第一章绪论（4）

能源系统工程从系统的观点出发，开辟了全新的能源管理与利用视角。本章主要介绍课程性质与研究内容，阐述能源及能源现状，分析我国钢铁工业的节能进程。

●1.1课程简介及钢铁生产流程概述

本节主要讲解本课程与能源动力工程专业的基础课程、专业课程的联系，通俗易懂的简述钢铁生产过程。

●1.2能源及能源现状

能源是人类发展的命脉，随着人类对自然的深入认知，可利用的能源种类大大拓展。回顾人类社会发展过程中能源的使用与变迁，有助于我们总结过往，面向未来。本节主要讲解能源的种类，人类社会发展过程中能源的使用过程与未来能源的发展方向。

●1.3我国钢铁工业的能源消耗和节能进程

钢铁材料是当前及今后相当长一段时期内人类社会的主要材料之一，钢铁工业的规模及先进程度也是一个国家综合国力的体现。作为能耗和污染大户的钢铁工业，其“节能减排”目标的实现是绿水青山的关键，本节主要讲解改革开放以来我国钢铁工业的能源消耗和节能进程，分析我国钢铁工业的发展瓶颈与方向。

●1.4能源系统工程基本概念与研究内容

将系统工程的理论与节能工作相结合，是本课程的主要特色，系统和子系统是对立统一的存在。本节主要讲解能源系统工程的基本概念与本课程研究内容。

第二章基本概念（3）

从完全能耗的角度研究工业生产全流程的消耗，将能源物资与非能源物资进行统一。本章主要介绍完全能耗、载能体和能值等基本概念，采用累加法计算产品能值。

●2.1产品能耗

本节主要讲解直接能耗、间接能耗和完全能耗的概念。

●2.2载能体

采用载能体的概念将产品生产过程中的能源物资和非能源物资消耗进行统一，采用能值这一指标衡量任一物资的完全能耗。本节主要讲解载能体及能值的概念，分析钢铁生产过程中的载能体消耗及其能值大小。

●2.3产品能值计算-累加法

能值表征了产品完全能耗，产品在多道工序的生产过程中完成了能量的逐渐累加。本节主要讲解累加法计算产品能值的基本理论与方法。

第三章节能的方向和途径（4）

任一工业生产过程，其耗能设备多种多样，消耗的物资也千差万别，如何提纲掣领的找出节能的方向和途径是本章要解决的问题。

●3.1节能方向与措施

本节从载能体的分类出发，将工业生产过程中的物资消耗进行分门别类，提出宏观角度的节能方向和措施。

●3.2节能工作中的优化问题（一）

能源的管理和利用本质上是能源的优化问题，本节将工业生产过程的能源优化问题进行归纳总结，以上下工序之间的配合和设备群的负荷分配两类问题为例，结合实际生产过程给出了优化过程及其节能效果。

●3.3节能工作中的优化问题（二）

能源的管理和利用本质上是能源的优化问题，本节将工业生产过程的能源优化问题进行归纳总结，以设备群的产品任务分配和燃料（能源）的分配两类问题为例，结合实际生产过程给出了优化过程及其节能效果。

第四章系统节能研究方法（14-15）

为了定量的研究系统节能问题，需要建立生产系统的数学模型，才能研究各种因素的影响并确立系统最佳工作状态。本章将介绍吨钢能耗分析法、投入产出法、最优化-线性规划模型和系统分析方法，将这些常用的方法进行组合，就能建立生产系统的用能优化模型。

●4.1吨钢能耗分析法

主要介绍吨钢综合能耗、吨钢可比能耗的基本概念，推导出吨钢综合能耗表达式，从表达式出发探究影响吨钢能耗的直接因素及带给我们的节能思考。 从吨钢能耗定义式出发，推导吨钢能耗变化量的表达式。以吨钢能耗变化量表达式为依据，分析1980-2005年我国钢铁工业的能耗状况，根据分析结果预测我国钢铁工业下一步节能方向。 钢铁生产流程可抽象为铁素物质流的输入-输出、碳素能量流的输入-输出。本节主要构建了基准物流图，分析了实际物流图偏离基准物流图时吨材能耗的变化，可指导实际生产过程的能耗分析和生产决策。 在实际物流图吨材能耗变化分析的基础上，本节举例分析了实际物流图在多股因素共同影响下的吨材能耗分析，可为生产过程能耗分析与工艺方案调整提供指导。

●4.2投入产出法

主要介绍投入产出法的发展历程，投入产出表的基本结构与含义。 主要讲解直接消耗系数和完全消耗系数的概念及其含义。直接消耗系数表征了产品生产过程的直接依存关系。完全消耗系数是全部直接消耗和全部间接消耗之和，完全消耗系数揭示了部门之间的直接和间接的联系，能全面揭示各部门之间技术经济的全部联系和相互依赖关系。这两个系数是计量经济学中进行投入产出分析的重要基础，也是本课程能源投入产出分析的基础。 基于前述投入产出法的基本知识，将系统节能基本理论与投入产出法相结合，提出了实物形式的能源投入产出表，并建立了产品分配和产品能值计算两个模型。 基于能源投入产出表建立了能源消耗总量计算模型，基于实际生产过程说明了投入产出法的应用过程，结合工业生产实际，总结归纳了投入产出法在节能工作中的应用范围。

●4.3最优化方法——线性规划

主要讲解线性规划的概念，并以几个典型问题为例介绍了建立线性规划模型的过程及注意事项。 主要讲解线性规划的一般形式和标准形式的基本理论，基于二维直角坐标系对二维线性规划的图解法进行介绍，总结出线性规划的解的基本性质。 通过对线性规划解的基本性质进行分析，提出了线性规划的基本原理。提出了求解线性规划问题的单纯形法的基本思路，为快速求解线性规划问题提供了思路。 基于单纯形法的基本原理，介绍了采用单纯形表进行线性规划求解的基本原理和方法，并对线性规划在节能工作中的应用做了归纳总结。

●4.4系统分析方法

对于一个线性规划问题采用数学手段求出最优解后，正确分析所得到的计算结果并对生产系统及其环境变化作进一步的评价是非常重要的，它可以为企业的生产决策和节能工作提供有价值的信息。本节提出系统分析方法的基本理论，分析了资源变化对系统能耗的影响，提出了边际能值与边际能耗的概念。 从系统分析方法的基本理论出发，提出了新产品（新工艺）的节能评价准则，给出了不节能产品的改造措施。

第五章企业的能源数据

为了深入分析研究企业的能源利用问题，不仅要熟悉企业的一般生产情况，而且要收集必要的数据。本章将企业的能源数据分为能源物资数据和非能源物资数据，主要讲解企业能源数据和物料（非能源）数据的收集整理原则，能源平衡图和物料平衡图的基本知识。

●5.1企业的能源数据

主要讲解企业能源数据和物料（非能源）数据的收集整理原则，能源平衡图和物料平衡图的基本知识。

第六章系统节能优化模型及应用（4）

为了定量的研究系统节能问题，需要建立生产系统的数学模型，才能研究各种因素的影响并确立系统最佳工作状态。本章在吨钢能耗分析法、投入产出法、最优化-线性规划模型和系统分析方法的基础上，介绍建立生产系统的用能优化模型的基本原则与过程。以烧结生产为例，详述用能优化模型的建立过程。针对炼铁系统用能优化模型对生产的指导作用做了详细说明。

●6.1系统节能优化模型

以炼铁系统为例，从一般意义上讲述了系统节能优化模型的结构和建立过程，对模型中的变量和参量代表的含义做了说明，对约束条件的分类及其关系进行了介绍。 以烧结工序为例，针对具备5个烧结车间、29种物料消耗的烧结厂建立了系统节能优化模型，包括目标函数与约束条件的建立，其中约束条件的建立是一项专业性较强的工作，有赖于建模人员对生产的熟悉情况和对专业知识的掌握水平。

●6.2系统节能优化模型的应用

在系统节能优化模型的建立过程中，需要统计大量的数据，需要根据专业知识和设备水平建立相应的约束条件。这些数据和约束条件的建立过程本身对能源利用就具备很大的指导作用。本节从生产过程的能耗分析出发，分析单个工序或设备的节能方向和途径。 通过建立生产系统的系统节能优化模型，能够研究各种因素的影响并确立系统最佳工作状态。本节以炼铁系统节能优化模型为例，讲解模型的求解结果对生产过程的指导作用。剖析了高炉鼓风的合理温度和烧结生产的最佳配料等问题，定量的给出了能源利用的优化方案。

第七章炼铁系统的节能（5）

炼铁系统是钢铁生产中能源消耗最大的系统，占钢铁生产总能耗的50%以上，炼铁系统节能工作的好坏，对于钢铁工业的能耗有重要影响，一般都把炼铁系统作为钢铁企业节能的重点。本章介绍了炼铁系统各工序的生产过程，提出了炼铁系统的节能方向，介绍了几种炼铁系统节能技术。

●7.1炼铁系统简介及其节能方向分析

本节讲述了炼铁系统各工序的生产过程，分析了炼铁系统载能体流动。从系统节能的观点出发，以降低产品能值为目标，分析了炼铁系统的节能方向。

●7.2炼铁系统节能技术

以烧结工序为研究对象，介绍了几种烧结工序节能技术。 以焦化工序为研究对象，介绍了几种焦化工序节能技术。 以炼铁工序为研究对象，介绍了几种炼铁工序节能技术。

第八章炼钢系统的节能（4）

炼钢系统是钢铁生产中最关键的系统，是钢铁材料性能的关键保证。本章介绍了炼钢系统各工序的生产过程，提出了炼钢系统的节能方向，介绍了几种炼钢系统节能技术。

●8.1炼钢系统简介及两种炼钢方法的比较

本节讲述了炼钢系统各工序的生产过程，分析了炼钢系统载能体流动。针对目前世界上常见的两种炼钢方法：转炉炼钢与电炉炼钢，从系统节能的观点分析了产品能值，对两种炼钢方法的完全能耗进行了分析对比。

●8.2炼钢系统节能方向分析

本节从系统节能的观点出发，以降低产品能值为目标，分析了炼钢系统的节能方向，给出了降低生铁、耐材、铁合金等高能值辅助原材料的消耗方向。

●8.3炼钢系统节能技术

介绍了几种转炉烟气余热回收技术。目前，我国转炉烟气余热回收技术主要有湿式和干式两种。近年来，采用全干法及饱和蒸汽发电技术进行转炉烟气余热回收也受到了越来越多的重视，是转炉烟气余热回收的未来趋势。 介绍了蓄热式钢包烘烤技术。介绍了蓄热式燃烧的基本原理及其节能效果，并对蓄热式燃烧技术在其他工业加热过程的应用做了拓展说明。

第九章轧钢系统的节能（5）

轧钢系统是钢铁生产中的终端工序，其生产出的各类钢铁材料是钢铁企业的最终产品，也是钢铁企业的利润所在。本章介绍了轧钢系统各工序的生产过程，提出了轧钢系统的节能方向，介绍了几种轧钢系统节能技术。

●9.1轧钢系统简介及其节能方向分析

本节讲述了轧钢系统各工序的生产过程，分析了轧钢系统载能体流动。从系统节能的观点出发，以降低产品能值为目标，分析了轧钢系统的节能方向。

●9.2轧钢系统节能技术-轧钢工业炉窑节能技术

轧钢系统的各类工业炉窑是其主要耗能设备，也是钢铁材料最终性能的保证。本节从系统节能的观点出发，以降低产品能值为目标，提出了轧钢工业炉窑的节能方向及先进技术。

●9.3轧钢系统节能技术-多孔介质燃烧技术

多孔介质燃烧技术以其节能、环保的特性，被国际燃烧学界认为是“21世纪最有前途的燃烧技术”。本节讲述了多孔介质燃烧技术的基本原理与优势，对国内多孔介质燃烧技术工业化的研究现状进行了分析。然而，由于种种问题，这项“划时代的燃烧技术”还未能在我国实现大规模的工业化应用，仍需要有志之士的继续努力。