本鋼制氧機(jī)組合理經(jīng)濟(jì)用電的控制和研究

供稿|王鐵龍，朱洪波，李 琦，劉洪宇

本鋼制氧機(jī)組合理經(jīng)濟(jì)用電的控制和研究

供稿|王鐵龍，朱洪波，李 琦，劉洪宇

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)背景下，節(jié)能降耗在鋼鐵企業(yè)發(fā)展中處于極為突出的戰(zhàn)略位置。整合企業(yè)內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)技術(shù)資源，有針對(duì)性地研究和利用設(shè)備的生產(chǎn)能力是建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)的客觀要求。為了減少氧氣的放散量和降低能耗,制氧機(jī)具有一定的自動(dòng)負(fù)荷調(diào)節(jié)及優(yōu)化性能，如何發(fā)揮和調(diào)配各制氧機(jī)組的優(yōu)勢(shì)技術(shù)資源，調(diào)整好制氧用電單耗是本鋼板材公司能源管理部近期控制和研究的重要課題。

傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)是長(zhǎng)流程，即燒結(jié)、焦化、煉鐵→煉鋼→軋鋼，現(xiàn)今又發(fā)展為短流程，即電爐→連鑄→連軋，因此，電爐用氧迅速增長(zhǎng)；另外，隨著鋼鐵質(zhì)量的提高和新技術(shù)的發(fā)展，爐外精煉、頂?shù)讖?fù)合吹煉以及濺渣護(hù)爐等技術(shù)的采用，不但氧氣用量迅速增加，而且氮?dú)?、氬氣用量也增長(zhǎng)較快。高爐富氧鼓風(fēng)、高爐爐頂密封、煤粉噴吹等也是用氧、用氮的大戶，氧氮在鋼鐵企業(yè)冶煉過(guò)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。本鋼板材股份有限公司現(xiàn)有4座高爐、6座轉(zhuǎn)爐，平均日產(chǎn)生鐵2.9萬(wàn)t，根據(jù)煉鐵、煉鋼等生產(chǎn)情況，配套氧氮?dú)怏w供應(yīng)量見(jiàn)表1。

氧氮?dú)怏w供應(yīng)

本鋼設(shè)置有3200 m3/h、6000 m3/h制氧機(jī)已逐漸為10000～35000 m3/h制氧機(jī)組替代，按照上述本鋼氧氣、氮?dú)怏w供應(yīng)量，氧氣廠安裝的5臺(tái)套制氧機(jī)及其相應(yīng)機(jī)組用電量和電源點(diǎn)情況見(jiàn)表2。由于8#制氧機(jī)故障，氧氣廠從2012年11月開(kāi)啟4#機(jī)組～7#機(jī)組，保持本鋼板材氧氣和氮?dú)馍a(chǎn)用量，平均制氧量12萬(wàn)m3/h，制氮量15萬(wàn)m3/h。

制氧機(jī)組用電電源

本鋼自備電廠

本鋼板材股份有限公司現(xiàn)有2座自備電廠，分別為老電廠和新電廠。老電廠安裝有發(fā)電機(jī)組：3×30 MW +1×25 MW，正常情況下3臺(tái)30 MW機(jī)組運(yùn)行，帶部分10 kV用戶后，經(jīng)3臺(tái)10 kV/66 kV升壓變壓器后與本溪供電公司66 kV系統(tǒng)并網(wǎng)，正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電，見(jiàn)圖1。

表1 用戶氧氮計(jì)劃和實(shí)際用量統(tǒng)計(jì)表

表2 制氧機(jī)額度產(chǎn)量及耗電量統(tǒng)計(jì)

圖1 本鋼老電廠與系統(tǒng)正常運(yùn)行接線簡(jiǎn)圖

新電廠安裝有發(fā)電機(jī)組：2×60 MW +1×25 MW +1×15 MW，正常情況下運(yùn)行2臺(tái)60 MW機(jī)組，帶部分10 kV系統(tǒng)用戶后剩余電能經(jīng)2臺(tái)10 kV/66 kV升壓變壓器后帶本鋼冷燒變66kV系統(tǒng)負(fù)荷并與本溪供電公司東風(fēng)變電所66 kV并網(wǎng)，正常運(yùn)行系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電，見(jiàn)圖2。

制氧機(jī)組電源

4#機(jī)組電源來(lái)自新電廠10 kV13格，見(jiàn)圖1；5#機(jī)組電源來(lái)自老電廠10 kV3格或新電廠10 kV33格，見(jiàn)圖2。6#、7#、8#機(jī)組電源來(lái)自市電（本溪供電公司），由于本鋼自備電廠綜合電價(jià)為0.52 元/(kW·h)，市電電價(jià)為0.64 元/ (kW·h)，為降低制氧機(jī)組用電運(yùn)行成本，應(yīng)減少使用市電電能，最大限度的使用本鋼自備電廠電能。

圖2 本鋼新電廠與系統(tǒng)正常運(yùn)行接線簡(jiǎn)圖

上網(wǎng)電量

老電廠和新電廠分別與本溪供電公司在10 kV和66 kV側(cè)并網(wǎng)，正常運(yùn)行時(shí)潮流由系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電（購(gòu)電）見(jiàn)圖1、2，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是固定的，在設(shè)備周期性檢修或生產(chǎn)設(shè)備負(fù)荷減輕時(shí)，自備電廠發(fā)電電能過(guò)剩，潮流由自備電廠向本溪供電公司10 kV和66 kV系統(tǒng)側(cè)送電，見(jiàn)圖1、2，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的電量稱為上網(wǎng)電量。

合理調(diào)整負(fù)荷減少上網(wǎng)電量

為減少上網(wǎng)電量, 需要及時(shí)調(diào)整老電廠、新電廠饋出供電系統(tǒng)的用電負(fù)荷，合理擺布由老電廠、新電廠饋出用電單位的生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)協(xié)調(diào)本鋼自備發(fā)電機(jī)組發(fā)電出力及各生產(chǎn)單位設(shè)備的合理啟停。

結(jié)算電價(jià)

老電廠和新電廠與本溪供電公司在10 kV和66 kV側(cè)并網(wǎng)，正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電，在10 kV側(cè)綜合電價(jià)以0.56元/(kW·h)結(jié)算，在66 kV側(cè)綜合電價(jià)以0.64元/(kW·h)結(jié)算。上網(wǎng)電價(jià)，即本鋼向本溪供電公司售電，電價(jià)為0.35元/(kW·h)。

調(diào)整制氧機(jī)合理運(yùn)行

為了減少氧氣的放散量和降低能耗,制氧機(jī)具有一定的自動(dòng)負(fù)荷調(diào)節(jié)及優(yōu)化性能。2013年5月，8#制氧機(jī)經(jīng)修復(fù)可投入生產(chǎn)，如何發(fā)揮和調(diào)配各制氧機(jī)組的優(yōu)勢(shì)技術(shù)資源，滿足本鋼每日氧氮系統(tǒng)的供需平衡，并且使制氧機(jī)組用電更為合理經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使制氧耗電量最少，本鋼能源部和氧氣廠共同研究并制定出制氧機(jī)組運(yùn)行方案見(jiàn)表3。

表3 各制氧機(jī)運(yùn)行方案的選擇

方案一：6#、7#、8#制氧機(jī)同時(shí)運(yùn)行

◆ 氧氮平衡分析

氧氣產(chǎn)量130000 m3/h，氮?dú)猱a(chǎn)量180000 m3/h。氧氣過(guò)剩8000 m3/h，氮?dú)膺^(guò)剩20400 m3/h。此種運(yùn)行方式氧氮產(chǎn)量能夠滿足公司生產(chǎn)需求，但存在較多過(guò)剩，造成氧氮放散等損失。

◆ 上網(wǎng)電量分析

由于4#、5#機(jī)組停運(yùn)，自備電廠的電能沒(méi)能有效利用，造成老電廠和新電廠負(fù)荷減少2.1萬(wàn)kW，將出現(xiàn)較嚴(yán)重的上網(wǎng)電量，上網(wǎng)電量19836萬(wàn)(kW·h）/a，經(jīng)濟(jì)損失4055萬(wàn)元/年。而7#機(jī)組使用市電的電能，增加運(yùn)行費(fèi)用8380萬(wàn)元/年，此種方案效果欠佳。

方案二：4#、5#、6#（或7#）、8#制氧機(jī)同時(shí)運(yùn)行

◆ 氧氮平衡分析

氧氣產(chǎn)量125000 m3/h，氮?dú)猱a(chǎn)量160000 m3/h，氧氣過(guò)剩3000 m3/h，氮?dú)膺^(guò)剩400 m3/h，此種運(yùn)行方式氧氮產(chǎn)量能夠滿足公司生產(chǎn)需求的同時(shí)，不會(huì)造成氧氣放散和氮?dú)膺^(guò)剩，產(chǎn)生量和使用量基本平衡，并且，7#機(jī)組可以作為6#或4#、5#機(jī)組的備用機(jī)組。

◆ 上網(wǎng)電量分析

4#、5#機(jī)組運(yùn)行，增加了自備電廠的用電負(fù)荷，使自備電廠的發(fā)電資源得到充分利用，不會(huì)出現(xiàn)上網(wǎng)電量非正常運(yùn)行方式，使自備電廠的電能得到合理經(jīng)濟(jì)使用，并且7#機(jī)組的停運(yùn)也減少外購(gòu)市電，該種運(yùn)行方案效果最佳。

經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)方案一和方案二中氧氮平衡和上網(wǎng)電量分析后，得出年經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比見(jiàn)表4。

通過(guò)對(duì)以上兩種方案的對(duì)比分析，認(rèn)為方案二為最佳，優(yōu)點(diǎn)是能夠滿足煉鐵、煉鋼氧氣和氮?dú)庹Ｉa(chǎn)使用，同時(shí)減少氧氣放散和發(fā)揮自備電廠電能資源更加合理經(jīng)濟(jì)，年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用3462萬(wàn)元。通過(guò)2013年下半年的運(yùn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，發(fā)電廠減少上網(wǎng)電量效果顯著，氧氣廠各機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，保障了正常生產(chǎn)運(yùn)行。

表4 方案一和方案二對(duì)比經(jīng)濟(jì)效益

結(jié)論

通過(guò)對(duì)本鋼制氧機(jī)組和自備電廠電能合理調(diào)配與控制，發(fā)揮企業(yè)內(nèi)部?jī)?yōu)勢(shì)技術(shù)資源，降低運(yùn)行成本起到積極的作用。對(duì)推廣企業(yè)內(nèi)部積極參與節(jié)能降耗，加強(qiáng)節(jié)能基礎(chǔ)建設(shè),是建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)和提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的長(zhǎng)期客觀要求。

[1] 黃生琪, 周菊華. 我國(guó)節(jié)能減排的意義、現(xiàn)狀及措施. 節(jié)能技術(shù), 2008, 26(2): 172

Control and Research on Reasonable Economy of Electricity of Oxygen Generation Unit in BX Steel

/ WANG Tie-long, ZHU Hong-bo, LI-Qi, LIU Hong-yu

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.02.17

王鐵龍（1973.3—），男，東北電力學(xué)院電力系統(tǒng)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，本鋼板材股份有限公司能源管理部，現(xiàn)從事本鋼電力能源運(yùn)行和管理工作。

本鋼板材股份有限公司能源管理部，遼寧 本溪 117000