限電背景下熱軋產(chǎn)線節(jié)電技術(shù)研究

黃 爽，楊孝鶴，高文剛

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司 熱軋作業(yè)部，河北 唐山 063200）

綠色低碳是企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要基石，更是國有企業(yè)履行社會責(zé)任，踐行國企擔(dān)當(dāng)?shù)闹匾w現(xiàn)。近年來，全球能源供應(yīng)緊張，面臨著巨大的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，需要秉承環(huán)保理念，倡導(dǎo)低碳生活，節(jié)約用電，從你我做起。在鋼鐵企業(yè)中積極有序地推進節(jié)電技術(shù)與管理對提高企業(yè)的節(jié)能水平尤為重要[1]。鋼鐵企業(yè)節(jié)電，一方面需要從電氣裝備配置入手，研究節(jié)電技術(shù)和產(chǎn)品，另一方面則是設(shè)備的優(yōu)化運行，即從管理的角度探討節(jié)電方式方法。傳統(tǒng)的節(jié)電方法和渠道已經(jīng)在鋼鐵企業(yè)廣泛采用，并取得一定成效。在此基礎(chǔ)上鋼鐵企業(yè)如何采取新的舉措，開辟新的節(jié)電渠道，挖掘節(jié)電潛力，成了企業(yè)當(dāng)務(wù)之急[1]。

繼2020 年12 月浙江、湖南等地發(fā)生了近年來較為少見的限電現(xiàn)象后，2021 年我國又出現(xiàn)了更大范圍的限電現(xiàn)象[2]。第一輪限電自5 月開始，出現(xiàn)在云南、廣東等部分南方省份，引發(fā)工業(yè)企業(yè)限產(chǎn)；第二輪限電于9 月開始，波及全國大量省市，規(guī)模更大、影響更嚴(yán)重[3]。受煤價大幅上漲影響，冀北區(qū)域發(fā)電廠發(fā)電水平降低，發(fā)電不足導(dǎo)致唐山地區(qū)用電緊張，為確保唐山地區(qū)電網(wǎng)用電安全，避免因發(fā)供電負(fù)荷不平衡導(dǎo)致系統(tǒng)性大停電風(fēng)險，9 月份唐山供電公司下發(fā)了限電要求。

1 鋼廠供電系統(tǒng)分析

9 月下旬，唐山地區(qū)大部分鋼企收到限電錯峰生產(chǎn)通知，大部分鋼企執(zhí)行30%~40%的限電政策，對部分鋼廠軋線生產(chǎn)影響較大。某鋼廠平均用電負(fù)荷1 180 MW，每天用電2 800 萬kW·h 以上，由于熱軋、鋼軋及LF 爐等沖擊負(fù)荷影響，用電負(fù)荷短時可達(dá)1 400 MW。公司總發(fā)電負(fù)荷約960 MW，自供電率約81%，從電網(wǎng)外購電負(fù)荷約20 萬kW 左右，平均每天外購電量500 萬kW·h左右?；景凑胀赓忞姷?0%~30%進行限電（由于用電變動情況，電網(wǎng)需要根據(jù)前一天的用電情況制定第二天的限電要求）。

為確保地區(qū)電網(wǎng)的系統(tǒng)安全，鋼廠必須履行用電用戶的職責(zé)嚴(yán)格按照電網(wǎng)要求進行限電工作，降低從電網(wǎng)的外購電負(fù)荷，在某公司發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到最大出力的情況下，只能從用電系統(tǒng)考慮降低用電負(fù)荷，盡量減少對正常生產(chǎn)及產(chǎn)量計劃的影響，優(yōu)先安排產(chǎn)能富余的工序停機。

2 熱軋廠節(jié)電措施

2.1 錯峰生產(chǎn)

積極響應(yīng)公司錯峰用電工作要求，采取錯峰停機、品種錯峰2 項主要措施[4]。

2.1.1 錯峰停機

針對錯峰停機，優(yōu)化工序檢修計劃，把各類檢修及停機安排在9：00-22：00。限電期間，停機期間嚴(yán)格落實停機期間節(jié)能措施要求，做到設(shè)備可停盡停。各季節(jié)用電尖段、峰段、平段、谷段示意圖如圖1 所示。

圖1 錯峰用電示意圖

2.1.2 品種錯峰

針對品種錯峰，借助智慧化能源管理系統(tǒng)，梳理各產(chǎn)線所生產(chǎn)鋼種大類耗電量，用于指導(dǎo)排產(chǎn)。將小時耗電量高的品種、規(guī)格安排在23：00-次日6：00，將小時耗電量低的品種、規(guī)格安排在7：00-21：00。某熱軋廠各鋼種電耗如圖2 所示，某熱軋廠各鋼種規(guī)格小時耗電量見表1。

圖2 某熱軋廠各鋼種電耗

表1 某熱軋廠鋼種規(guī)格小時耗電量

2.2 技術(shù)節(jié)電

2.2.1 生產(chǎn)工藝技術(shù)節(jié)電

在二級控制系統(tǒng)的粗軋模型中調(diào)整定寬壓力機啟動條件，在原有啟動條件基礎(chǔ)上增加10 mm，減少定寬機使用，定寬壓力機投入率可降低1.6%，日節(jié)電量650 kW·h[5]。

在滿足軋線生產(chǎn)節(jié)奏的情況下，停用1 臺卷取機，投用2 臺卷取機生產(chǎn)，日節(jié)電量9 000 kW·h。

2.2.2 冷卻風(fēng)機減量運行

定寬壓力機主電機冷卻器風(fēng)機減1 臺運行。冷卻器配套2 臺風(fēng)機電機，兩臺風(fēng)機全啟用時電機定子溫度約45℃。經(jīng)試驗證實只啟用1 臺風(fēng)機時，電機定子溫度仍為45℃左右，完全滿足電機溫升要求，日節(jié)電量444 kW·h。

粗軋R1 上主電機冷卻器風(fēng)機、粗軋R1 下主電機冷卻器風(fēng)機、粗軋R2 上主電機冷卻器風(fēng)機、粗軋R2 下主電機冷卻器風(fēng)機各減2 臺運行[6]。各主電機共配套1 臺冷卻器，每臺冷卻器配套6 臺風(fēng)機電機。6 臺風(fēng)機全啟用時電機定子溫度約50℃。經(jīng)試驗證實只啟用4 臺風(fēng)機時，電機定子溫度仍為50℃左右，完全滿足電機溫升要求。合計日節(jié)電量5 760 kW·h。

精軋F1-F7 各主電機冷卻器風(fēng)機都減1 臺運行。各主電機都配套1 臺冷卻器，每臺冷卻器配套4 臺風(fēng)機電機[7]。4 臺風(fēng)機全啟用時電機定子溫度約50℃。經(jīng)試驗證實只啟用3 臺風(fēng)機時，電機定子溫度仍為50℃左右，完全滿足電機溫升要求。合計日節(jié)電量3 108 kW·h。

2.2.3 檢修期間節(jié)電技術(shù)

對于水處理系統(tǒng)，濁環(huán)高壓泵、磁盤提升泵、旋流井提升泵，在每次檢修軋線要求供水后，啟動2 臺高壓泵（正常啟3 臺），剩余1 臺高壓泵軋線啟車前15 min 啟泵[8]。合計每次檢修節(jié)電量4 000 kW·h。

對于液壓系統(tǒng)，主泵檢修開始后2 h 完成減泵，而后按照檢修預(yù)排節(jié)點停其他泵組。全部停泵情況，按照檢修預(yù)排節(jié)點啟泵；未全部停泵情況，啟車前1 h 恢復(fù)正常運行泵組數(shù)量。對于循環(huán)泵，24 h 及以上檢修，主泵全部停泵后0.1 h 完成停泵，主泵啟泵前4 h 啟泵。

對于稀油潤滑系統(tǒng)，用戶設(shè)備停車后1 h 完成工作泵停泵，用戶設(shè)備起車前3 h 起泵。對于存在循環(huán)加熱系統(tǒng)的循環(huán)加熱泵：6-8 月份工泵全部停泵后0.1 h 完成停泵，工作泵啟泵前4 h 啟泵，其他月份不停。

對于油膜潤滑系統(tǒng)，產(chǎn)線停車后1 h 完成工作泵停泵，起車前3 h 起泵；對存在循環(huán)加熱系統(tǒng)的循環(huán)加熱泵：6-8 月份工泵全部停泵后0.1 h 完成停泵，工作泵啟泵前4 h 啟泵，其他月份不停。對于主電機潤滑系統(tǒng)，主電機停車后1 h 完成高壓泵停泵，主電機起車前2 h 起泵，11、12 月份不停；高壓泵停泵后0.1 h 完成低壓泵停泵，高壓泵起泵前0.1 h 起低壓泵。

2.2.4 智能照明改造節(jié)電

在綠色節(jié)能的大背景下，照明系統(tǒng)節(jié)能也是一項重要節(jié)能措施。針對新形勢下工業(yè)用燈的控制特點，以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能控制為背景的智能照明控制系統(tǒng)能夠解決智能化需求。智能照明是指利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、有線/無線通信技術(shù)、電力載波通信技術(shù)、嵌入式計算機智能化信息處理，以及節(jié)能控制等技術(shù)組成的分布式照明控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制[9-10]。熱軋廠房區(qū)域照明絕大多數(shù)燈具以400 W 金鹵燈為主，使用年限較長，現(xiàn)場環(huán)境潮濕、濕度大、且各區(qū)域均存在燈具腐蝕老化的情況，造成工作面亮度不夠，給現(xiàn)場工作人員帶來一定的安全隱患。根據(jù)國標(biāo)GB 50034—2013《建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：軋鋼廠房平均照度應(yīng)不低于150 Lx，熱軋兩線廠房照度低于該值。將廠房內(nèi)400 W 金鹵燈更換為LED 高頂燈。在地下室、廁所等區(qū)域安裝感應(yīng)照明，延時關(guān)閉時間可調(diào)[11-12]。照明感應(yīng)示例及熱軋地下室實例圖如圖3 所示。

圖3 照明感應(yīng)示例及熱軋地下室實例圖

2.2.5 變頻設(shè)備優(yōu)化

優(yōu)化用電設(shè)備的運行過程，在滿足工藝需要的前提下，及時調(diào)整運行頻率，避免頻率長期不調(diào)整的情況，充分發(fā)揮變頻設(shè)備的節(jié)電潛力。以換輥期間濁環(huán)泵組運行模式優(yōu)化為例，濁環(huán)高壓泵組正常生產(chǎn)開4 臺泵，備用4臺泵；濁環(huán)低壓泵組正常生產(chǎn)開2 臺泵，備用2 臺泵，系統(tǒng)有1 臺變頻泵用于水量調(diào)節(jié)。在軋線換輥期間，上述泵組可以減少供水量。對換輥期間兩線濁環(huán)水系統(tǒng)運行模式優(yōu)化，從主線到水處理放信號線，結(jié)合換輥情況，組織編制程序，實現(xiàn)濁環(huán)泵組變頻泵換輥期間自動降頻功能。正常情況下，按照每天換輥8 次，每次換輥時長為10 min，根據(jù)實際情況換輥期間高壓變頻泵運行頻率由47 Hz 調(diào)整至35 Hz，低壓變頻泵運行頻率由45 Hz 調(diào)整至40 Hz，換輥結(jié)束前恢復(fù)運行。

3 結(jié)束語

綜上所述，在限電背景下熱軋廠要堅持度電必爭，做好錯峰停機、品種錯峰的錯峰生產(chǎn)，技術(shù)層面在工藝技術(shù)節(jié)電、冷卻風(fēng)機減量運行、檢修節(jié)電、智能照明改造、變頻設(shè)備優(yōu)化等方面，挖掘節(jié)電潛力，把節(jié)電工作做到極致。嚴(yán)格執(zhí)行各項節(jié)電措施，加大對各節(jié)電措施的檢查力度，杜絕電能浪費現(xiàn)象。