摘 要：針對為降低能源消耗，解決循環(huán)水系統(tǒng)水泵存在大流量、耗能高的問題，對高爐工序中水系統(tǒng)水泵的現(xiàn)狀進行分析，并對高耗能水泵進行技術(shù)改造，按最佳運行工況參數(shù)（系統(tǒng)實際運行需要的流量Q和揚程H）定做高效節(jié)能泵替換目前處于偏工況、低效率運行的水泵，消除因系統(tǒng)配置不合理引起的高能耗。高效節(jié)能泵應(yīng)用后，節(jié)能效果顯著。

關(guān)鍵詞：大型高爐；高耗能；高效節(jié)能泵；節(jié)電率

Abstract：This article focuses on the implementation and application of efficient and energy-saving pumps in blast furnace processes. In order to reduce energy consumption and solve the problems of high flow rate and energy consumption in the circulating water system water pump， the current situation of the water system water pump in blast furnace processes is analyzed， and the high energy consumption water pump is technically modified. The high-efficiency and energy-saving pump is customized according to the optimal operating condition parameters （the actual flow rate Q and head H required for system operation） to replace the current biased working condition Low efficiency running water pumps eliminate high energy consumption caused by unreasonable system configuration. After the application of high-efficiency energy-saving pumps， the energy-saving effect is significant.

Key words：large blast furnace; high energy consumption; efficient and energy-saving pump; energy saving rate

0 前 言

堅持綠色低碳，追求極致能效。隨著行業(yè)極致能效的持續(xù)推進，降本增效、點滴節(jié)約、極低成本已經(jīng)成為企業(yè)生存的必要手段。為降低能源消耗成本，減少外購電，通過對高爐工序耗電點位摸排，鎖定對現(xiàn)有老舊水泵進行攻關(guān)。循環(huán)冷卻水供水泵是高爐工序中主要的配套之一，包括密閉系統(tǒng)和凈環(huán)系統(tǒng)，凈環(huán)水分為高壓、中壓、低壓，密閉系統(tǒng)除鹽水分為A系統(tǒng)、B系統(tǒng)和熱風(fēng)爐系統(tǒng)三種。主要對高爐爐底及高爐本體、風(fēng)口、液壓站、氣密箱、水包、熱風(fēng)爐各閥門等設(shè)備冷卻，為高爐穩(wěn)定高效運行保駕護航。本文重點對部分水泵節(jié)能技術(shù)實施前后進行比對，高效節(jié)能供水泵應(yīng)用已運行三年以上，期間無異常，節(jié)電率穩(wěn)定在25%以上。

1 高爐水泵現(xiàn)狀

1.1 密閉系統(tǒng)現(xiàn)狀

高爐工序密閉系統(tǒng)A系統(tǒng)主要用于高爐爐底及高爐本體冷卻壁用水，設(shè)計5臺水泵3用2備，功率560 kW，備用柴油機泵1臺，配閉式冷卻塔10臺，水壓：0.85 ～ 1.3 MPa，循環(huán)水量：5 900 ～ 8 500 m3/h。

1.2 現(xiàn)場檢測及數(shù)據(jù)分析

1.2.1 設(shè)計理念落后。

傳統(tǒng)的雙吸中開泵均采用“一元流理論”設(shè)計[2]，水泵在多種行業(yè)中扮演著重要角色，但其運行效率通常低于設(shè)計效率，因此存在顯著的節(jié)能降耗潛力；在生產(chǎn)過程中可能過于注重經(jīng)濟效益而忽視了節(jié)能設(shè)計，導(dǎo)致水泵在運行時效率不高。

1.2.2 超負荷運行。

電機運行電流處于長期接近或超過額定電流運行，這樣會導(dǎo)致電纜線路及電機繞組絕緣能力快速下降，電機壽命也隨之下降，嚴重時會因絕緣問題導(dǎo)致電機燒毀。

1.2.3 管網(wǎng)阻力大。

一期高爐聯(lián)合泵站中水泵非高效節(jié)能泵，為行業(yè)老舊水力模型，效率較低；整個水系統(tǒng)局部阻力偏高，輸出揚程損耗較大；水泵經(jīng)長期運行，容積損失增加，效率降低等情況。

1.2.4 系統(tǒng)配置不合理。

實際運行參數(shù)與水泵額定參數(shù)相差較大，存在大馬拉小車現(xiàn)象比較嚴重，導(dǎo)致能源浪費。

1.3 泵組原始功耗（見表2）

2 高效節(jié)能水泵的實際應(yīng)用

2.1 應(yīng)用方向

針對煉鐵部一期高爐循環(huán)水泵系統(tǒng)運行狀況，按最佳工況運行原則，結(jié)合專業(yè)建立水力數(shù)學(xué)模型和參數(shù)采集標準，通過檢測復(fù)核當(dāng)前運行的工況參數(shù)和設(shè)備額定參數(shù)，判斷引起高能耗的各種原因，準確找到最佳工況點，通過整改不利因素，按最佳運行工況參數(shù)（系統(tǒng)實際運行需要的流量Q和揚程H）定做高效節(jié)能泵替換目前處于偏工況、低效率運行的水泵，消除因系統(tǒng)配置不合理引起的高能耗。

2.2 實施內(nèi)容

2.2.1 水泵本身效率的提高

通過專業(yè)軟件測算、設(shè)計，選擇優(yōu)秀水力模型、開精鑄模、呋喃樹脂砂造型、葉輪出口角的修正、流道打磨、泵體與泵蓋的合縫修正、提高加工精度、減少磨擦、減少容積損失等方式來減少無用能耗，提高水泵本身效率。

2.2.2 提高水泵的運行效率

由于水泵的選型與系統(tǒng)不匹配，會導(dǎo)致水泵偏工況運行、遠離高效區(qū)間，導(dǎo)致實際運行效率低。節(jié)能技術(shù)實施后以系統(tǒng)的工況需求量身定做高效節(jié)能水泵，讓系統(tǒng)的運行工況在高效率區(qū)間運行，從而提高水泵的實際運行效率。

2.2.3 閥門開度

由于水泵選型與系統(tǒng)裝置不匹配，導(dǎo)致水泵在超流量、低揚程區(qū)域運行，效率很低，造成運行功率遠大于水泵的軸功率，甚至大于電機的配套功率。為了防止過電流，通常采用調(diào)節(jié)水泵出口閥門的開度（極少數(shù)控制進口閥門），這就造成泵組部分功率損失在未全開的閥門上。應(yīng)用后閥門開度增加，減少了這部分能耗。

3 效果

3.1 節(jié)電量計算方法

1）實施前功耗確認。

式中：P1為實施前有功電度表本次讀數(shù)，單位：kW·h；P2為實施前有功電度表上次讀數(shù)，單位：kW·h；△h實施前為實施前本次讀數(shù)和上次讀數(shù)的時間間隔，單位：h。

2）實施后功耗確認。

式中：P3為實施后有功電度表本次讀數(shù)，單位：kW·h；P4為實施后有功電度表上次讀數(shù)，單位：kW·h；△h實施后為實施后本次讀數(shù)和上次讀數(shù)的時間間隔（△h改造前= h實施后），單位：h。

3）小時節(jié)電量確認。

4）4臺水泵小時總節(jié)電量確認。

3.2 節(jié)電評價標準

實施前啟動設(shè)備運行500 h（系統(tǒng)運行平衡），用電度表、累時器檢測設(shè)備記錄電機輸入功率及系統(tǒng)運行狀況。實施后同樣運行500 h，記錄電機輸入功率及系統(tǒng)運行狀況。按節(jié)能量計算方法計算總節(jié)電量，以此判斷是否達到實施目標。

3.3 實施后工況前提條件

通過對A系統(tǒng)3臺供水泵進行節(jié)能技術(shù)實施后，有效降低了密閉系統(tǒng)循環(huán)水運行電耗，供水泵耗電由實施前533 kW·h，降低至384 kW·h，節(jié)能率達27.8%。

3.4 實施過程記錄（見圖3）

4 結(jié) 語

通過對高爐工序水系統(tǒng)供水泵節(jié)能技術(shù)實施后，根據(jù)各水系統(tǒng)不同工況采用定制高效節(jié)能泵替代原有泵體，實現(xiàn)節(jié)能率25%以上，助力公司降本增效。

參考文獻

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[2] 郭曉東，金少寶.高效節(jié)能泵在鋼鐵節(jié)能領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].節(jié)能，2014，33（5）：" " " 63-67+3.

[3] 屈儉，王武.循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造實踐[J].現(xiàn)代冶金，2013，41（2）： 59-61.

第一作者：朱彥亮，男，38歲，工程師

收稿日期：2024-04-25