂或车间、各工序、各机组、各产品对各种能源的消耗量，建立相应的数据库以保存这些数据；3) 能源设备安全监控。对能源主体设备安全运行状况进行实时监测，紧急情况下，要启动能源中断应急措施。

 

　　(6) 现代化能源管理中心是钢铁工业节能水平的标志。建立能源中心的目的，一是确保生产用能的稳定供应；二是充分利用低价能源代替高价能源；三是集中管理与自动化操作，提高劳动生产率。现代化能源管理中心配备有计算机和各种监控仪表，不仅具有能源流向监测、能源供应和使用平衡、能源信息预测预报等功能，而且具有结合生产动态情况对能源进行优化管理、优化调度和监控功能，可在一定程度上缓解能源供应紧张的局面，对企业节能降耗、改进能源利用效率、提高经济效益有重要作用。

 

　　能源管理中心一般具有以下功能：1) 能源供需平衡分析。建立能源网络模型或能源控制模型，求解能源供需平衡，编制能源供需计划，收集整理并建立能源消耗数据库，动态收集各种能源消耗量、能源构成量、各产品能源消耗量及工序能耗，制作实际能源平衡表；2) 能源分析与预测。收集整理能源历史资料，建立数据库，建立能源预测模型，以达到企业能源政策、能源供需最佳化的目的；3) 能源考核和管理。收集能源消耗指标，制定能源考核指标，分析产品能耗、工序能耗及吨钢综合能耗；4) 能源生产、外购和外销计划。根据能源平衡报出的供需计划，编制能源的生产计划、外销计划和外购计划；5) 能源在线调度。建立能源线性规划模型以达到能源分配优化，实施能源在线调度，完成能源转换，制定防止能源短缺的预案，制定能源中断时的应急方案。