供稿|王鐵龍，朱洪波，李 琦，劉洪宇

本鋼制氧機組合理經(jīng)濟用電的控制和研究

供稿|王鐵龍，朱洪波，李 琦，劉洪宇

在當(dāng)前經(jīng)濟背景下，節(jié)能降耗在鋼鐵企業(yè)發(fā)展中處于極為突出的戰(zhàn)略位置。整合企業(yè)內(nèi)部優(yōu)勢技術(shù)資源，有針對性地研究和利用設(shè)備的生產(chǎn)能力是建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)的客觀要求。為了減少氧氣的放散量和降低能耗,制氧機具有一定的自動負荷調(diào)節(jié)及優(yōu)化性能，如何發(fā)揮和調(diào)配各制氧機組的優(yōu)勢技術(shù)資源，調(diào)整好制氧用電單耗是本鋼板材公司能源管理部近期控制和研究的重要課題。

傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)是長流程，即燒結(jié)、焦化、煉鐵→煉鋼→軋鋼，現(xiàn)今又發(fā)展為短流程，即電爐→連鑄→連軋，因此，電爐用氧迅速增長；另外，隨著鋼鐵質(zhì)量的提高和新技術(shù)的發(fā)展，爐外精煉、頂?shù)讖?fù)合吹煉以及濺渣護爐等技術(shù)的采用，不但氧氣用量迅速增加，而且氮氣、氬氣用量也增長較快。高爐富氧鼓風(fēng)、高爐爐頂密封、煤粉噴吹等也是用氧、用氮的大戶，氧氮在鋼鐵企業(yè)冶煉過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。本鋼板材股份有限公司現(xiàn)有4座高爐、6座轉(zhuǎn)爐，平均日產(chǎn)生鐵2.9萬t，根據(jù)煉鐵、煉鋼等生產(chǎn)情況，配套氧氮氣體供應(yīng)量見表1。

氧氮氣體供應(yīng)

本鋼設(shè)置有3200 m3/h、6000 m3/h制氧機已逐漸為10000～35000 m3/h制氧機組替代，按照上述本鋼氧氣、氮氣體供應(yīng)量，氧氣廠安裝的5臺套制氧機及其相應(yīng)機組用電量和電源點情況見表2。由于8#制氧機故障，氧氣廠從2012年11月開啟4#機組～7#機組，保持本鋼板材氧氣和氮氣生產(chǎn)用量，平均制氧量12萬m3/h，制氮量15萬m3/h。

制氧機組用電電源

本鋼自備電廠

本鋼板材股份有限公司現(xiàn)有2座自備電廠，分別為老電廠和新電廠。老電廠安裝有發(fā)電機組：3×30 MW +1×25 MW，正常情況下3臺30 MW機組運行，帶部分10 kV用戶后，經(jīng)3臺10 kV/66 kV升壓變壓器后與本溪供電公司66 kV系統(tǒng)并網(wǎng)，正常運行時系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電，見圖1。

表1 用戶氧氮計劃和實際用量統(tǒng)計表

表2 制氧機額度產(chǎn)量及耗電量統(tǒng)計

圖1 本鋼老電廠與系統(tǒng)正常運行接線簡圖

新電廠安裝有發(fā)電機組：2×60 MW +1×25 MW +1×15 MW，正常情況下運行2臺60 MW機組，帶部分10 kV系統(tǒng)用戶后剩余電能經(jīng)2臺10 kV/66 kV升壓變壓器后帶本鋼冷燒變66kV系統(tǒng)負荷并與本溪供電公司東風(fēng)變電所66 kV并網(wǎng)，正常運行系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電，見圖2。

制氧機組電源

4#機組電源來自新電廠10 kV13格，見圖1；5#機組電源來自老電廠10 kV3格或新電廠10 kV33格，見圖2。6#、7#、8#機組電源來自市電（本溪供電公司），由于本鋼自備電廠綜合電價為0.52 元/(kW·h)，市電電價為0.64 元/ (kW·h)，為降低制氧機組用電運行成本，應(yīng)減少使用市電電能，最大限度的使用本鋼自備電廠電能。

圖2 本鋼新電廠與系統(tǒng)正常運行接線簡圖

上網(wǎng)電量

老電廠和新電廠分別與本溪供電公司在10 kV和66 kV側(cè)并網(wǎng)，正常運行時潮流由系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電（購電）見圖1、2，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是固定的，在設(shè)備周期性檢修或生產(chǎn)設(shè)備負荷減輕時，自備電廠發(fā)電電能過剩，潮流由自備電廠向本溪供電公司10 kV和66 kV系統(tǒng)側(cè)送電，見圖1、2，單位時間內(nèi)發(fā)生的電量稱為上網(wǎng)電量。

合理調(diào)整負荷減少上網(wǎng)電量

為減少上網(wǎng)電量, 需要及時調(diào)整老電廠、新電廠饋出供電系統(tǒng)的用電負荷，合理擺布由老電廠、新電廠饋出用電單位的生產(chǎn)設(shè)備，同時協(xié)調(diào)本鋼自備發(fā)電機組發(fā)電出力及各生產(chǎn)單位設(shè)備的合理啟停。

結(jié)算電價

老電廠和新電廠與本溪供電公司在10 kV和66 kV側(cè)并網(wǎng)，正常運行時系統(tǒng)向本鋼側(cè)送電，在10 kV側(cè)綜合電價以0.56元/(kW·h)結(jié)算，在66 kV側(cè)綜合電價以0.64元/(kW·h)結(jié)算。上網(wǎng)電價，即本鋼向本溪供電公司售電，電價為0.35元/(kW·h)。

調(diào)整制氧機合理運行

為了減少氧氣的放散量和降低能耗,制氧機具有一定的自動負荷調(diào)節(jié)及優(yōu)化性能。2013年5月，8#制氧機經(jīng)修復(fù)可投入生產(chǎn)，如何發(fā)揮和調(diào)配各制氧機組的優(yōu)勢技術(shù)資源，滿足本鋼每日氧氮系統(tǒng)的供需平衡，并且使制氧機組用電更為合理經(jīng)濟運行，使制氧耗電量最少，本鋼能源部和氧氣廠共同研究并制定出制氧機組運行方案見表3。

表3 各制氧機運行方案的選擇

方案一：6#、7#、8#制氧機同時運行

◆ 氧氮平衡分析

氧氣產(chǎn)量130000 m3/h，氮氣產(chǎn)量180000 m3/h。氧氣過剩8000 m3/h，氮氣過剩20400 m3/h。此種運行方式氧氮產(chǎn)量能夠滿足公司生產(chǎn)需求，但存在較多過剩，造成氧氮放散等損失。

◆ 上網(wǎng)電量分析

由于4#、5#機組停運，自備電廠的電能沒能有效利用，造成老電廠和新電廠負荷減少2.1萬kW，將出現(xiàn)較嚴重的上網(wǎng)電量，上網(wǎng)電量19836萬(kW·h）/a，經(jīng)濟損失4055萬元/年。而7#機組使用市電的電能，增加運行費用8380萬元/年，此種方案效果欠佳。

方案二：4#、5#、6#（或7#）、8#制氧機同時運行

◆ 氧氮平衡分析

氧氣產(chǎn)量125000 m3/h，氮氣產(chǎn)量160000 m3/h，氧氣過剩3000 m3/h，氮氣過剩400 m3/h，此種運行方式氧氮產(chǎn)量能夠滿足公司生產(chǎn)需求的同時，不會造成氧氣放散和氮氣過剩，產(chǎn)生量和使用量基本平衡，并且，7#機組可以作為6#或4#、5#機組的備用機組。

◆ 上網(wǎng)電量分析

4#、5#機組運行，增加了自備電廠的用電負荷，使自備電廠的發(fā)電資源得到充分利用，不會出現(xiàn)上網(wǎng)電量非正常運行方式，使自備電廠的電能得到合理經(jīng)濟使用，并且7#機組的停運也減少外購市電，該種運行方案效果最佳。

經(jīng)濟效益

通過方案一和方案二中氧氮平衡和上網(wǎng)電量分析后，得出年經(jīng)濟效益對比見表4。

通過對以上兩種方案的對比分析，認為方案二為最佳，優(yōu)點是能夠滿足煉鐵、煉鋼氧氣和氮氣正常生產(chǎn)使用，同時減少氧氣放散和發(fā)揮自備電廠電能資源更加合理經(jīng)濟，年節(jié)約運行費用3462萬元。通過2013年下半年的運行實踐檢驗，發(fā)電廠減少上網(wǎng)電量效果顯著，氧氣廠各機組運行平穩(wěn)，保障了正常生產(chǎn)運行。

表4 方案一和方案二對比經(jīng)濟效益

結(jié)論

通過對本鋼制氧機組和自備電廠電能合理調(diào)配與控制，發(fā)揮企業(yè)內(nèi)部優(yōu)勢技術(shù)資源，降低運行成本起到積極的作用。對推廣企業(yè)內(nèi)部積極參與節(jié)能降耗，加強節(jié)能基礎(chǔ)建設(shè),是建設(shè)資源節(jié)約型企業(yè)和提高企業(yè)競爭力的長期客觀要求。

[1] 黃生琪, 周菊華. 我國節(jié)能減排的意義、現(xiàn)狀及措施. 節(jié)能技術(shù), 2008, 26(2): 172

Control and Research on Reasonable Economy of Electricity of Oxygen Generation Unit in BX Steel

/ WANG Tie-long, ZHU Hong-bo, LI-Qi, LIU Hong-yu

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.02.17

王鐵龍（1973.3—），男，東北電力學(xué)院電力系統(tǒng)自動化專業(yè)，工程師，本鋼板材股份有限公司能源管理部，現(xiàn)從事本鋼電力能源運行和管理工作。

本鋼板材股份有限公司能源管理部，遼寧 本溪 117000