長鋼公司節(jié)電潛力分析

趙全文，劉 虎

（首鋼長鋼公司，山西 長治 046031）

1 前言

電能作為一種優(yōu)質的二次能源，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)中必不可少的能源供給之一，而鋼鐵工業(yè)更是電能的消耗大戶。2011年，長鋼公司的電能消耗、電能成本分別占到能源消耗及成本的8%、17%。文章通過對長鋼公司的用電狀況進行分析，挖掘出管理節(jié)電、技術節(jié)電的潛力，可有效降低生產(chǎn)電能的消耗及成本。

2 長鋼供用電基本情況及節(jié)電的潛力

2.1 長鋼供用電結構的主要特點

長鋼作為一個大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，平均用電負荷達17.5萬kW，最大負荷達21萬kW，日用電量在420萬kW·h左右。電力負荷由地區(qū)電網(wǎng)和公司自備電廠提供，自備電廠發(fā)電機組總裝機容量50 MW，包括兩臺15 MW熱電機組和3臺余熱、余壓機組（裝機容量20 MW），為長鋼提供約20%的電力需求，使長鋼在一定程度上節(jié)約了用電成本。

2.2 長鋼電力負荷的基本構成

由于鋼廠連續(xù)化生產(chǎn)的特性，長鋼的用電負荷晚上大于白天，節(jié)假日大于工作日，設備、機組年檢修因素對用電負荷的影響要超過季節(jié)變化影響因素。其次，含有電爐、軋鋼系統(tǒng)的生產(chǎn)對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊負荷。

長鋼主要的用電設備，歸納起來，有以下幾種：

（1）鼓、引風機。鼓風機主要應用于煉鐵高爐和軋鋼加熱爐鼓風系統(tǒng)，目前,在線運行的鼓風設備共有9臺（套），電動機總功率35 890 kW，年耗電約2.3億kW·h。引風機主要用于燒結主抽、煉鐵出鐵場除塵、煉鋼轉爐一二次除塵、軋鋼加熱爐排煙等系統(tǒng)，目前，在線運行的引風設備共有26臺（套），電動機總功率32 750 kW，年耗電約1.9億kW·h。鼓、引風設備年耗電達到4.2億kW·h，占長鋼年耗電總量的29%以上。

（2）制氧機。共有5臺制氧機組，其中，6 000 Nm3/h制氧機3臺，20 000 Nm3/h、30 000 Nm3/h制氧機各1臺，包括氮壓設備在內的電機總裝機容量達到71 990 kW。正常生產(chǎn)時，運行20000Nm3/h、30000Nm3/h制氧機組，制氧綜合電耗0.683kW·h/Nm3，年耗電約3.7億kW·h，占長鋼年耗電總量的25.5%。

（3）水泵。水源泵站、區(qū)域性補水泵站及生產(chǎn)單位自循環(huán)水泵站共13座，水泵電機總裝機容量26 600 kW，年耗電約2.3億kW·h，占長鋼年耗電總量的15.8%。

（4）軋機。共有3條線棒材生產(chǎn)線、1條H型鋼生產(chǎn)線、1條無縫鋼管生產(chǎn)線，軋鋼系統(tǒng)年耗電約1.95億kW·h，占長鋼年耗電總量的13.4%。

2.3 長鋼節(jié)電的潛力與難點

作為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，長鋼公司耗電量巨大，既具有較大的節(jié)電潛力，同時也具有一定的難度，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）生產(chǎn)經(jīng)營的導向關注點是設備的安全運行，對設備的經(jīng)濟運行性重視程度相對不足，風機、水泵等設備運行過程中，“大馬拉小車”的情況嚴重。

（2）由于建廠時間較早，部分耗能型供配電和用電設備仍在線運行，需系統(tǒng)策劃逐步完成機電類設備的更新?lián)Q代。

（3）在余能余熱綜合利用方面缺乏系統(tǒng)性、長遠性研究規(guī)劃，部分余能余熱資源未能集成到發(fā)電上，導致自發(fā)電比例低，電力成本居高不下。

（4）系統(tǒng)節(jié)電思路未形成，在實際工作中更注重于單臺設備、生產(chǎn)工序的節(jié)電，系統(tǒng)性節(jié)電工作力度不足。

（5）工序電耗的評價考核與對標工作有待進一步加強。

3 長鋼降低電能消耗及電力成本措施綜述

3.1 主干道路及生產(chǎn)區(qū)域室內外照明節(jié)電措施

長鋼生產(chǎn)區(qū)域廠房、主干道路等場所的照明年耗電量在1 000萬kW·h以上。開展照明節(jié)電具有很大的潛力，如在照明負荷30 A以上的供電回路中，用串聯(lián)節(jié)電控制器來降壓限流，可實現(xiàn)節(jié)電20%。應用節(jié)能型燈具取代高耗能燈具，不但區(qū)域照明有所提高，而且節(jié)電40%以上。

3.2 生產(chǎn)區(qū)域低壓配電系統(tǒng)的電能質量治理

長鋼生產(chǎn)區(qū)域中的鼓風、制水、輸送等單元的低壓配電系統(tǒng)中接有許多旋轉設備，如帶有變頻裝置的風機、水泵等，這些旋轉設備在運行時會產(chǎn)生瞬間浪涌和諧波電流，污染了電源質量。近期，長鋼對制水單元抽樣進行了低壓配電系統(tǒng)的電能質量測試，結果表明，該類系統(tǒng)電流浪涌現(xiàn)象嚴重、諧波含量高，導致接入該系統(tǒng)的電氣設備故障損壞率高、設備使用壽命降低、不明原因的故障停機和電能的浪費。針對上述狀況，通過對生產(chǎn)區(qū)域低壓配電系統(tǒng)進行消除諧波浪涌電流的電能質量治理，提高在線設備的運轉率，可實現(xiàn)節(jié)電5%。

3.3 高壓變頻節(jié)電技術的推廣應用

長鋼公司在線運行的高壓風機有35臺(總功率68 640 kW)，水泵有41臺（總功率26 600 kW），總功率達到10萬kW。經(jīng)調查，其中，運行工況變化較大，實施變頻改造節(jié)電潛力較大的占到40%。前期已對包括高爐出鐵場除塵、燒結機機尾除塵、煉鋼轉爐一次除塵等在內的10臺（套）高壓風機進行了變頻節(jié)電改造（總功率9 950 kW），節(jié)電率達到30%以上。近期，針對轉爐二次除塵風機、混鐵爐除塵風機、燒結原料布袋除塵風機以及動力供水泵等設備的變頻改造方案已制定完成，改造實施后，預計可以節(jié)電25%。

3.4 涂裝潤滑材料技術的應用

在對200 kW以上大功率水泵、風機從配置、運行效率等參數(shù)進行調研和耗能情況分析的基礎上，通過涂裝合適的高分子潤滑材料以減少水泵、風機內部流動阻力，達到提高效率、節(jié)約電能的目的。根據(jù)對應用涂裝潤滑材料技術的風機、水泵的實際運行效果測試，節(jié)電3%左右。

3.5 冷卻塔免電運行技術的應用

冷卻塔免電運行技術原理就是利用上塔水的余壓驅動冷卻風機旋轉，從而實現(xiàn)冷卻塔的免電運行。具體改造方式有兩種：一是采用水輪機替代風機電機驅動風機運行的方式；二是采用水射式霧化噴嘴替代風機電機驅動風機運行的方式。比較兩種方式，第二種方式的初期改造費用較高，但采用了冷卻塔無填料技術，避免填料堵塞的同時，節(jié)省了更換填料的費用。目前，長鋼公司已對煉鋼廠3座800 t/h冷卻塔采用水射式霧化噴嘴技術進行了改造，運行效果良好，并計劃對軋鋼、煉鐵、焦化等工序的冷卻塔進行改造。通過對冷卻塔免電運行技術改造，可實現(xiàn)節(jié)電200萬 kW·h/年。

3.6 流體輸送Go.well技術的應用

采用流體輸送Go.well技術對在線運行的風機、水泵從系統(tǒng)流量需求、管路阻抗、水泵運行效率等方面入手進行能耗診斷分析以及計算機模擬，在保障生產(chǎn)工藝用水、用風的前提下，“量身定做”三元流高效、節(jié)能型水泵、風機替代原有水泵、風機，提高運行效率，降低電力消耗。經(jīng)現(xiàn)場調研，長鋼公司應用該項技術對焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼、動力等生產(chǎn)工序風機、水泵進行改造，節(jié)電率可達20%以上，節(jié)電500萬kW·h/年。

3.7 工序電耗對標和分析

選定標桿單位并對標桿單位各生產(chǎn)單元（包括焦化、燒結、高爐、煉鋼、軋鋼等）工序電耗的各種數(shù)據(jù)進行收集，從原料、結構、工藝和產(chǎn)量規(guī)模等各種參數(shù)方面對工序電耗組成進行分解和對比分析，剖析工序電耗高的主要影響因素以及存在的節(jié)電潛力，制定改進措施并組織實施。通過深入工序電耗對標，制定并組織實施趕超措施，長鋼公司主體生產(chǎn)工序電耗可在目前的基礎上降低5%。

3.8 變配電系統(tǒng)的綜合節(jié)電措施

（1）減少電網(wǎng)的電壓等級。長鋼公司電網(wǎng)現(xiàn)有6個電壓等級，分別為220 kV、110 kV、35 kV、10 kV、6 kV及 0.4 kV，等級過多造成電網(wǎng)中變壓器的損耗過多。今后，應逐步將6 kV向10 kV供電轉變，對用戶提升供電電壓等級后，也有利于進一步降低供電網(wǎng)損。

（2）優(yōu)化電網(wǎng)運行的方式。合理調整內部各變配電站的負荷分配，盡量避免近電遠送，在綜合考慮網(wǎng)損與負荷功率大小及分布的基礎上，實現(xiàn)適合電網(wǎng)結構，滿足負荷需求的最優(yōu)電網(wǎng)運行方式。

（3）電容就地補償。在功率因素低的區(qū)域（如軋鋼生產(chǎn)區(qū)、煉鋼電爐），就地配置無功補償裝置，降低線路的無功傳輸，減少網(wǎng)損。

（4）變電設備優(yōu)化運行。根據(jù)生產(chǎn)運行狀況，適時調整變壓器的運行方式，盡力實現(xiàn)變壓器保持60%~70%的經(jīng)濟負載率運行。

（5）逐步淘汰高耗能機電設備。

3.9 鋼廠余能余熱集成發(fā)電，提高自發(fā)電量

按照“整體規(guī)劃、分步實施”的原則，將企業(yè)內部豐富的余能余熱資源集成到發(fā)電上，提升自發(fā)電比例，降低電力成本。目前，長鋼公司已建成投產(chǎn)的自發(fā)電機組包括有煤氣發(fā)電機組、飽和蒸汽發(fā)電機組以及高爐余壓TRT發(fā)電機組。近期，又著手準備實施焦爐CDQ發(fā)電、燒結環(huán)冷機煙氣余熱發(fā)電、軋鋼加熱爐煙氣余熱發(fā)電等項目，項目全部建成投產(chǎn)后，自發(fā)電比例可提升至50%以上，降低電力成本約30%。

4 結束語

長鋼公司通過挖掘管理節(jié)電、技術節(jié)電的潛力，有效降低了生產(chǎn)電能消耗及成本。