炼铁生产环境负荷分析和环评预测研究

叶夏东

摘  要：为了保证炼铁生产能在高速发展的避免对环境产生不良影响，应认识到炼铁生产的重要性，并能结合炼铁生产特点以及环境保护工作需要，制定科学的炼铁生产行业环境负荷分析以及环评预测方案。本文就炼铁生产领域环境负荷分析以及环评预测进行了分析。

关键词：生产;炼铁;环评预测;环境负荷

当代社会在建设重会消耗大量的钢铁资源，这也带动钢铁领域发展。但在钢铁领域过去的发展中，受到炼铁生产工艺特点、生产设备等影响，导致炼铁生产对周边环境产生一定的影响。这在导致炼铁生产企业周边环境受到影响的同时也限制了企业未来发展，炼铁生产进入现代之后也就需要技术人员做好环评预测方面的工作。

1 钢铁行业炼铁生产分析

钢铁行业一直是社会发展中的关键性行业，城市基础建设、现代化机械设备制造等行业都需要以钢铁行业作为基础，这也使得钢铁行业在过去有了较快的发展。而在钢铁行业正常运行中，炼铁生产则是其中的关键性部分。但在实际开展炼铁生产的阶段中，炼铁生产不仅会消耗掉大量的自然资源，同时也需要消耗掉大量的能源，使得炼铁生产需要花费较大的成本。并且受到炼铁生产工艺的影响，在炼铁生产过程中往往还会出现大量的废气、废渣以及废水，直接导致炼铁生产区域的生态环境受到影响，出现生态环境恶化的情况，这也就导致炼铁生产的长远规划受到了限制，也不利于社会未来发展。在现代社会对于经济建设以及生态保护均较为重视度的情况下，也越发的重视炼铁生产过程中的环境保护工作，以期实现炼铁生产行业发展和生态环境保护的和谐发展，并将这方面的计划落实到了实际的炼铁生产当中，系统化的解决各种问题。

而在科学的解决炼铁生产过程中经济建设和生态保护之间关系的时候，人们在不断研究之后提出了环境负荷的概念，并通过环境负荷概念的应用来推动炼铁生产行业经济性以及生态保护的均衡发展。环境负荷概念主要指的是在某种商品的生命周期当中对周围环境造成影响的具体程度。在环境负荷概念中不仅包含了某种产品对于周围环境的直接影响，比如的生产废气、污染废水等多种污染物质，同時在这一概念中还包括了各种能源以及非能源的消耗，能从更为全面的角度看待炼铁生产行业发展和周边环境之间的关系。

炼铁生产领域实现生态发展、经济发展均衡的过程，也就是推动炼铁生产现代化的过程，而寿命周期评价机制的运用也为这种发展模式提供了更为有效的可行性方案，让炼铁生产发展预想能够转变为现实。和传统类型的末端治理方式有较大出入，这种现代化的治理方案重点实现了全过程类型的治理模式，治理内容全面的覆盖了产品生产环境到回收、处理等最终环环节，力求达到“从摇篮到坟墓”的处理效果。

2 模型建设分析

在对炼铁生产过程进行分析评估的阶段中，需要技术人员能使用相应的分析技术，而使用频率较高的就是黑箱技术。也就是将炼铁生产阶段看作是一个反应黑箱模型，而资源、能源则是能输入到黑箱当中的参数，产品以计算排放物，比如液态排放物、固态排放物、气态排放物均属于导出参数。在这个黑箱当中，资源项、排放物项以及能源项成为了其中关键性的组成部分，也就是铁水的实际环境负荷。

3 环境负荷的预测分析

从环境负荷的模型中可以看出，影响环境负荷的因素很多，各因素对环境负荷的影响程度也不同，计算过程复杂烦琐，效率低。针对这种情况，可以采用智能算法如BP网络来进行预测。BP网络具有很强的函数逼近功能，利用这种方法可以在只清楚几种物流因素投入量的情况下对环境负荷进行预测，省去了很多的重复计算，运算效率大大提高了，而且根据预测的结果可以反推出影响因素的值。进行预测之前，需要利用已有的样本将BP网络预测模型做好，模型的建立可以按以下过程进行。

3.1 因素选择分析

统计期内收集了40组数据，而影响因素却有25个，一般情况下样本数要达到入选变量数的5倍以上，分析结果才比较精确，所以要对因素进行筛选，根据各因素对环境负荷的贡献大小，选出人造富矿、风、净环水、焦炭、粗煤气、废渣作为入选变量，这六个变量中资源项有三项，能源项有一项，排放物有两项因素。

3.2 BP网络构建分析

我们选用多层前馈BP网络作数据处理和分析工作，BP网络具有很好的自学习性能，输入输出的映射性能和非线性优化的学习规则。三层网络比两层具有更好的非线性映射能力，同时还具有较高的学习精度。这里BP网络对应的输入为选中的上述六个影响因素，对应一个输出即环境负荷。隐层节点的个数确定并没有统一的标准，通过计算机的反复实验确定二，三层的节点个数为9。

3.3 数据预测分析

根据上节构建的网络采用MATLAB语言在计算机上编程计算，其中隐层的激活函数为双曲正切S型函数，输出层的激活函数为对数S型函数，40组样本取前36组为训练样本，后4组为校验样本。BP网络采用附加动量项、自适应学习率的算法来训练网络。经过训练和校验实际负荷与仿真负荷误差控制在5%以内。

经过训练和校验实际负荷与仿真负荷误差控制在5%以内（表1）。因此可以将此模型作为预测模型，从而可以通过较少的变量预测出环境负荷值，提高了工作效率模型得到的结果基本相符。根据实际生产工况，测试了窑外壁温度，进一步对模型进行验证。测试结果表明，由于掺煤量过大，预热带释放热量过多，在距窑头71～75m处温度平均高达421℃，严重危害到回转窑筒体的使用寿命，且预热分解带气体和物料温度较高，与计算结果相一致。

从分析结果来看，LCA的思想可以有效地解决环境负荷的量化计算问题。正常生产条件下可以应用此模型定量分析各因素微小变化对环境负荷的影响，但要注意一个问题，就是在计算时权值的确定，不同情况下权值的取值也有不同，这里并没有一个统一的标准，本文是为了说明问题而都取为1。通过对环境负荷的定量分析，可以为我们的生产决策提供指导。

4 结束语

炼铁生产是钢铁行业当中关键性的内容，也是当前社会向前发展中的关键组成部分，而在炼铁生产进一步发展中，需要技术人员能做好生产环境负荷以及环境预测的分析，实现炼铁生产发展和生态保护的均衡发展，这也是保证炼铁生产行业能一直保持良好发展的关键。而在技术人员开展工作的阶段中，需要技术人员能对各种先进技术有全面而深刻的认识，从而更好的将各种先进技术运用到炼铁生产当中，避免由于环境方面的问题而影响炼铁生产行业的发展。

参考文献

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