現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)節(jié)能型重構(gòu)與優(yōu)化研究

唐京瑞 重慶化工職業(yè)學(xué)院

鋼鐵廠電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括外部電網(wǎng)購(gòu)電、內(nèi)部余能余熱自發(fā)電、總降壓站及各車間變、配電所等。隨著以電能形式回收余能的設(shè)備和技術(shù)的完善，鋼鐵廠電力系統(tǒng)通過(guò)重新優(yōu)化構(gòu)建節(jié)能型系統(tǒng)來(lái)緩解外部電力供應(yīng)緊張，在節(jié)約電力成本方面具有較大潛力。鋼鐵企業(yè)節(jié)電一方面是從電氣設(shè)備裝置入手，研究節(jié)電技術(shù)和產(chǎn)品。另一方面則是電氣設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行，即從管理的角度探討節(jié)電的方式與方法。利用企業(yè)內(nèi)部自備電廠二次能源的轉(zhuǎn)換和利用以及企業(yè)能源動(dòng)力中心建設(shè)都需要從能源系統(tǒng)整體出發(fā)尋找最優(yōu)規(guī)劃方案。

1 余熱余能發(fā)電的方式與回收

大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中存在許多可回收利用的余熱余能用于自發(fā)電，主要方式包括煉焦過(guò)程中干熄焦鍋爐與發(fā)電裝置（CDQ），煉鐵環(huán)節(jié)利用高爐爐頂余壓建設(shè)TRT發(fā)電裝置，以及燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱點(diǎn)裝置（CCPP）。以重慶鋼鐵為例，重鋼長(zhǎng)壽新區(qū)6座60孔6米焦?fàn)t均采用新型的干熄焦工藝，每小時(shí)節(jié)水達(dá)到135立方米，年回收蒸汽130萬(wàn)噸，折合標(biāo)煤15.7萬(wàn)噸。利用TRT發(fā)電設(shè)備分別裝設(shè)了TRT發(fā)電，新建的4#高爐，也預(yù)設(shè)有4#TRT自發(fā)電廠。據(jù)統(tǒng)計(jì)燃料作業(yè)區(qū)3臺(tái)TRT發(fā)電機(jī)發(fā)電總量達(dá)到2264.19萬(wàn)千瓦時(shí)，同時(shí)利用燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱點(diǎn)裝置（CCPP），熱力作業(yè)區(qū)2號(hào)余熱發(fā)電量屢創(chuàng)新高，分別達(dá)到17.9千瓦時(shí)、17千瓦時(shí)和16.9千瓦時(shí)，噸鋼發(fā)電節(jié)約成本9元，達(dá)到國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)水平。

2 電力系統(tǒng)及其節(jié)能型重構(gòu)與優(yōu)化

2.1 鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)設(shè)施基礎(chǔ)現(xiàn)狀

我國(guó)大多數(shù)鋼鐵企業(yè)建成年代較久，在不斷引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)及擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展過(guò)程中，往往只注重了產(chǎn)品及工藝設(shè)備技術(shù)的改進(jìn)，卻忽視了能源電力公輔設(shè)施的建設(shè)，導(dǎo)致內(nèi)部電力供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理。隨著技術(shù)的發(fā)展和規(guī)模的擴(kuò)大，鋼鐵廠內(nèi)部電力系統(tǒng)自供電能力挖掘不夠，外購(gòu)電比例過(guò)高以及供電電壓等級(jí)過(guò)低，層次過(guò)多等問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。

伴隨著原材料鐵礦石價(jià)格上漲，鋼鐵需求量降低，客觀上這就需要鋼鐵企業(yè)自身提高生產(chǎn)技術(shù)，優(yōu)化內(nèi)部資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排降低成本。其中增加企業(yè)自發(fā)電，優(yōu)化電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，挖掘節(jié)電方法在節(jié)能減排中具有很大潛力。

2.2 鋼鐵廠電力系統(tǒng)節(jié)能型重構(gòu)模式

實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)的電力系統(tǒng)節(jié)能重構(gòu)及優(yōu)化，首先要按照調(diào)整當(dāng)前電力系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、優(yōu)化管理政策，在更新改造工藝設(shè)備的同時(shí)實(shí)現(xiàn)工廠電力基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)建，實(shí)現(xiàn)供配電規(guī)模大型化，提高總降進(jìn)線電壓等級(jí)，減少中間電壓等級(jí)，對(duì)于年產(chǎn)300萬(wàn)噸及以上的鋼鐵企業(yè)的進(jìn)線電壓應(yīng)當(dāng)從110KV提高到220KV；并采用SCADA自動(dòng)化調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)投入以穩(wěn)定運(yùn)行等方式節(jié)約電能；其次，利用余熱余能建設(shè)各類自發(fā)電機(jī)組并優(yōu)化自發(fā)電并網(wǎng)方式，增加自發(fā)電比例，減少外部購(gòu)電等方式。第三，加強(qiáng)節(jié)電節(jié)能制度建設(shè)與管理。

因此，在通過(guò)提高電源進(jìn)線電壓等級(jí)和變配電設(shè)備大型化的基礎(chǔ)上，減少中間配電環(huán)節(jié)，提高設(shè)備工作效率，鋼鐵廠電力系統(tǒng)重構(gòu)模式的核心是通過(guò)采用余熱余能發(fā)電回收電能的方式并進(jìn)行合理并網(wǎng)，這種重構(gòu)模式在我國(guó)年產(chǎn)粗鋼近7億噸，有數(shù)百家鋼鐵廠的鋼鐵大國(guó)具有廣闊的應(yīng)用空間和可觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

3 鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)重構(gòu)案例應(yīng)用實(shí)踐

2011 年，重慶鋼鐵通過(guò)發(fā)展自身優(yōu)勢(shì)，節(jié)能減排，在利用余熱余能上先后新建了1#余熱發(fā)電，2#余熱發(fā)電，1#CDQ，2#CDQ，1#TRT，2#TRT，3#TRT 和 1座 CCPP自發(fā)電 廠。在電壓等級(jí)上擴(kuò)建了220KV的變電站，很大程度上提高了廠區(qū)供電能力和可靠性。同時(shí)，重鋼220KV該總降出線直接只分配了有兩個(gè)電壓水平，即110KV和35KV，減少了中間配電環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)2011年1月份，重鋼新區(qū)自發(fā)電量比例為28.37%，2月份為38.49%，6月份重鋼自發(fā)電1億度，當(dāng)月自發(fā)電占總用電量的63%。而2016上半年，新區(qū)自發(fā)電率已達(dá)到63.34%。一系列發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的新技術(shù)、新工藝實(shí)施后，重慶鋼鐵噸鋼綜合能耗在600kgce/t以下，每年發(fā)電量可達(dá)17億KWH、可減少消耗天然氣5億立方米，居全國(guó)先進(jìn)水平。

重鋼CCPP-CDQ項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)發(fā)電約13.5億千瓦時(shí)，算上重鋼自有的發(fā)電機(jī)組，預(yù)計(jì)重鋼新區(qū)利用生產(chǎn)余熱的發(fā)電量全年達(dá)到16-17億千瓦時(shí)。目前，重鋼集團(tuán)自發(fā)電比例預(yù)計(jì)在70%以上，自發(fā)電量達(dá)到3346.74萬(wàn)千瓦時(shí)，創(chuàng)下月自發(fā)電量歷史新高。

[1]孫浩，涂序彥.鋼鐵廠電力系統(tǒng)的節(jié)能型重鋼研究[J].節(jié)能，2006(2):13-14

[2]程寶芳，李賀昌.大型鋼鐵廠電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)踐[J].冶金動(dòng)力，2016(8):55-56