基于自動化、信息化的小型鋼廠二次能源綜合利用

徐立榮 張龍

摘要：鋼鐵企業(yè)屬于高耗能企業(yè)，二次能源利用率低，二次能源的合理利用將會直接影響著企業(yè)的節(jié)能降耗工作，紅鋼屬中小型鋼廠，能耗相對更高。截止2017年末，煤氣、蒸汽、余熱余能使用情況不理想，二次資源浪費情況明顯。通過信息化、自動化的在二次能源綜合利用上的逐步應(yīng)用探索，紅鋼的余能利用率穩(wěn)步提升，副產(chǎn)煤氣得到有效利用，噸鋼自發(fā)電大跨越提升，噸鋼綜合能耗得到大幅降低。通過信息化、自動化的有效探索實踐，直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3000余萬元，間接產(chǎn)生了良好的社會效益。

關(guān)鍵詞：自動化；信息化；二次能源；高爐余能

紅鋼公司涵蓋原料加工、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼完整工序，目前具備了年產(chǎn)320萬噸燒結(jié)礦、200萬噸鐵、200萬噸鋼、220萬噸材的綜合生產(chǎn)能力。2017年以來，全國鋼鐵行業(yè)在完成去產(chǎn)能任務(wù)的同時，重點推廣了一大批節(jié)能新技術(shù)、新設(shè)施，降低了能源消耗，提升了節(jié)能降耗的水平。作為中小型鋼廠的紅鋼基礎(chǔ)能源管理水平相對較低，二次能源綜合利用率不足，已經(jīng)制約著紅鋼的健康長遠(yuǎn)發(fā)展。通過自動化、信息化的有效探索與實踐將進(jìn)一步提升紅鋼的二次資源綜合利用率，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

一、實施信息化、自動化前存在的問題

實施信息化、自動化探索前，紅鋼高爐余能沒有得到有效利用，內(nèi)部工序煤氣波動較大，煤氣單耗偏高，噸鋼自發(fā)電量低，噸鋼綜合能耗偏高。主要表現(xiàn)為：TRT余壓發(fā)電少、各工序煤氣單耗高、轉(zhuǎn)爐煤氣回收不足、煤氣管網(wǎng)壓力波動大、自發(fā)電廠煤氣需求不足。

二、實施信息化、自動化探索的過程

1、提高高爐TRT余壓利用率

紅鋼三號高爐煤氣發(fā)電機(jī)組是TRT透平機(jī)，長期存在高爐煤氣不能完全通過機(jī)組發(fā)電，造成余壓資源和設(shè)備資源的雙重浪費。經(jīng)過多次討論充分準(zhǔn)備后實施了3#高爐頂壓交由TRT機(jī)組自動控制的試驗。TRT將控制程序中的設(shè)定值修改為比實際設(shè)定值低lOkPa的數(shù)值，TRT靜葉投自動時，減壓閥也投自動，極端情況時，若TRT靜葉全開時還不能降低高爐頂壓，待頂壓上升超過高爐項壓設(shè)定值時高爐減壓閥介入控制，低于設(shè)定值時高爐減壓閥將自動全關(guān)。通過實踐測試，TRT靜葉自動控制頂壓時，高爐頂壓波動在可控范圍，對爐況影響較小，方案可行。通過不斷的控制優(yōu)化，平均小時功率達(dá)到了8160kWh的歷史最好成績。

2、積極推進(jìn)能源管理系統(tǒng)建設(shè)

利用信息化優(yōu)勢推進(jìn)能管系統(tǒng)建設(shè)，通過能管系統(tǒng)就能精確讀取和分析各個工序?qū)崟r和歷史的數(shù)據(jù)。在能管系統(tǒng)中推行多級管理權(quán)限，無論哪一個層級，都能根據(jù)各自權(quán)限，在能管系統(tǒng)里看到相關(guān)的能源介質(zhì)消耗數(shù)據(jù)，既保證了數(shù)據(jù)的保密性，又確保數(shù)據(jù)傳遞的有效性和實時性。

2、煤氣管網(wǎng)壓力平衡

煤氣管理壓力波動主要由三個方面原因造成，一方面是煤氣產(chǎn)生的源頭波動，另外一方面是由煤氣放散系統(tǒng)調(diào)節(jié)不及時造成，其次是由用戶端使用不均衡造成。通過TRT余壓的自動化控制優(yōu)化，煤氣壓力波動范圍進(jìn)一步縮小。再通過自動化的手段對煤氣放散系統(tǒng)梯級放散參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制，煤氣管網(wǎng)壓力波動得到進(jìn)一步的遏制，煤氣管網(wǎng)壓力平穩(wěn)。

3、降低各工序煤氣消耗

高爐煤氣屬煉鐵生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，要想爭取更多的煤氣用來發(fā)電，只能通過管理手段降低各工序的煤氣單耗，通過技術(shù)的手段平衡上下游之間的煤氣，減少不必要的煤氣消耗浪費。基于信息化和自動化的能源管控系統(tǒng)的建設(shè)投入及合理利用，紅鋼煤氣產(chǎn)生輸送及消耗的數(shù)據(jù)可以清晰的呈現(xiàn)在各級管理人員及操作人員的面前，更加方便管理和監(jiān)督檢查，煤氣單耗大幅降低，富余煤氣量進(jìn)一步增加。

4、提升轉(zhuǎn)爐煤氣回收量

轉(zhuǎn)爐煤氣屬于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，相比較高爐煤氣，熱值更高，更加適合高爐熱風(fēng)爐使用。通過不斷的優(yōu)化煤氣回收過程的工藝控制，轉(zhuǎn)爐煤氣回收數(shù)量大幅提升送入高爐熱風(fēng)爐使用置換出更多的高爐煤氣，轉(zhuǎn)爐煤氣的大量使用，既降提高了高爐熱風(fēng)的送風(fēng)溫度，又置換出高爐煤氣供下游用戶使用，高爐煤氣富余量進(jìn)一步擴(kuò)大。

5、增加自各電廠發(fā)電量

通過不斷的優(yōu)化控制，信息化、自動化在二次資源綜合利用的深入探索，大量的高爐煤氣富余，完全具備了增開一臺自各電廠鍋爐的需求，通過進(jìn)一步的優(yōu)化控制，形成從高爐到用戶及自備電廠，全自動化、信息化的溝通交流渠道，自備電廠增開一臺鍋爐發(fā)電的工作順利完成，自各電廠發(fā)電跨越提升。

三、信息化、自動化升級后的效果

1、實現(xiàn)了基礎(chǔ)能源數(shù)據(jù)的精確計量

通過信息化、自動化的持續(xù)推進(jìn)，能源介質(zhì)計量儀表故障率逐步降低，計量精確程度大幅提升，能源計量管理工作水平整體上了一個新的臺階，完全實現(xiàn)了基礎(chǔ)能源數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計量的飛躍。

2、高爐煤氣消耗穩(wěn)步降低，放散率得到有效控制

各工序煤氣消耗指標(biāo)控制都在穩(wěn)步推進(jìn)，煤氣消耗穩(wěn)步降低，放散率得到有效控制，煉鋼通過合理控制鋼包烘烤、合金烘烤，煤氣單耗從最初的129m3下降到85m3左右，降幅高達(dá)44m3，其他工序的煤氣消耗完成情況也較好。

2、3#高爐TRT小時發(fā)電量得到大幅提升

高爐頂壓控制權(quán)交由TRT自動控制，3#TRT的發(fā)電水平大幅提升，當(dāng)月達(dá)到7022kWh的歷史最好成績，目前穩(wěn)定8000kWh。2018年1至12月3#TRT累計平均小時發(fā)電功率達(dá)到了6383kWh，比2017年全年小時發(fā)電功率平均值5207kWh，提高了1176kWh，以后每年將多發(fā)電1030.176萬kWh。

2018年全年自發(fā)電量26182.383萬kwh，占紅鋼總用電量的35.76%，平均每月噸鋼自發(fā)電173.13kWh，對比2017年平均噸鋼自發(fā)電上升了15.06kWh/t，全年共多發(fā)電2314.27萬kWh，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益925.7萬元。通過努力實現(xiàn)2x25MW雙爐雙機(jī)發(fā)電來消耗富余的煤氣，高爐煤氣放散率得到大幅度降低，實現(xiàn)紅鋼公司二次資源最大化利用，紅鋼噸鋼自發(fā)電達(dá)到222.548kWh/噸鋼歷史水平，創(chuàng)下了當(dāng)日發(fā)電量100.272萬kWh的歷史記錄，當(dāng)日自發(fā)電總量占全廠總用電的60.21%。

4、噸鋼綜合能耗穩(wěn)步降低

2018年全年完成噸鋼綜合能耗完成523.4kgce/t，比2017年的559.5kgce/t下降了6.5%，完成情況大幅超預(yù)期，噸鋼綜合能耗再次刷新歷史記錄。

四、結(jié)語

通過自動化、信息化的有效探索與實踐，紅鋼高爐余壓得到有效利用，內(nèi)部工序煤氣壓力穩(wěn)定，煤氣單耗降低，噸鋼自發(fā)電量大幅提升，噸鋼綜合能耗穩(wěn)步降低。