本发明属于钢铁企业节能分析技术领域，特别是提供了一种对高炉能源使用热效率的评估方法，为节能分析提供了重要的基础。
背景技术：
目前国内的钢铁联合企业大多数采用烧结-高炉-转炉这样传统的长流程加工铁矿石，其中在炼铁工艺中占据主导地位的高炉耗能非常巨大。据统计，钢铁工业能耗占全国总能耗的10％，而炼铁系统(焦化、烧结、球团、炼铁等工序的总称)能耗在钢铁工业能耗中约占60％～80％,炼铁系统中的高炉生产工序又占整个炼铁系统总能耗的70％左右。因此对高炉进行节能分析具有十分重要的意义。
以往常用评价高炉的指标有：
冶炼强度＝入炉综合干焦量(吨)/高炉有效容积(立方米)×实际工作天数
利用系数＝每立方米高炉有效容积1昼夜的合格生铁产量/高炉有效容积
焦比＝干焦耗用量/合格生铁产量
燃料比＝入炉焦比+煤比
其中冶炼强度、利用系数是从高炉生产速度和生产率的角度分析高炉的生产水平，焦比、燃料比(煤粉加焦炭)等指标是从吨铁使用能耗的多少来评价高炉生产。
这些指标基本上都是从数量上分析高炉的产量和能耗的数量，对高炉的能源转化效率并没有进行说明。
随着技术的发展，很多钢铁企业开始大量使用喷吹气体燃料、重油代替焦炭和煤粉，有些甚至使用喷吹废塑料等代替。而这些能源的消耗并没有计入到最终的燃料比中。如果钢铁企业只使用煤粉和焦炭两种燃料，其含能数量也有很大的不同。现在绝大多数钢铁企业通过向高炉鼓入高温热风来降低焦比和燃料比，实际是通过鼓风带来的热量代替了焦炭和煤粉燃烧产生的热量。在对比不同钢铁企业能耗、评价其节能水平时，很多钢铁企业使用的高炉虽然焦比和燃料比较低，但基本上其鼓风温度都比较高，高炉总的能源消耗数量可能相差并不大。
在一个多流程的钢铁联合企业，会有大量的能源发生、转换、存储、运输等过程，各种设备、生产单元、生产工序的有机组合构成了庞大的能源使用网络。
其中的高炉生产工序复杂，能源种类众多，并伴随着大量复杂的物理化学反应。想要通过分析高炉内部的物理化学反应、内部变化非常困难。对于高炉来讲，能源介质使用量的多少对于高炉能源使用效率的影响很小，真正影响高炉效率的是高炉本身的结构、生产过程中的操作参数是否合理等，只要高炉能够正常稳定的生产，效率的变化范围会很小。在实际中，同一高炉进行稳定生产时，其能源效率变化并不大，出现较大变化往往意味着生产过程出现异常情况。
因此，目前反应高炉的指标和分析方法中，不同企业间的生产条件差异造成无法直接比较其高炉的性能和生产水平高低，同一企业使用的指标因为不同工况而存在缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种对高炉能源使用热效率的评估方法，可对不同企业进行高炉能耗水平比较、衡量企业自身在不同时期高炉生产效率变化提供了计算、分析方法。
发明包括以下步骤：1统计热量收入，2统计能源回收量，3统计铁水产量并计算有效利用的能源，4计算高炉热效率。
步骤1统计热量收入：一般钢铁企业在高炉生产中使用的能源种类为：焦炭、电、水、氧气、氮气、压缩空气、高炉鼓风、中压蒸汽、高炉煤气、焦炉煤气、喷吹煤粉共计11种能源，这些能源中，能够带来热量收入的有焦炭、煤粉、热风，部分喷吹重油、废塑料或者其他物质的也可以带入热量。另外，高炉冶炼过程中，cao、mgo同酸性氧化物生成炉渣也放出热量。所以在热量收入部分的计算中主要包括下面几个部分：
1)计算热风、焦炭和煤粉提供的氧化热。氧化热是由炉顶煤气中的co和co2计算得到
c+o2→co2+4.18×4275kj/m3
焦炭煤粉氧化产生的热量需要测量炉顶煤气中的co和co2含量，一般企业中也都会有测量，按下面公式计算焦炭和煤粉产生的热量。
q氧化＝4.18×(1254vco+4275vco2)(kj)v为气体体积
2)计算热风带入的物理热。热风带入物理热计算式为：
式中vb——单位生铁需要的风量。m3
tb——热风温度，℃
cpb——空气从基准温度上升到热风温度的平均等压热容kj/(m3·℃)
ch2o——水蒸气从基准温度上升到热风温度的平均等压热容kj/(m3·℃)
其中生铁的所需风量是单位时间内鼓风量的累加除以单位时间内产生的生铁质量得到的。
3)如果有喷吹重油或者废塑料带来的热量收入，可通过测试单位质量的燃料产生的燃烧热，由此计算替代性能源带来的热量
4)计算成渣热。通常每千克cao(或者mgo)成渣放热为4.18×270kj。在实际生产中，因为大量使用烧结矿，烧结过程中的cao、mgo已经成渣，所以成渣热只计算由熔剂和生矿带入的cao、mgo成渣放热。
q成渣＝4.18×270×(mcao+mmgo)
式中，mcao，mmgo——cao、mgo的质量，kg
4)炉料物理热:使用冷矿时，可以忽略不计，使用热烧结矿时，这项热量可以由烧结矿量、温度和比热容求得q炉料。
以上四部分相加得到的即是高炉收入的总热量
q收入＝q氧化+q热风+q成渣+q炉料
步骤2统计能源回收量。高炉能源回收主要是trt发电、高炉煤气、炉渣显热。发电量可以直接计量。高炉煤气含有显热和化学热两种能量，高炉煤气化学热为800×4.18kj/m3左右，通过测单位时间段内的高炉煤气体积进行计算。煤气显热通过热力学公式计算：c煤气×m煤气×t。c、m、t分别为高炉煤气的比热容、质量、温度。
对于炉渣显热各个企业有所区别，比如首钢、鞍钢、本钢等使用冲渣水余热在冬季进行供暖，实现部分炉渣显热的回收，具体回收量的多少序根据企业自身技术水平和回收工艺确定。最终能源回收量为
q回收＝qtrt+q煤气+q炉渣
步骤3统计铁水产量并计算有效利用的能源。有效利用的能源主要是铁矿石被还原为铁并且从高炉中产出铁水所带的能量。铁水能量使用热力学公式计算q有效利用＝c铁水×m铁水×t，其中c铁水为铁的比热容为789.6j/(kg·℃)，m为铁水质量,t为铁水温度。考虑到不同种类的铁水含碳量不同，其实铁水潜热也不同，在计算有效利用的能源中不计算铁水潜热。
步骤4计算高炉能源使用效率。以上各个统计和计算量都是单位时间内的计算量，由此在时间维度上计算高炉热效率，选择较小的时间单位，得到的结果也会较为精细。同时也可计算生产一吨生铁时，能源的收入、回收和利用量，由此算出吨铁的高炉热效率。计算高炉能源效率使用下面算式进行计算。根据各个钢企的能源种类、能源回收技术的不同，部分因子根据需要进行调整。
本发明的优点在于：
1.通过计算高炉能源热效率，可以衡量企业不同生产班组、不同操作制度下的高炉生产效率。对于计算出现的异常值，可以表征企业生产的异常状况。
2.不同企业之间对比高炉能源热效率，可以分许不同企业之间的能耗差距，为下一步节能减排打好基础。
具体实施方式：
通过对国内某高炉生产数据的调研，获取如高炉煤气成分、trt发电量、鼓风温度和湿度、铁水和炉渣质量、铁水温度等各种参数，经过一系列的理论计算，得到的能流表如下
其中测得吨铁产生的co含量为751.72m3,co2含量为607.16m3
根据q氧化＝4.18×(1254vco+4275vco2)计算得到氧化放热为：14.79gj/t
测得高炉鼓风湿度为6.78，根据
煤气化学热根据测得的煤气产量乘以相应的燃烧热值得到5.59gj/t，全部被重复利用。炉顶煤气温度为167℃，计算得到煤气显热为0.18gj/t.
铁水温度为1447.8℃，根据热力学公式算得铁水显热为1.21gj/t
trt发电得带的能量为0.14gj/t
表1国内某高炉的能流表
有效利用能源为铁水的显热
q有效利用＝1.21gj/t
假设产生的高炉煤气全部被回收用于燃烧，其显热和化学热都被利用。炉渣热量没有被利用，不计入回收范围，所以回收能源为
q回收＝0.18+5.59+0.14＝5.91gj/t
输入总能量为焦炭、煤粉、鼓风提供的热量，其他能源提供的能源占比很少，可忽略不计。得到的收入能量为
q收入＝16.8gj/t
计算得到的高炉能源热效率为