南鋼壓縮空氣系統(tǒng)全流程再造的實踐

（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司制氧廠，江蘇南京 210035）

引言

壓縮空氣作為昂貴的二次能源在鋼鐵企業(yè)使用很多，而空壓機作為高耗能設備，是一種運行成本遠遠大于初期購置成本的特殊動力設備，其耗電量占整個空壓站系統(tǒng)用電的95%，占鋼廠電力消耗4%以上，是名副其實的耗電大戶。隨著節(jié)能減排要求越來越高，對壓縮空氣系統(tǒng)的科學管理顯得日益重要。重視和改善壓縮空氣系統(tǒng)的宏觀管理，并積極規(guī)劃高效的壓縮空氣系統(tǒng)，通過節(jié)能降耗來強化企業(yè)競爭能力，實現(xiàn)企業(yè)效益最大化，已成為刻不容緩的任務。

1 空壓站的歷史沿革

自南鋼1958 年建廠以來直到2006 年，空壓站作為各生產廠的輔助單元，主要保證生產一線能用上氣就行，空壓站的能耗沒有得到充分重視。從原料、煉鐵、煉鋼到軋鋼，每個分廠都有自己獨立的空壓站，燃料供應廠甚至一個廠有3個空壓站，全公司共有13個小型空壓站，見表1。

壓縮空氣的生產、維修由各分廠獨立管理，空壓站規(guī)模小。最小的空壓站只有一臺機器，多數(shù)配置4～8臺機器，機器老舊，以立式活塞機和噴油螺桿機為主。由于各二級分廠以鐵和鋼為主專業(yè)，沒有壓縮空氣專業(yè)技術人員，現(xiàn)場操作和維護跟不上，空壓機維護缺失情況非常嚴重，設備的故障很難做到及時發(fā)現(xiàn)和檢修，疑難問題又得不到專業(yè)解決方案。空壓站普遍存在以下問題：設備老舊，老式活塞機和噴油螺桿，配用電機多為高能耗電機，產氣能效低；跑冒滴漏嚴重，機房管道采用絲牙、活結連接方式，部分采用軟管連接，疏水采用直排方式，密封漏氣得不到徹底處理；運行效率低下，達不到額定出力的機器也在運轉，部分機器一直在空轉也未及時發(fā)現(xiàn)；故障率高，十年以上的有油螺桿普遍還在使用，機頭燒壞、電機故障問題很頻繁，經常由于維修費用過高得不到修復等。最主要問題是各分廠空壓站普遍供氣不足影響生產情況時常出現(xiàn)，部分分廠采用中壓氮氣補充空壓氣的方式，連帶氮氣供應短缺，矛盾越來越突出。

表1 全公司各分廠空壓站配置情況表

2003 年中厚板卷廠在南鋼西區(qū)建設，新建2 臺120 t 轉爐和2 條連鑄機配套軋鋼生產線，配套建設了公司1號空壓站。

2 嘗試進行局部優(yōu)化，形成局部區(qū)域供氣方式

2010 年中板廠由于空壓機故障多，氣不夠用，壓縮空氣對軋機生產影響次數(shù)越來越多，中板廠又是公司創(chuàng)效大戶，對公司整體影響很大。中板廠7臺老式活塞式空壓機儲氣罐底部排出又是油又是水，無后處理設施，對軋機生產影響很大。在不得已的情況下，公司決定由其旁邊的制氧廠1 號空壓站供氣，利用其備用機能力，修建了800 m 管道。由于配置的是大容量無油離心式空壓機配套壓縮熱吸附式后處理裝置，區(qū)域集中供氣后，不帶水不帶油，供氣非常穩(wěn)定，故障率大幅度降低，受到了用戶好評。

在線流量計顯示中板廠用量僅有4300 m3∕h，原來中板廠7臺空壓機銘牌產氣量16800 m3∕h，說明原來機器效率只有制氧廠1 號空壓站的25%。此次改造案例，有力地說明了各二級分廠空壓站作為他們的輔助單元，存在極大的浪費現(xiàn)象。

2005 年中厚板卷廠建設3 號轉爐和連鑄機，由于1 號空壓站機房沒有擴建位置，在旁邊200 m 位置建設了2 號空壓站。2010 年西區(qū)新建的寬板廠，也就近接入了2號空壓站，形成以西區(qū)1號2號空壓站為中心的集中供氣。

2011 年開始1000 萬t 升級改造項目，拆除了原來二鐵廠300 m3高爐5座，建設1800 m3高爐2座，二煉鋼廠拆除30 t 轉爐3 座建設120 t 轉爐3 座，二燒結廠拆除36 m2燒結機重建220 m2燒結機，為此都要新建空壓站，有了中板廠空壓站區(qū)域集中供氣改造的成功案例，新區(qū)的壓縮空氣供應決定采用區(qū)域集中供氣方式。在老5 萬m3煤氣柜拆除原址新建3號空壓站，共配置8 臺ZH15000-6 型進口大型無油空壓機，后處理配置4 臺500 m3∕min 處理能力的微氣耗壓縮熱吸附式干燥機，項目于2012 年10 月建成投產，供應公司二鐵廠、二煉鋼廠、二燒結廠、新中棒廠等用戶，實現(xiàn)了公司東區(qū)區(qū)域集中供氣。

3 號空壓站投用后，地理位置最近的老棒材廠和中型廠，就近接入，在公司東區(qū)形成了以3號空壓站為中心的區(qū)域供氣方式。

3 全公司范圍內壓縮空氣全流程再造優(yōu)化

東區(qū)現(xiàn)有3號空壓站1 座，設置有8 臺15000 m3∕h 空壓機，設計運行情況為開6 備2，實際開4 備4，此空壓站現(xiàn)負責東區(qū)二鐵廠、新二煉鋼、二燒結、中棒及中型廠的壓縮空氣供應，供應壓縮空氣量為60000 m3∕h，空壓站剩余產能為30000 m3∕h。

西區(qū)現(xiàn)有1#、2#兩座空壓站，共設置有7 臺15000 m3∕h 空壓機和4 臺10000 m3∕h 空壓機，設計運行情況為開5 臺15000 m3∕h 及4 臺10000 m3∕h 空壓機，備用2 臺15000 m3∕h 空壓機，實際共有4 臺15000 m3∕h 空壓機和1 臺10000 m3∕h 空壓機正常運行，供應中厚板、寬板和中板，供應量為70000 m3∕h，空壓站剩余產能為45000 m3∕h。同時西區(qū)電爐廠、高線廠均自配空壓站，每組空壓站能力為12000 m3∕h。

公司南部區(qū)域現(xiàn)有一鐵廠空壓站，此空壓站負責一鐵廠3 座高爐、360 m2燒結、180 m2燒結的壓縮空氣供應。同時在該區(qū)域燃料供應廠自身有空壓站，空壓站能力為12000 m3∕h。現(xiàn)有壓縮空氣平衡表見表2。

表2 南鋼全廠壓縮空氣管網(wǎng)改造平衡表

東區(qū)3號空壓站有30000 m3∕h的壓縮空氣容量富余；西區(qū)1 號、2 號空壓站有45000 m3∕h 富余；一鐵廠空壓站由于運行年限長，維護欠缺，故障率增高，機頭和電機燒壞多臺，無法滿足生產保供需要，嚴重影響高爐生產，時常依靠摻入中壓氮氣補充來保產，急需解決供氣難題。

為了充分發(fā)揮東區(qū)3 號空壓站和西區(qū)1 號、2 號空壓站的設備能力，節(jié)約設備維護成本及運行成本，需對全公司壓縮空氣管網(wǎng)進行改造。將東、西區(qū)富余的壓縮空氣送至南部區(qū)域，關閉一鐵廠空壓站及各分廠自帶的空壓站，同時將東、西區(qū)壓縮空氣管網(wǎng)連通，進行全公司壓縮空氣管網(wǎng)的統(tǒng)一管理改造。

(1)東區(qū)3號空壓站至一鐵廠空壓站壓縮空氣管道。

在3號空壓站內接出一DN400 壓縮空氣管道，沿鋼鐵大道經中型廠、二鐵廠、球團廠、一鐵廠空壓站接口處。管道全程約1550 m，在3號空壓站起點處設置有流量計量裝置。

2015年完成此部分管道連接，一鐵廠26臺噴油螺桿退出運行，由3號空壓站開機保供，3號空壓站僅增開2臺機器。此部分每年節(jié)約運行成本908萬元，減少維修費330 萬元，效益非?？捎^，更重要的是有力地保證了高爐設備穩(wěn)定運行。

(2)西區(qū)1 號、2 號空壓站至電爐廠、高線廠壓縮空氣管道。

將西區(qū)1 號、2 號空壓站的現(xiàn)有DN400 連通管進行改造抽頭后，沿DN4700 混合煤氣管廊－中厚板卷廠混合煤氣管－高線廠混合煤氣分出一支管后變徑為DN250管道送高線廠。

沿至石灰車間的混合煤氣管廊架設至電爐廠空壓站接口處，與送電爐廠壓縮空氣總管相接。

DN400 壓縮空氣管道長約1500 m。在進入電爐廠及高線廠前的壓縮空氣管道上均設置流量計遠傳。

2017年5月投用，每年節(jié)約費用800萬元。

(3)東、西區(qū)壓縮空氣連通管道及送燃料供應廠壓縮空氣管道。

從中型廠丁字路口—20 萬m3煤氣柜—鋼焦西路延伸—2號空壓站預留接口，此為東西區(qū)連通管，全長2470 m。

在20萬m3煤氣柜預留口處，借用利舊的低壓氮氣管道至南區(qū)燃料供應處燃料供應廠接口處，長度1245 m。此部分2018 年投用，每年節(jié)約費用100萬元。

至此，全公司空壓氣全流程再造實施完畢，由各分廠孤島運行的小空壓站演變成高效聯(lián)網(wǎng)的大空壓站集中高效供氣的模式，徹底改變了各分廠自備空壓站設備老舊、跑冒滴漏、故障率高、設備空轉、產氣量不足等問題，實現(xiàn)了安全高效保供。

4 結束語

南鋼制氧廠對原空壓氣系統(tǒng)進行全流程再造和工藝改造，打破原孤島運行狀況，最終形成集中供氣模式，既提升了壓縮空氣保供能力又大幅度降低了運行檢修費用。