趙全文，劉 虎

（首鋼長鋼公司，山西 長治 046031）

1 前言

電能作為一種優(yōu)質(zhì)的二次能源，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)中必不可少的能源供給之一，而鋼鐵工業(yè)更是電能的消耗大戶。2011年，長鋼公司的電能消耗、電能成本分別占到能源消耗及成本的8%、17%。文章通過對長鋼公司的用電狀況進(jìn)行分析，挖掘出管理節(jié)電、技術(shù)節(jié)電的潛力，可有效降低生產(chǎn)電能的消耗及成本。

2 長鋼供用電基本情況及節(jié)電的潛力

2.1 長鋼供用電結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)

長鋼作為一個(gè)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，平均用電負(fù)荷達(dá)17.5萬kW，最大負(fù)荷達(dá)21萬kW，日用電量在420萬kW·h左右。電力負(fù)荷由地區(qū)電網(wǎng)和公司自備電廠提供，自備電廠發(fā)電機(jī)組總裝機(jī)容量50 MW，包括兩臺(tái)15 MW熱電機(jī)組和3臺(tái)余熱、余壓機(jī)組（裝機(jī)容量20 MW），為長鋼提供約20%的電力需求，使長鋼在一定程度上節(jié)約了用電成本。

2.2 長鋼電力負(fù)荷的基本構(gòu)成

由于鋼廠連續(xù)化生產(chǎn)的特性，長鋼的用電負(fù)荷晚上大于白天，節(jié)假日大于工作日，設(shè)備、機(jī)組年檢修因素對用電負(fù)荷的影響要超過季節(jié)變化影響因素。其次，含有電爐、軋鋼系統(tǒng)的生產(chǎn)對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊負(fù)荷。

長鋼主要的用電設(shè)備，歸納起來，有以下幾種：

（1）鼓、引風(fēng)機(jī)。鼓風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用于煉鐵高爐和軋鋼加熱爐鼓風(fēng)系統(tǒng)，目前,在線運(yùn)行的鼓風(fēng)設(shè)備共有9臺(tái)（套），電動(dòng)機(jī)總功率35 890 kW，年耗電約2.3億kW·h。引風(fēng)機(jī)主要用于燒結(jié)主抽、煉鐵出鐵場除塵、煉鋼轉(zhuǎn)爐一二次除塵、軋鋼加熱爐排煙等系統(tǒng)，目前，在線運(yùn)行的引風(fēng)設(shè)備共有26臺(tái)（套），電動(dòng)機(jī)總功率32 750 kW，年耗電約1.9億kW·h。鼓、引風(fēng)設(shè)備年耗電達(dá)到4.2億kW·h，占長鋼年耗電總量的29%以上。

（2）制氧機(jī)。共有5臺(tái)制氧機(jī)組，其中，6 000 Nm3/h制氧機(jī)3臺(tái)，20 000 Nm3/h、30 000 Nm3/h制氧機(jī)各1臺(tái)，包括氮壓設(shè)備在內(nèi)的電機(jī)總裝機(jī)容量達(dá)到71 990 kW。正常生產(chǎn)時(shí)，運(yùn)行20000Nm3/h、30000Nm3/h制氧機(jī)組，制氧綜合電耗0.683kW·h/Nm3，年耗電約3.7億kW·h，占長鋼年耗電總量的25.5%。

（3）水泵。水源泵站、區(qū)域性補(bǔ)水泵站及生產(chǎn)單位自循環(huán)水泵站共13座，水泵電機(jī)總裝機(jī)容量26 600 kW，年耗電約2.3億kW·h，占長鋼年耗電總量的15.8%。

（4）軋機(jī)。共有3條線棒材生產(chǎn)線、1條H型鋼生產(chǎn)線、1條無縫鋼管生產(chǎn)線，軋鋼系統(tǒng)年耗電約1.95億kW·h，占長鋼年耗電總量的13.4%。

2.3 長鋼節(jié)電的潛力與難點(diǎn)

作為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，長鋼公司耗電量巨大，既具有較大的節(jié)電潛力，同時(shí)也具有一定的難度，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）生產(chǎn)經(jīng)營的導(dǎo)向關(guān)注點(diǎn)是設(shè)備的安全運(yùn)行，對設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性重視程度相對不足，風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備運(yùn)行過程中，“大馬拉小車”的情況嚴(yán)重。

（2）由于建廠時(shí)間較早，部分耗能型供配電和用電設(shè)備仍在線運(yùn)行，需系統(tǒng)策劃逐步完成機(jī)電類設(shè)備的更新?lián)Q代。

（3）在余能余熱綜合利用方面缺乏系統(tǒng)性、長遠(yuǎn)性研究規(guī)劃，部分余能余熱資源未能集成到發(fā)電上，導(dǎo)致自發(fā)電比例低，電力成本居高不下。

（4）系統(tǒng)節(jié)電思路未形成，在實(shí)際工作中更注重于單臺(tái)設(shè)備、生產(chǎn)工序的節(jié)電，系統(tǒng)性節(jié)電工作力度不足。

（5）工序電耗的評(píng)價(jià)考核與對標(biāo)工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

3 長鋼降低電能消耗及電力成本措施綜述

3.1 主干道路及生產(chǎn)區(qū)域室內(nèi)外照明節(jié)電措施

長鋼生產(chǎn)區(qū)域廠房、主干道路等場所的照明年耗電量在1 000萬kW·h以上。開展照明節(jié)電具有很大的潛力，如在照明負(fù)荷30 A以上的供電回路中，用串聯(lián)節(jié)電控制器來降壓限流，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電20%。應(yīng)用節(jié)能型燈具取代高耗能燈具，不但區(qū)域照明有所提高，而且節(jié)電40%以上。

3.2 生產(chǎn)區(qū)域低壓配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量治理

長鋼生產(chǎn)區(qū)域中的鼓風(fēng)、制水、輸送等單元的低壓配電系統(tǒng)中接有許多旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如帶有變頻裝置的風(fēng)機(jī)、水泵等，這些旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬間浪涌和諧波電流，污染了電源質(zhì)量。近期，長鋼對制水單元抽樣進(jìn)行了低壓配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量測試，結(jié)果表明，該類系統(tǒng)電流浪涌現(xiàn)象嚴(yán)重、諧波含量高，導(dǎo)致接入該系統(tǒng)的電氣設(shè)備故障損壞率高、設(shè)備使用壽命降低、不明原因的故障停機(jī)和電能的浪費(fèi)。針對上述狀況，通過對生產(chǎn)區(qū)域低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行消除諧波浪涌電流的電能質(zhì)量治理，提高在線設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電5%。

3.3 高壓變頻節(jié)電技術(shù)的推廣應(yīng)用

長鋼公司在線運(yùn)行的高壓風(fēng)機(jī)有35臺(tái)(總功率68 640 kW)，水泵有41臺(tái)（總功率26 600 kW），總功率達(dá)到10萬kW。經(jīng)調(diào)查，其中，運(yùn)行工況變化較大，實(shí)施變頻改造節(jié)電潛力較大的占到40%。前期已對包括高爐出鐵場除塵、燒結(jié)機(jī)機(jī)尾除塵、煉鋼轉(zhuǎn)爐一次除塵等在內(nèi)的10臺(tái)（套）高壓風(fēng)機(jī)進(jìn)行了變頻節(jié)電改造（總功率9 950 kW），節(jié)電率達(dá)到30%以上。近期，針對轉(zhuǎn)爐二次除塵風(fēng)機(jī)、混鐵爐除塵風(fēng)機(jī)、燒結(jié)原料布袋除塵風(fēng)機(jī)以及動(dòng)力供水泵等設(shè)備的變頻改造方案已制定完成，改造實(shí)施后，預(yù)計(jì)可以節(jié)電25%。

3.4 涂裝潤滑材料技術(shù)的應(yīng)用

在對200 kW以上大功率水泵、風(fēng)機(jī)從配置、運(yùn)行效率等參數(shù)進(jìn)行調(diào)研和耗能情況分析的基礎(chǔ)上，通過涂裝合適的高分子潤滑材料以減少水泵、風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)阻力，達(dá)到提高效率、節(jié)約電能的目的。根據(jù)對應(yīng)用涂裝潤滑材料技術(shù)的風(fēng)機(jī)、水泵的實(shí)際運(yùn)行效果測試，節(jié)電3%左右。

3.5 冷卻塔免電運(yùn)行技術(shù)的應(yīng)用

冷卻塔免電運(yùn)行技術(shù)原理就是利用上塔水的余壓驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)冷卻塔的免電運(yùn)行。具體改造方式有兩種：一是采用水輪機(jī)替代風(fēng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的方式；二是采用水射式霧化噴嘴替代風(fēng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的方式。比較兩種方式，第二種方式的初期改造費(fèi)用較高，但采用了冷卻塔無填料技術(shù)，避免填料堵塞的同時(shí)，節(jié)省了更換填料的費(fèi)用。目前，長鋼公司已對煉鋼廠3座800 t/h冷卻塔采用水射式霧化噴嘴技術(shù)進(jìn)行了改造，運(yùn)行效果良好，并計(jì)劃對軋鋼、煉鐵、焦化等工序的冷卻塔進(jìn)行改造。通過對冷卻塔免電運(yùn)行技術(shù)改造，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電200萬 kW·h/年。

3.6 流體輸送Go.well技術(shù)的應(yīng)用

采用流體輸送Go.well技術(shù)對在線運(yùn)行的風(fēng)機(jī)、水泵從系統(tǒng)流量需求、管路阻抗、水泵運(yùn)行效率等方面入手進(jìn)行能耗診斷分析以及計(jì)算機(jī)模擬，在保障生產(chǎn)工藝用水、用風(fēng)的前提下，“量身定做”三元流高效、節(jié)能型水泵、風(fēng)機(jī)替代原有水泵、風(fēng)機(jī)，提高運(yùn)行效率，降低電力消耗。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，長鋼公司應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)對焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼、動(dòng)力等生產(chǎn)工序風(fēng)機(jī)、水泵進(jìn)行改造，節(jié)電率可達(dá)20%以上，節(jié)電500萬kW·h/年。

3.7 工序電耗對標(biāo)和分析

選定標(biāo)桿單位并對標(biāo)桿單位各生產(chǎn)單元（包括焦化、燒結(jié)、高爐、煉鋼、軋鋼等）工序電耗的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，從原料、結(jié)構(gòu)、工藝和產(chǎn)量規(guī)模等各種參數(shù)方面對工序電耗組成進(jìn)行分解和對比分析，剖析工序電耗高的主要影響因素以及存在的節(jié)電潛力，制定改進(jìn)措施并組織實(shí)施。通過深入工序電耗對標(biāo)，制定并組織實(shí)施趕超措施，長鋼公司主體生產(chǎn)工序電耗可在目前的基礎(chǔ)上降低5%。

3.8 變配電系統(tǒng)的綜合節(jié)電措施

（1）減少電網(wǎng)的電壓等級(jí)。長鋼公司電網(wǎng)現(xiàn)有6個(gè)電壓等級(jí)，分別為220 kV、110 kV、35 kV、10 kV、6 kV及 0.4 kV，等級(jí)過多造成電網(wǎng)中變壓器的損耗過多。今后，應(yīng)逐步將6 kV向10 kV供電轉(zhuǎn)變，對用戶提升供電電壓等級(jí)后，也有利于進(jìn)一步降低供電網(wǎng)損。

（2）優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行的方式。合理調(diào)整內(nèi)部各變配電站的負(fù)荷分配，盡量避免近電遠(yuǎn)送，在綜合考慮網(wǎng)損與負(fù)荷功率大小及分布的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)適合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，滿足負(fù)荷需求的最優(yōu)電網(wǎng)運(yùn)行方式。

（3）電容就地補(bǔ)償。在功率因素低的區(qū)域（如軋鋼生產(chǎn)區(qū)、煉鋼電爐），就地配置無功補(bǔ)償裝置，降低線路的無功傳輸，減少網(wǎng)損。

（4）變電設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行。根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行狀況，適時(shí)調(diào)整變壓器的運(yùn)行方式，盡力實(shí)現(xiàn)變壓器保持60%~70%的經(jīng)濟(jì)負(fù)載率運(yùn)行。

（5）逐步淘汰高耗能機(jī)電設(shè)備。

3.9 鋼廠余能余熱集成發(fā)電，提高自發(fā)電量

按照“整體規(guī)劃、分步實(shí)施”的原則，將企業(yè)內(nèi)部豐富的余能余熱資源集成到發(fā)電上，提升自發(fā)電比例，降低電力成本。目前，長鋼公司已建成投產(chǎn)的自發(fā)電機(jī)組包括有煤氣發(fā)電機(jī)組、飽和蒸汽發(fā)電機(jī)組以及高爐余壓TRT發(fā)電機(jī)組。近期，又著手準(zhǔn)備實(shí)施焦?fàn)tCDQ發(fā)電、燒結(jié)環(huán)冷機(jī)煙氣余熱發(fā)電、軋鋼加熱爐煙氣余熱發(fā)電等項(xiàng)目，項(xiàng)目全部建成投產(chǎn)后，自發(fā)電比例可提升至50%以上，降低電力成本約30%。

4 結(jié)束語

長鋼公司通過挖掘管理節(jié)電、技術(shù)節(jié)電的潛力，有效降低了生產(chǎn)電能消耗及成本。