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1、成果编号学科代码初评结果网评结果复评结果终评结果71辽宁省自然科学学术成果奖申报书成果名称：Anovelevaluationmethodforene里yef行CienCyOfPrOCeSSindusty-ACaSeStUdyOftypicalironandSteelmanufacturingProCeSS成果发表时间：成21年10月成果完成人：那洪明，杜涛，孙文强，袁喻兴，张磊申报人单位：东北大学申报人单位类别：高校科研院所13非高校科研院所口辽宁省自然科学学术成果奖评选委员会印制2023年10月申姓名那洪明性别男出生年月身份证号报人简介学历研究生学位博士毕业学校东北大学专业热能工程职称中级职
2、务无手机号工作单位东北大学地址/邮编THU沈阳市和平区文化路三巷11号东北大学本人获得科技奖励、学术成果及参与技术研发、工程项目情况简介本人主要研究方向为：钢铁工业能效理论、智慧分析与决策、协同减碳增效规律等开展研究。在Renewable&SustainableEnergyReviews、ScienceoftheTotalEnvironment和Energy等国内外期刊发表学术论文30余篇，申请发明专利和软件著作权10余项。主持第八届中国科协青年托举人才项目等项目4项，参编冶金行业标准钢铁生产长流程能效计算方法1项，参与国家重点研发钢铁流程关键要素和协同优化和集成应用等2项和辽宁省研发项目钢铁
3、企业多流耦合能源系统协同管控技术研究等2项。参与企业横向课题3项。担任AppliedEnergyJournalofCleanerProduction(IF=11.1)ScienceofheTotalEnvironment(IF=9.8)、Energy(IF=9.0)、EnvironmentalPollution(IF=8.9)、JournalofEnvironmentalManagement(IF=8.7)EnergyStrategyReviews(IF=8.2)等杂志审稿人。其他完成人排序姓名身份证号工作单位职务手机号第二作者杜涛第三作者孙文强第四作者袁喻兴第五作者张磊申报成果简介代表性作品
4、简介(500字以内，中文)能效是探究节能降耗的一个至关重要的指标。本项成果针对传统流程工业能效评价方法缺乏对整个系统能源利用的深入思考，当前钢铁生产流程能效评价方法无法满足钢铁企业能源系统精细化管理要求，无法透过冶金物理化学反应过程寻求节能增效关键措施等问题。结合系统节能理论和广义热力学定律等建立了一套针对钢铁生产流程的能效评估方法。通过建立物质流和能量流网络，分析了典型钢铁流程的能源效率并对其影响因素进行了分析。研究发现：焦化、烧结、球团、高炉炼铁、转炉炼钢和轧钢工序的基础能耗分别为2626.2MJ、1122.9MJ、992.3MJ、9781.5MJ、393.95MJ和445.3ML典型钢铁
5、流程能效为66.9%。同时，钢铁流程能效可通过调整钢比系数、回收余热余能和开发界面技术得到有效提升。其他支撑材料(论文、著作、专利、项目)与代表性作品的支撑关系(1)支撑材料1：Optimizationofenergyefficiency,energyconsumptionandCo2emissionintypicalironandsteelmanufacturingprocess.Energy,2022.本成果为申报成果的深化研究成果。提高钢铁流程能效对减少钢铁生产过程能耗和CO2排放具有至关重要的作用。目前对钢铁流程能效评价方法和提升规律研究仍缺乏。同时能效对CO2排放影响在之前研究中很少
6、提及。该研究建立了钢铁流程能效、能源消耗和CCh排放优化模型。该模型以原料参数、工艺参数和反应条件为约束条件，以能效最大化为优化目标对一实际钢铁流程进行优化，分析了典型钢铁流程的能耗和CO2排放。优化后，案例钢铁流程能效由64.00%提升至68.20%,能耗由15.76GJ/t降至1231GJt,CO2排放由1215.2kg/t降至815.3kgt研究发现，高炉喷煤比、高炉炉料结构、钢铁界面和铸轧界面对钢铁流程能效、能耗和CO2排放有较大影响。(2)支撑材料2：Multi-processproductionoccursintheironandsteelindustry,supportingdu
7、alcarbon,target:Anin-depthstudyofCO：emissionsfromdifferentprocesses.JournalofEnvironmentalSciences,2023.本成果为申报成果的衍生成果。减少钢铁行业二氧化碳排放是实现“双碳”目标的重要途径，本研究建立了高炉-转炉流程、废钢-电炉和氢冶金流程三个过程的碳流程图，分析了影响CO2排放的关犍因素。通过调整产业结构，预测未来钢铁行业的二氧化碳排放量。结果表明：高炉-转炉流程、废钢-电炉和氢冶金流程的CCh排放量分别为1417.26、542.93和1166.52kg。通过提高高炉球团比、电炉废钢比等，可以
8、有效降低CCh排放。降低粗钢产量是最有效的二氧化碳减排措施。但仍有5.15106.17108t的二氧化碳需要通过额外措施来减少。（3）支撑材料3：Reviewofevaluationmethodologiesandinfluencingfactorsforenergyefficiencyoftheironandsteelindustry.InternationalJournalofEnergyResearchy2019.本成果为该申报成果的前期调研成果。该研究对当前钢铁工业能效评价方法和影响因素研究做了一个综述。首先阐述了世界钢铁工业的发展、现状和能耗情况，进而阐述了能效的定义。能效评估方法分
9、为单因素方法（包括热力学、热物理、热经济和纯经济指标）和多因素方法（包括参数和非参数方法）。分析发现：热分析法和相!分析法通常结合到一起以优化能源利用效率。为获得更好的经济效益，数据包络分析（DEA）和随机前沿分析（SFA）近年来得到了广泛关注和发展。钢铁工业能效影响因素分为产业结构、技术水平、能源消费结构、价格等。其中，优化能源结构、提高技术水平是提高钢铁工业能效的有效措施。（4）支撑材料4：Evaluationandimprovementofenergyutilizationefficiencyintypicalironandsteelsmeltingroutebasedoninput-u
10、se-endmodel.EnergyTechnology,2020.本成果为申报成果的深化研究成果。针对当前钢铁生产流程能效评估方法缺乏，能效提升措施研究不系统、不全面等问题。该成果实现了对钢铁生产流程能源利用效率客观、科学、系统评估，研究了钢铁生产流程能效影响因素，系统探究了钢铁生产流程能效提升规律，推动了钢铁工业深度挖掘节能潜力，促进了钢铁工业碳减排。基于热力学定律和系统节能理论，建立了典型钢铁生产物质流图和能量流图，得出焦化、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、轧钢和典型钢铁流程能效分别为88.5%、13.0%、78.5%、37.1%、43.48%和47.6%。通过探究能效提升规律发现：调整能源结
11、构、提高余热余能的回收利用率以及调整钢比系数是提高能效的有效措施。（5）支撑材料5：MFA-basedanalysisofCOiemissionsfromtypicalindustryinurban-Asacaseofsteelindustry.EcologicalModellings2017.本成果为申报成果的衍生成果。该研究针对当前长流程、短流程和“中国式”短过程三种典型钢铁生产流程碳排放进行了探究。基于耦合物质流分析方法和排放因子法分析了长流程、短流程和“中国式”短过程三种工艺的CO2排放量。结果表明，长流程、“中国式短流程和短流程的CO2排放量分别为3.102t、2.994t和1.61
12、3to长流程CO2减排重点是高炉炼铁工序。“中国式”短流程Co2排放过多原因是铁水的过度使用。（6）支撑材料68“中国式”电炉炼钢流程碳排放特点及其源解析，东北大学学报（自然科学版）,2019.本成果为申报成果的衍生成果。电炉炼钢流程因其注入过多铁水在中国并未发挥减碳作用本研究称其为“中国式”电炉炼钢流程。对此本文在建立研究边界的基础上结合排放因子法构建了“中国式”电炉炼钢流程的碳排放桑基图探寻碳排放的路径。结果显示：采用“中国式”电炉炼钢吨钢C02排放量为3.07t其中，电炉炼钢工序CO?排放量最大为l041。特别地，代替废钢加入铁水导致CO2排放L419分析发现：中国钢铁企业处于成长期；废
13、钢指数小；废钢资源不足；废钢回收利用系统不完善；工业用电价格高。这些因素造成电炉炼钢流程采用了过多的铁水进行冶炼。与该代表性作品相关的其他学术价值、成果转化及经济效益、社会效益简介基于本项成果获得第八届中国科协青年托举人才项目等项目资助，形成了一套冶金行业标准，即钢铁生产长流程能效计算方法，并于2022年10月发布，被专家一致认定达到国际领先水平，推动钢铁行业节能增效向更深层次发展。基于该方法开展的国家重点研发专项中将其作为考核指标顺利通过验收。同时，发表相关SCI、El等高水平学术论文数篇，申请发明专利和软件著作权数项。代表性作品证明材料表（需附相关证明，且盖相关部门或申报人所在单位科技部门
14、公章方为有效）代表性成果相关证明材料论文：1 .发表刊物名称：Energy2 .发表时间：2021年10月3 .刊物影响因子：9.04 .检索收录情况：AA.SCT/HSCI/SSCI/EI/ISTP8. Medline/Scifinder/Biosispreview等国际检索工具C.CSCD/CSSCI/CSTPCD5 .被引用次数（排除本人及本机构引用次数）：356 .论文类型：AA.指南、标准、研究性原始论文B.综述性文献、讲座C.短篇报道著作：1 .出版社名称：2 .出版时间：3 .出版数量：册4 .著作类型：A.专著B.编著C.译著5 .被引用次数（排除本人及本机构引用次数）：6 .
15、图书馆收藏或学术机构使用证明（可用该机构网页证明）：A. 5家或5家机构以上B. 3-4家机构C. 1-2家机构注：根据代表性作品的表现形式，选择论文或著作其中一项填写。其他支撑材料相关证明材料表（需附相关证明，且盖相关部门或申报人所在单位科技部门公章方为有效）其他相关证明:1.相关系列成果：A项A.有5篇/部（含）以上中（外）文相关论文/著作B.有相关专利，或有3篇/项以上中（外）文相关论文/著作，或市级政府采用项目证明C.有2篇中文相关论文和其他支撑材料D.有1篇中文相关论文和其他支撑材料E.其他2 .产生该成果的项目名称：国家重点专项钢铁流程关键要素和协同优化和集成应用代 表 性 成 果 相 关 证 明 材 料3 .项目级别：BA.国家级重大项目B.国家级重点项目C.国家级一般项目D.省部级重点项目E.省部级一般项目F.其他4.自主创新情况：AA.原始创新B.集成创新C.引进消化吸收再
