水口山炼铅法生产企业物质流与能量流耦合模型的研究

运用系统节能的理论和方法,结合水口山(SKS)炼铅法生产工艺,在对其生产工序的物质流和能量流定性分析的基础上,建立两者之间的耦合模型。并根据某SKS炼铅法企业的生产数据,具体分析了三种能量流变化对吨铅能耗的影响。该企业当年存在的节能潜力是117.42 kgce/t。为降低企业吨铅能耗,从物质流角度分析,应增大外加物质流,减小循环物质流,减小排放物质流;从能量流的角度分析,应使工序产品载有的能量尽量带入下一工序利用,及时合理地回收利用生产中的余热余能。

钢铁企业物质流与能量流及其相互关系

把大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造从天然铁矿石(或废钢)到钢铁产品生产过程的物质流图,并建立含铁物料流动过程的铁流模型;针对能量流动过程,构造从一次能源到二次能源产品的生产、转换和使用直至废气排放的能量流图,并建立钢铁企业能量流模型;考虑物质流和能量流的相互关联和制约,建立两者的耦合模型.基于模型,讨论了钢铁生产过程中物质流变化、能量流变化及其相互作用对企业能耗及资源效率、能源效率的影响,指出了提高资源效率、能源效率的努力方向.

钢铁企业物质流、能量流及其对CO2排放的影响

将复杂的大型钢铁企业的生产系统分解为相互关联的物质流动和能量流动过程两部分.针对其中的物质流动过程,构造工序物质流图,并建立物质流模型;针对能量流动过程,构造工序能量流图,并建立能量流模型;在分析钢铁企业CO2排放影响因素的基础上,建立了吨钢CO2排放量的计算模型及物质流、能量流对CO2排放的影响模型,分析了钢铁生产过程中各种物质流、能量流的变化对CO2排放的影响;将模型应用于具体企业,通过对比分析,指出了我国钢铁企业CO2减排的努力方向:①增加各生产工序的外加物质流,减少各生产工序的排放物质流和循环物质流;②降低转炉铁钢比;③提高电炉钢比;④提高自发电的比例和发电水平,发展"只买煤、不买电"能源结构模式;⑤加强余热、余能的回收利用水平.

基于物质-能量流解析的海上微综合能源系统风险评估

海上微综合能源系统是海洋油气工程的基础。为合理评估其运行风险,保证海洋资源安全开发,提出基于物质-能量流解析的海上微综合能源系统风险评估方案。通过对关键设备采用包含多因素的两状态马尔可夫模型,描述其运行-停运状态,同时引入风险影响因子,构建风险出力模型,解析出力设备在风险下的物质-能量转换关系;并提出基于广义能量-物质流模型的风险传递模型,从物质-能量流动的角度刻画风险在系统中的动态行为。此外,针对系统结构及运行特点,设计了相应的风险指标及评估流程。以渤海某海上油气平台为实例进行仿真实验,验证了所提模型及方法的有效性和合理性。

物质流、能量流与信息流协同的探讨及应用

根据反映生产设备与环节特性的数学模型及能量与生产管理信息系统 ,对物质流、能量流与信息流的协同进行了探讨 ,并针对一个一般的工业企业建立了其数学模型 .通过实际系统与仿真系统结合形成闭环的信息结构 ,在每个时间周期根据该时刻的信息流 (已知的与预测的 )对物质流、能量流进行最优协调 ,该方法能有助于企业合理使用能量与最优安排生产 .

长流程钢铁企业的碳代谢模型与碳排放分析

钢铁生产作为高CO2排放产业,其碳减排对我国实现节能减排目标至关重要。文章综合了不同国家和组织提出的钢铁企业CO2计算方法,提出了针对中国长流程钢铁企业的CO2计算模型,结合各工序的特点,将CO2排放分为两部分:燃烧排放与工艺排放,并定义了系统边界与排放因子。在此基础上,对比分析了两家案例钢铁企业,CO2排放强度分别为1362. 95 kg/t和1525. 97 kg/t,结合碳物质流分析(C-SFA)绘制了碳代谢图,准确找出碳减排的薄弱环节,为后续制定减排措施提供参考。

西柏店村级养殖种植园区氮素流和能量流分析

将西柏店村畜禽养殖规模折合为1.50万头猪场当量污染负荷,并将整个园区生产工艺分为养殖、废弃物处理和种植3个阶段,不考虑隐藏流的情况下,以1a为系统边界,通过数据调查、已有资料研究和小区种植试验,采用物质流和能量流分析方法分析了该村养殖种植园区在整个生产工艺过程的氮素和能量流动,以期为村级养殖种植园区大力发展低碳经济提供新的方法和视角,为村级区域循环经济及可持续发展提供减少环境压力解决方案的科学依据。园区养殖种植过程的氮素分析表明,养殖阶段年输入N素总量为7.14×104kg,其中猪身总固氮量为2.68×104kg,粪氮和尿氮总量为3.93×104kg,氮损耗为0.53×104kg。废弃物处理阶段输入的氮主要为粪氮3.28×104kg,而0.65×104kg尿氮直接进入种植阶段,粪氮通过厌氧处理由有机氮转变为无机氮,其中有2.78×104kg无机氮通过沼渣和沼液进入种植阶段,有0.50×104kg氮损失。由于作物对氮的吸收,植株增加氮为7.53×104kg,土壤减少氮为6.37×104kg,不计其他作物种植,如果沼渣、沼液能满足施用于全村43hm2农田,若以保持土壤中N素计算,种植一季玉米土壤还需氮素2.94×104kg,若以作物需求的N素计算,种植一季玉米土壤还需氮素4.10×104kg。整个园区能量流分析表明,饲料投入能为443.51×108kJ,产出的畜产品能179.94×108kJ,养殖阶段能量产出率为40.57%,废弃物处理阶段沼气能产出为26.30×108kJ,种植阶段一季玉米产出能为198.84×108kJ,其中玉米籽粒81.22×108kJ的能量可用于饲料进入新的循环,要满足养殖种植园区的能量循环,以一季玉米种植计算,还需补充饲料能量362.29×108kJ。由氮素流动分析可知,西柏店村具有可容纳该村养殖废弃物的环境容量,有较好实现养殖废弃物循环利用的条件,还可加强养殖业的发展,但需大力加强畜禽废弃物的管理和处理,提高园区养殖废弃物循环利用效率。由园区的能量流分析表明,该园区能较好地实现系统的能量投入产出。

循环型农户系统能量流投入产出调控机理分析

运用投入产出模型分析一个小循环型农业生态系统能量流或物质流的直接与间接流动过程,来考察系统活动中能量流或物质流的来源与去向,实现在农业结构调整中合理规划各部门的投入,通过控制农业系统流动过程中可控制能量流或物质流的损耗量,减少系统外能量流或物质流输入,降低系统废弃物的排放水平,促进外部资源节约与环境的保护,最终可实现该农业生态系统经济、生态和社会效益水平的持续增长。

考虑碳排放流及需求响应的综合能源系统双层优化调度

针对综合能源系统低碳经济调度问题,将碳排放流理论和需求响应引入到综合能源系统优化调度中。首先,在电-气综合能源系统框架下,利用碳排放流模型,计算出各负荷的碳排放量。其次,将Shapley值法引入到综合能源系统碳交易模型中,并且建立价格型需求响应模型,分析其减排激励作用。最后建立综合能源系统双层调度模型,上层为电网和气网系统,下层为能量枢纽系统,以运行成本最小为目标函数进行低碳经济调度。通过算例验证,该碳交易模型可降低7.06%的碳排放量,结合需求响应,可降低4.37%的系统运行成本。该模型具有提高能源利用率、降低运行成本和减少碳排放的作用,可实现低碳经济运行。

基于镍铁冶炼工艺流程中物质流和能量流的模型与软件

通过对镍铁冶炼生产工艺中物质流和能量流平衡过程研究,获得了镍铁冶炼工艺中各个环节热量的利用率和损耗情况,以及红土矿、还原剂和熔剂在各部分中反应率,并分析了红土矿和镍铁合金中Ni含量对炉渣中镍铁成分的影响.构建针对镍铁冶炼工艺系统的总体物质流和能量流计算模型,在保证系统总体计算模型的前提下,又具有协同各子工艺系统的物质流和能量流计算模型的功能.依据各子工艺系统中物质流和能量流的关联性,计算烟气和炉气的利用率及热量损失,并利用VB软件对冶炼工艺流程计算软件进行开发.

基于物质流分析的低碳供应链模型构建

低碳经济是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护“双赢”的一种经济发展模式。

船舶氢电混合动力系统建模与全生命周期碳排放评价

[目的]为全面评价氢电混合动力船舶的碳减排能力,提出全生命周期碳排放评价方法。[方法]首先,基于Matlab/Simulink平台建立动力系统能量流模型;然后,计算实船营运工况下的耗氢量和耗电量,进而得出全生命周期碳排放量;最后,针对不同电能来源和氢气来源,对碳排放进行敏感性分析。[结果]某内河渡轮的计算结果表明,相较于传统柴油动力系统,氢电混合动力系统在一个营运周期内可以减少30.24%的碳排放。敏感性分析结果表明,氢电混合动力系统的全生命周期碳排放并非必然优于传统柴油动力系统,故建议采用可再生能源进行制氢和发电,以大幅降低碳排放量(最多可减少94.2%)。[结论]研究成果可为绿色船舶的动力系统设计提供参考。

煤矿区综合能源微网架构及低碳运行优化研究

在推行煤炭清洁开采、构建绿色低碳循环能源新发展格局的背景下,当前煤矿区能源的孤立开发方式和以煤炭发电、电网供电为主的供能模式已不再适应新形势,需要构建综合能源微网以增强煤矿区能源综合利用水平并控制碳排放量。本文讨论了煤矿区综合能源微网应用的基本需求及天然优势,提出了一种煤矿区综合能源微网架构并分析了蕴含的新能源发电、储能、伴生能源利用、多能耦合转换、能量优化调度等发展要素;建立了煤矿区的物质流‒能量流‒碳流枢纽模型,实现了针对典型煤矿区的综合能源微网碳能协同低碳运行优化。结果表明,将综合能源微网应用于煤矿区,能够发挥风、光、瓦斯、空气热、涌水热等资源优势并进行高效整合利用,储能装置则进一步提高供能与负荷需求的匹配度,充分降低煤矿区的电网购电量与用电碳排放量;煤矿区碳能协同低碳运行优化过程考虑了各类设备的碳能耦合关系,支持制定低碳经济的运行策略。煤矿区综合能源微网架构及碳能协同低碳运行优化,可为煤矿区经济社会高质量发展提供新的理念与技术支撑。

生态视野下基础教育信息化评价模型的构建研究

信息技术的不断推陈出新带动了基础教育信息化的蓬勃发展,但有时也显现出缺乏良性运行机制、结构性差异较为明显的失衡现象。究其原因,主要是没有处理好信息技术与其他生态要素之间的关系,技术没有完全融入教育生态系统中。这不仅加剧了"数字鸿沟",也影响了教育信息化管理、评价等工作。该文从生态观视角分析、思考基础教育信息化系统各因子的作用及影响,构建以物质流、能量流、信息流为主的三维评价模型,促进教育信息化评价的科学化,推动基础教育信息化的可持续发展。

低碳城市规划建设的难点与关键问题

发展低碳经济是世界各国应对气候变化问题、实现可持续发展的重要选择,建设低碳城市是实现低碳发展的关键途径。在分析国内外低碳城市规划建设现状的基础上,总结出目前低碳城市规划建设的难点主要包括:典型发展模式、定量评估与平台建设和制度设计等方面。要建设低碳城市必须制定科学的低碳城市规划,摸清低碳城市的演化机理,从城市系统结构、功能、能量流、物质流低碳化等4个方面入手,在城市规划中全面贯彻低碳经济理念。

基于MFCA的企业低碳经济发展路径选择

基于计量角度探讨企业发展低碳经济的路径选择,分为两步骤,一是内部资源损失货币化,使资源损失可视化、清晰化;二是外部环境损害货币化,使外部环境损害内在化。第一步骤是前提,是基础。通过MFCA建模,把内部资源损失定量化进行系统地运用,结果表明:MFCA可量化资源损失成本,帮助企业挖掘改善潜力;同时使资源损失结构清晰化,为资源生产效率提高奠定了良好的信息基础,促使企业向"低能耗、低排放、低污染"方向发展。

星系旋转曲线对暗物质问题的启示(宇宙两暗问题探索之一)

星系的平直型旋转曲线以及引力透镜效应观测结果暗示暗物质的存在,但迄今还不知道暗物质是什么.本文提出,要解开暗物质之谜,首先应从星系旋转曲线的观察结果入手.星系的平直型旋转曲线表明暗物质是星系所发射的稳定、各向同性能量流.本文引伸Guth-Linde的宇宙暴胀模型提出一种"喷泉效应"模型,它说明星系虽然发射能量流却由于得到物质的不断补充而能够保持相对稳定性,而且使宇宙在膨胀过程中能保持接近于临界密度的物质与能量总密度,从而使宇宙始终保持接近于平坦状态.

通过节能诊断对钢管热浸镀锌企业节能降碳研究

“碳达峰碳中和”已经成为时代焦点话题,节能降碳工作极为重要。结合某钢管热浸镀锌企业节能诊断案例,利用先进的热工、能耗、能量模型等进行了系统的节能减碳研究,可实现该企业节电、节气、节热、节水、节锌等,最终达到节能、降碳。特别是针对热浸镀锌锌锅加热炉、ARP焙烧炉采用了建立能量流模型,并对热浸镀锌锌锅加热炉天然气消耗进行理论极限计算,进而确定节能降碳重点及节能潜力。

废纸再生过程综合效能评估研究

废纸再生已成为当下解决传统制浆造纸原料匮乏问题的主要途径和趋势,为分析废纸再生过程综合效能水平,提出一种包含多指标的废纸再生综合效能评估模型。从物质流与能量流2个角度对废纸再生过程进行分析,选取5个定量评估指标,构建一套废纸再生综合效能评估指标体系。基于博弈论组合赋权理论,将主、客观权重优化组合得到评估指标最优组合权重,并基于物元模型建立废纸再生综合效能评估模型。通过评估模型对9家企业废纸再生过程进行实例计算,得到各企业综合效能等级,结果显示有2家企业处于高水平,3家企业处于较高水平,4家企业处于差水平。模型计算结果可以体现企业综合效能水平的相对高低和各企业的提升方向。

京津冀地区城市三生空间碳代谢效率特征及演进模式

探究城市三生空间系统的碳代谢效率有助于实现区域要素整合和空间优化.基于城市代谢视角,采用物质流分析法构建了京津冀地区三生空间碳代谢效率评估框架,并运用超效率DEA模型和Malmquist指数分析了2000~2020年三生空间碳代谢效率的时空分布、动态变化及演进模式.结果表明:(1)2000~2020年,京津冀地区三生空间碳代谢效率呈波动增长趋势,各城市碳代谢效率空间分异明显,碳代谢效率水平整体偏低,呈中部高、南北低的分布格局.(2)京津冀地区碳代谢效率全要素生产率呈增加趋势,技术进步变化和纯技术效率贡献作用不显著.超过50%的城市全要素生产率呈改善趋势,仅有38.46%的城市在碳代谢效率改善过程中存在技术进步现象,超过1/2地区的纯技术效率呈下降趋势,大部分城市的技术效率和规模效率变化指数大于1.(3)各城市碳代谢效率呈现不同的类型特征,按照其发展路径划为稳定式、反复式、渐进式和突变式这4种演进模式.各城市应据此采取差异化措施,合理配置三生空间资源,提高技术水平和规模效率,以期提高城市碳代谢效率水平.