鋼鐵企業(yè)煤氣發(fā)電廠鍋爐風機調(diào)速節(jié)能探討

張 巖

（河鋼集團唐鋼公司 河北省唐山市 063000）

鋼鐵企業(yè)煤氣發(fā)電廠鍋爐風機調(diào)速節(jié)能探討

張 巖

（河鋼集團唐鋼公司 河北省唐山市 063000）

本文針對鋼鐵企業(yè)煤氣發(fā)電鍋爐風機調(diào)速節(jié)能等相關(guān)問題展開了討論。鋼鐵企業(yè)的煤氣系統(tǒng)為鋼鐵聯(lián)合單位能源系統(tǒng)主要的部分，不僅涉及到煤氣消耗、分配、輸送、生產(chǎn)等眾多環(huán)節(jié)，還與提高質(zhì)量以及產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境污染、降低原材料的成本等問題有關(guān)聯(lián)。

鋼鐵企業(yè)；煤氣發(fā)電廠；風機；調(diào)速；節(jié)能

引言：資源綜合利用、降耗節(jié)能是企業(yè)實施可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，同樣也是企業(yè)推廣清潔生產(chǎn)、增加利潤的主要手段。鋼鐵企業(yè)借助剩余的煤氣來實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，是節(jié)約能源、保護環(huán)境有效地方法。但是在實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)電廠內(nèi)，依然存在節(jié)能運行問題，引風機、鍋爐鼓調(diào)速方案的確定就是屬于較為典型的例子。文章試圖借助鍋爐風機的節(jié)能調(diào)速相關(guān)問題的探討，提出看法來達到拋磚引玉的目標。

1 發(fā)電廠鍋爐風機調(diào)速節(jié)能運行的必要性

主要輸機設(shè)備為煤氣發(fā)電廠中的鍋爐風機，拖動鍋爐風機運行的電動機有著高壓大功率等特點，其消耗的電能在發(fā)電廠用電指標中占得比重相對來說較大，要是可以降低風機電機電能的消耗對減少發(fā)電廠用電指標、增加經(jīng)濟效益有著非常重要的意義。

在鋼鐵企業(yè)中，因為原燃料的變化與維護管理工藝制度的需求，用作發(fā)電廠煤氣的用量是不斷變化的。煤氣量波動可以導致鍋爐出力的變化，這樣勢必會導致鍋爐風機負荷產(chǎn)生變化。早期調(diào)節(jié)鍋爐風機負荷的方式用擋風板節(jié)流調(diào)節(jié)的較多，導致大量電能白白的浪費在提高局部的阻力上。

此外，因為從發(fā)電機額定的發(fā)電負荷到汽輪機輸出功率、拖動風機電動機額定的功率、風機的風量、鍋爐的蒸汽量，每一步均存在設(shè)計裕量。所以即使有足夠的煤氣量能使發(fā)電機滿負荷的運行，同時也需要適當?shù)恼{(diào)節(jié)擋風板來滿足鍋爐對于風量的需求。至此不難發(fā)現(xiàn)煤氣發(fā)電廠鍋爐風機正常運行時均需要進行調(diào)節(jié)風量，這樣就有必要采取合適的電動機的調(diào)速方式，促使風機節(jié)能可以有效的運行。

2 采取鍋爐風機調(diào)速節(jié)能運行原則

選取鍋爐風機調(diào)速的方式要從技術(shù)性、經(jīng)濟性、安全性這三個方面進行綜合的考慮。

2.1技術(shù)性

技術(shù)性指的是調(diào)速的方式是否選用先進技術(shù)，安全性經(jīng)濟型、安全性、技術(shù)性之間是互相關(guān)聯(lián)的，只有選用先進技術(shù)才可以確保調(diào)速產(chǎn)品的節(jié)電效果與安全性。

2.2經(jīng)濟性調(diào)速產(chǎn)品經(jīng)濟性主要有以下兩個方面：①設(shè)備造價

處于滿足風機的調(diào)速性能等需求的前提下，要選取設(shè)備造價較為低廉調(diào)速的方式，來減少設(shè)備投資的回收期。

②節(jié)點效果

電動機調(diào)速的方式主要分為耗能型調(diào)速與高效調(diào)速方式，選用現(xiàn)代的電力電子技術(shù)高壓變頻的調(diào)速與內(nèi)反饋串級調(diào)速均屬于耗能型的調(diào)速方式。電磁調(diào)速、液力耦合器調(diào)速等屬于耗能型的調(diào)速方式，常規(guī)負荷變化的范圍內(nèi)，通常耗能型的調(diào)速方式和高效的調(diào)速方式節(jié)電的效果之間相差大約50%。

2.3安全性

鍋爐風機為安全運行發(fā)電機組中較為重要的一個環(huán)節(jié)。選用鍋爐風機的調(diào)速方式一定要將安全性作為前提，調(diào)速產(chǎn)品安全性一般包括被動安全性與主動安全性。

被動安全性指的是當運行調(diào)速產(chǎn)品的環(huán)境出現(xiàn)故障時，一定要有預(yù)備的措施來保障發(fā)電機與鍋爐正常運行而沒有停機等事故的產(chǎn)生。主動安全性指的是怎樣采用合理先進的生產(chǎn)工藝、優(yōu)質(zhì)的元器件、合理先進的技術(shù)方案來確保調(diào)速產(chǎn)品運行的安全性。

3 優(yōu)化利用煤氣的方法

優(yōu)化鋼鐵企業(yè)使用煤氣，要按照企業(yè)煤氣的特點及品種與企業(yè)現(xiàn)有的用氣設(shè)備，綜合系統(tǒng)的分析各項要素，各個環(huán)節(jié)緊密配合，盡量達到最佳的使用煤氣熱值，最少的放散目標。

式中，μi（x）表示第i等級的隸屬度函數(shù)，x表示各個指標的模糊量值。δi＝（ai＋bi）／2，ai，bi 為第i個等級的量化區(qū)間。

3.1鋼鐵企業(yè)煤氣利用的現(xiàn)狀及特點

①焦爐煤氣：又稱為焦爐氣，是用幾種不同的煙煤制成的煉焦用煤。處于煉焦爐中進行高溫干餾之后，在產(chǎn)出焦油與焦炭產(chǎn)品同時產(chǎn)生的可燃性氣體，屬于煉焦工業(yè)副產(chǎn)品。焦爐氣主要的成分為可燃成分：CO、CH4、H2、包括兩個以上的C不飽和烴以及不可燃成分：N2、O2、CO2等，其中H2的含量相對來說偏高，通常是17599-18866KJ/m3。焦爐煤氣為煤氣使用價值中相對高的煤氣，鋼廠上一直是放散率較低的。由于其熱值偏高。主要用于鍋爐用氣、市煤氣公司用氣、福利區(qū)職工的生活用氣，供混合煤氣氣源用氣。

②高爐煤氣：是高爐煉鐵副產(chǎn)品,其主要的成分為CH4、H2、N2、CO2、CO等，因為其毒性偏高。高爐煤氣的熱值與成分和高爐所煉生鐵品種與冶煉的工藝、所用燃料相關(guān)。目前煉鐵生產(chǎn)所選用的是先進的生產(chǎn)工藝，雖然在提高勞動生產(chǎn)率的同時也降低了耗能，，卻將生產(chǎn)的高爐煤氣的熱值降低（通常為3000-3800kJ/m3）,提高了使用難度。使高爐煤氣中N2、CO2不斷增加，繼而造成混合氣體升溫速度變慢，燃燒的穩(wěn)定性不好，溫度不高。高爐煤氣通常用于焦爐煤氣、蒸汽鍋爐、焦爐、高爐熱風爐混合之后用于軋鋼熱爐。

③轉(zhuǎn)爐煤氣：是處于轉(zhuǎn)爐煉鋼的階段，鐵水中碳處于高溫下與吸入的O2生成CO與少量的CO2混合型氣體。轉(zhuǎn)爐煤氣通常包括H2、N2、CO2、CO、微量O2，由于包括大量的一氧化碳，導致毒性較大。轉(zhuǎn)爐煤氣發(fā)生量處于一個冶煉的階段尚不均衡，其成分也有相應(yīng)的變化。而轉(zhuǎn)爐煤氣相比于焦爐煤氣與高爐煤氣的產(chǎn)率來說較低，供混合煤氣的氣源使用。

④混合煤氣：混合煤氣的熱值取決于焦爐煤氣與高爐混合的比例，高爐煤氣和焦爐煤氣混合的比例高，熱值就高，反之就低。

3.2合理的分配煤氣資源

由于煤氣資源受到原料結(jié)構(gòu)、煤種配比等影響，高爐、轉(zhuǎn)爐、焦爐煤氣熱值處于可控制的范圍之內(nèi)波動，根據(jù)煤氣的結(jié)構(gòu)與煤氣熱值的調(diào)整要求，按照煤氣工藝與種類來劃分，合理利用煤氣資源應(yīng)遵循以下標準：

②焦爐煤氣的產(chǎn)量相對來說較為穩(wěn)定，各項參數(shù)的波動較小、毒性小、熱值高，通常用作熱值需求高的設(shè)施上，像燒結(jié)點火爐等，也可以與轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣混合后供軋鋼等用戶。

③轉(zhuǎn)爐煤氣要優(yōu)先煉鋼的工序自用，也可借助改造燃燒器，提升烘烤的效率。此外，轉(zhuǎn)爐煤氣特點為含硫量較低，石灰焙燒有助于減少石灰含硫量，為鋼鐵單位使用轉(zhuǎn)爐煤氣最佳的用戶。

3.3充分的使用富裕的煤氣

選用先進的節(jié)能技術(shù)，盡可能多多的回收副產(chǎn)煤氣，像高爐煤氣的干法除塵技術(shù)、煉焦煤的調(diào)濕技術(shù)等能夠明顯的增加煤氣的回收量，選用連鑄連軋、熱送熱裝等新型的技術(shù)增加鋼柸入爐的溫度，伴隨鋼柸的顯熱回收量增多，加熱爐單位煤氣的消耗量明顯的降低。

3.4平衡煤氣資源、加強煤氣的調(diào)度

伴隨優(yōu)化技術(shù)、控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速的發(fā)展，鋼鐵廠的能源管理中心功能早已無法簡單的定位于能源介質(zhì)的監(jiān)控與報警、潮流顯示、數(shù)據(jù)采集功能上。要針對大型的鋼鐵廠的能源系統(tǒng)，尤其是煤氣系統(tǒng)運行的特點，開發(fā)優(yōu)化管理煤氣的煤氣柜、數(shù)學模型和自備電廠燃料供應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)學模型，構(gòu)建以優(yōu)化調(diào)度、分析決策、預(yù)測、監(jiān)控等功能何為一體進行實時的監(jiān)控與信息管理系統(tǒng)。

總結(jié)

鋼鐵聯(lián)合企業(yè)優(yōu)化利用煤氣是實施降耗節(jié)能工作的核心關(guān)鍵，對于提升我國的鋼鐵企業(yè)參與國際環(huán)境競爭力與改善社會環(huán)境都有著現(xiàn)實意義。按照鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)特點，借助構(gòu)建合理進行分配煤氣資源，充分的利用富裕的煤氣，提高煤氣的調(diào)度等方式，利用好各種副產(chǎn)煤氣，將煤氣的放散率減到最低。

[1]張勇、金玉群.探討火電廠鍋爐風機調(diào)速節(jié)能運行[B].江西，江西貴溪發(fā)電有限責任公司，2014（04）：77

[2]熊超.鋼鐵企業(yè)煤氣系統(tǒng)節(jié)能探討[A].冶金經(jīng)濟與管理，2010（04）：13

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1007-6344（2017）05-0138-01