曾文清

綜合

馬鋼新區(qū)能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究和實(shí)踐

曾文清

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司第二能源總廠，安徽馬鞍山243000）

馬鋼新區(qū)為能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目標(biāo)，采取了一系列提高能源產(chǎn)品生產(chǎn)、回收和利用效率的措施，充分發(fā)揮了能源中心的作用，為新建項(xiàng)目提供了參考和借鑒。

能源系統(tǒng)；能耗指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1 引言

鋼鐵工業(yè)是國家的基礎(chǔ)行業(yè)之一，同時也具有高資源消耗、高能源消耗的特點(diǎn)。隨著近幾年鋼產(chǎn)量的快速增長，行業(yè)總能耗占全國能源消耗總量的比例由2000年的10%升高到2011年的16%左右，噸鋼綜合能耗與國際先進(jìn)水平相比亦有明顯差距；企業(yè)內(nèi)部，能源成本占生產(chǎn)成本的比例高達(dá)20% ~30%。因此，如何提高能源的利用效率，降低能源成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的低成本生產(chǎn)戰(zhàn)略，是鋼鐵企業(yè)能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要課題。

馬鋼新區(qū)自2007年全面投產(chǎn)以來，采取了一系列的措施來實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 提高能源的生產(chǎn)、回收和利用效率

2.1 調(diào)整煤氣資源消耗結(jié)構(gòu)

馬鋼新區(qū)投產(chǎn)后，為了更好地滿足生產(chǎn)需求和提高各種煤氣資源的利用效率，借助能源中心強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)，對煤氣消耗結(jié)構(gòu)進(jìn)行了不斷的優(yōu)化，并采取必要的技術(shù)改造，前后對2座焦?fàn)t的煤氣加熱由焦?fàn)t煤氣置換為高爐煤氣，既解決了焦?fàn)t煤氣的不足，又解決了高爐煤氣的富裕問題，達(dá)到了節(jié)能效果；將燒結(jié)石灰窯燒高焦混合煤氣改為燒轉(zhuǎn)爐煤氣，開拓了一個轉(zhuǎn)爐煤氣的大用戶，同時將置換出來的高爐和焦?fàn)t煤氣提供給熱軋等其他的用戶，解決了熱軋長時間大量生產(chǎn)時高爐和焦?fàn)t煤氣不足的問題；對塘岔熱電廠135 MW機(jī)組鍋爐煤氣管道進(jìn)行了摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的改造和球團(tuán)進(jìn)行了摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的改造，使得135 MW機(jī)組鍋爐可以同時摻燒高爐、焦?fàn)t和轉(zhuǎn)爐三種煤氣，球團(tuán)豎爐可以同時摻燒高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣，開拓了轉(zhuǎn)爐煤氣的新用戶、基本上消除了轉(zhuǎn)爐煤氣的放散，同時又增添了電廠鍋爐和球團(tuán)豎爐這兩個煤氣大用戶的摻燒品種，有利于不同種類之間的煤氣的轉(zhuǎn)換使用，提高了煤氣調(diào)度的靈活性。

2.2 提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收率

通過對B#高爐熱風(fēng)爐進(jìn)行摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣繼續(xù)拓展轉(zhuǎn)爐煤氣用戶等手段，很好地解決了轉(zhuǎn)爐煤氣的出路問題。反過來，如何進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐煤氣的回收率，又成了能源系統(tǒng)的一大課題，為此，馬鋼新區(qū)進(jìn)行了一系列提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收率的嘗試，取得了較好的效果。

（1）通過計量梳理和改造，提高計量的準(zhǔn)確性，降低轉(zhuǎn)爐煤氣損失率，還原轉(zhuǎn)爐煤氣回收真實(shí)水平。

（2）通過加強(qiáng)調(diào)度聯(lián)系，提前掌握煉鋼節(jié)奏，合理控制轉(zhuǎn)爐煤氣柜位，保證轉(zhuǎn)爐煤氣全量回收。

（3）通過對轉(zhuǎn)爐煤氣回收操作及冶煉用氧的分析和研究，采取延長轉(zhuǎn)爐煤氣回收區(qū)間、優(yōu)化轉(zhuǎn)爐煤氣回收操作、提高供氧強(qiáng)度等途徑進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收率。如通過改變回收起點(diǎn)的O2、CO含量設(shè)定值等手段，可以前提轉(zhuǎn)爐煤氣回收起始時間，回收時間每延長約10 s，轉(zhuǎn)爐煤氣回收率大致可以提高1 m3/t；同樣，可以通過改變氧累設(shè)定值等措施來延長轉(zhuǎn)爐煤氣回收終點(diǎn)。

2.3 提高TRT、CDQ、燒結(jié)余熱發(fā)電效率

馬鋼新區(qū)余熱、余壓發(fā)電方面的應(yīng)用主要有高爐TRT發(fā)電、焦化CDQ發(fā)電和燒結(jié)余熱發(fā)電，各項(xiàng)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用比較全面。發(fā)電設(shè)施投運(yùn)后，通過提高設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)水平，控制系統(tǒng)和操作技術(shù)的不斷優(yōu)化，各類發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行率都有了很大的提高；同時，焦化還通過干熄焦系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，提高干熄爐導(dǎo)入空氣量，在降低氮?dú)庀牧康耐瑫r提升噸焦發(fā)電量；燒結(jié)余熱發(fā)電通過穩(wěn)定和提高廢氣溫度等措施提升噸礦發(fā)電量。通過這些措施，高爐TRT發(fā)電、焦化CDQ發(fā)電已達(dá)到較好水平，目前高爐TRT平均噸鐵發(fā)電量為38 kW·h/t，焦?fàn)tCDQ平均噸焦發(fā)電量為120 kW·h/t，燒結(jié)余熱平均噸礦發(fā)電量為8.1 kW·h/t。但是，和行業(yè)先進(jìn)水平相比，發(fā)電水平仍然有提升空間，需要能源廠和生產(chǎn)廠相互合作，共同挖掘各類機(jī)組發(fā)電能力。

2.4 降低空壓機(jī)電耗

馬鋼新區(qū)能源中心空壓站用電占全廠總用電的23%左右，因此，空壓機(jī)電耗是能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個關(guān)鍵指標(biāo)。新區(qū)在降低壓氣電耗方面做了許多的嘗試，效果明顯。

（1）空壓站采用無人值守和一體化監(jiān)控，克服了由于人為因素造成的調(diào)節(jié)滯后等不利因素，減少運(yùn)行參數(shù)的波動，從能源中心集中監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整上達(dá)到節(jié)約能源、降低電耗的目的。

（2）統(tǒng)籌安排三個空壓機(jī)站機(jī)組的運(yùn)行方式。馬鋼新區(qū)壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計時，三個空壓站之間設(shè)有連通管相接，因此，壓縮空氣系統(tǒng)是一個整體，具備整體調(diào)控能力，各個空壓站大小機(jī)組按需求匹配運(yùn)行，對降低電耗有較好的作用。2013年上半年，結(jié)合二期工程的建設(shè)，有2個空壓站將分別再擴(kuò)建1臺更小容量的空壓機(jī)，屆時，空壓機(jī)的運(yùn)行方式將更加靈活，壓氣電耗也會進(jìn)一步下降。此外，也開展了熱軋等用戶檢修期間停開一臺空壓機(jī)的運(yùn)行方式研究和嘗試，取得了一定的效果。

（3）開展壓氣系統(tǒng)降壓運(yùn)行攻關(guān)工作。2012年，《新區(qū)壓氣系統(tǒng)降壓運(yùn)行》作為能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個重要課題，通過部分末端用戶管網(wǎng)改造、全系統(tǒng)用戶參數(shù)調(diào)研和優(yōu)化等攻關(guān)工作，前后進(jìn)行了6次降壓運(yùn)行，使空壓機(jī)出口壓力由0.84 MPa逐次降低到了0.75 MPa，壓氣電耗降低了2.1 kW·h/103m3。

3 提高供電功率因數(shù)、降低線路需量費(fèi)用

3.1 提高220 kV鋼軋變電所的線路功率因數(shù)

由于存在自發(fā)電量上網(wǎng)等原因，2011年馬鋼新區(qū)220 kV鋼軋變電所有6個月發(fā)生線路功率因數(shù)低于0.90的情況，增加了企業(yè)購電成本。為此，我們采取了一系列措施來提高鋼軋變的功率因數(shù)。

（1）聯(lián)合自備電廠對CCPP機(jī)組調(diào)差功能參數(shù)進(jìn)行研究，修改電廠發(fā)電機(jī)組連鎖參數(shù)，提高發(fā)電機(jī)無功出力。如適當(dāng)提高發(fā)電機(jī)出口設(shè)定電壓，增加無功出力；修改CCPP機(jī)組參數(shù)，使鋼軋變無功功率變化時，能夠迅速響應(yīng)并提供足夠的無功容量。

（2）能中調(diào)度對鋼軋變2條220 kV線路無功功率進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，及時聯(lián)系電廠調(diào)度調(diào)整機(jī)組無功出力。

（3）監(jiān)視鋼軋變110 kV系統(tǒng)電壓水平，及時通過調(diào)整鋼軋變220 kV主變分接頭，降低鋼軋變110 kV母線電壓，以增加電廠無功出力。

（4）能中調(diào)度加強(qiáng)用戶無功補(bǔ)償裝置的投退管理，提高鋼軋區(qū)電容器組補(bǔ)償能力。

實(shí)施這些措施后，2012年鋼軋變每個月的線路功率因數(shù)都達(dá)到0.9以上，和2011年相比，一年可為公司節(jié)約力調(diào)電費(fèi)200萬元以上。

3.2 降低110 kV新燒變線路需量費(fèi)用

馬鋼新區(qū)110 kV線路的基本電費(fèi)按最大需量計收基本電費(fèi)，如果最大需量低于主變?nèi)萘康?0%時，按主變?nèi)萘康?0%計收基本電費(fèi)。新燒變兩條線路（恒燒717線路、恒燒724線路）的負(fù)荷都比較穩(wěn)定，正常情況下負(fù)荷都低于主變?nèi)萘康?0%，所以將主變?nèi)萘康?0%作為新燒變線路最大需量的控制目標(biāo)。

（1）控制合環(huán)次數(shù)和時間來減少最大需量超標(biāo)。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)在2008~2009年的兩年時間，需量共超標(biāo)14次，對每次的超標(biāo)原因進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)由于合環(huán)潮流大導(dǎo)致的需量超標(biāo)達(dá)12次，是導(dǎo)致新燒變需量超標(biāo)的主要原因，占總超標(biāo)次數(shù)的85.7%。另2次是由于其中一條線路檢修，另一條線路帶全所負(fù)荷引起。

良好實(shí)踐信息平臺是用于收集、存儲內(nèi)外部具有可借鑒意義的重要糾正措施或預(yù)防行動信息，可實(shí)現(xiàn)良好實(shí)踐信息的錄入、存儲、審核和相關(guān)專業(yè)和人員的自動轉(zhuǎn)送和提醒功能。

自2010年起，能夠“零倒”負(fù)荷的盡量“零倒”以減少合環(huán)次數(shù)，并且每次合環(huán)盡量縮短合環(huán)時間，通過這些措施使合環(huán)導(dǎo)致的需量超標(biāo)次數(shù)明顯減少。2010年1月~2012年8月，因合環(huán)潮流大導(dǎo)致的需量超標(biāo)下降到4次。

（2）合理分配兩條線路的負(fù)荷，降低需量費(fèi)用。

控制合環(huán)有效低降低了由此產(chǎn)生的需量超標(biāo)次數(shù)，但是，2010年1月燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組在新燒變Ⅱ段并網(wǎng)后，724線路因發(fā)電機(jī)組解列頻繁導(dǎo)致需量超標(biāo)的次數(shù)卻大增。2010年1月~2012年8月，因發(fā)電機(jī)組解列造成的需量超標(biāo)達(dá)18次，造成需量費(fèi)用增加222.3萬元。根本原因是由于發(fā)電機(jī)組輔機(jī)有2臺循環(huán)風(fēng)機(jī)（每臺2240 kW）、4臺循環(huán)水泵（每臺450 kW），正常輔機(jī)負(fù)荷都在5000 kW以上。發(fā)電機(jī)組正常發(fā)電時，恒燒724線路負(fù)荷處于基準(zhǔn)需量以下，但是，當(dāng)發(fā)電機(jī)組突然解列時，短時間內(nèi)輔機(jī)仍然在運(yùn)行，造成恒燒724線路負(fù)荷和需量超標(biāo)。

通過對新燒變10 kV兩段負(fù)荷的統(tǒng)計和分析發(fā)現(xiàn)I段的負(fù)荷較輕，正常情況下還差5000 kW左右的負(fù)荷才能到達(dá)主變?nèi)萘康?0%。因此，要求燒結(jié)用戶對部分負(fù)荷進(jìn)行了重新分配和接線改造，最終使兩條線路的負(fù)荷基本都控制在主變?nèi)萘康?0%以下，大大減少了需量超標(biāo)的情況。

4 充分發(fā)揮能源中心的作用

馬鋼新區(qū)能源中心的建設(shè)和成功應(yīng)用是能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵因素和重要手段。如何利用能源中心豐富的生產(chǎn)和能源供用信息以及強(qiáng)大的調(diào)控功能，來提高能源的綜合利用效率，降低能源成本，是能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要課題。為此，馬鋼新區(qū)進(jìn)行了不斷的研究和探索。

（1）強(qiáng)化系統(tǒng)節(jié)能的意識和理念，提高調(diào)度的技巧和水平。

（2）根據(jù)需要不斷接入新的監(jiān)控信息。

在能源系統(tǒng)調(diào)控過程中，隨著認(rèn)識的提高和深度經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要，會發(fā)現(xiàn)許多信號并未接入能源中心EMS系統(tǒng)。馬鋼新區(qū)能源中心投運(yùn)后，充分利用EMS的可擴(kuò)展性，不斷接入許多新的能源信息，這些信息為能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析和調(diào)控提供了便利。比如，在余熱蒸汽回收方面，煉鋼蒸汽在投產(chǎn)初期較長時間內(nèi)存在無法并網(wǎng)造成放散的現(xiàn)象，通過與用戶的多次交流，了解煉鋼蒸汽回收的特性，并將煉鋼RH爐蒸汽系統(tǒng)的參數(shù)接入了EMS蒸汽監(jiān)控系統(tǒng)，解決了煉鋼蒸汽長期處于放散的狀態(tài)，提高了煉鋼蒸汽回收率。

（3）以能源中心EMS為平臺，研究電力煤氣快速轉(zhuǎn)換和節(jié)能調(diào)度技術(shù)。

新區(qū)煤氣用于生產(chǎn)和發(fā)電，當(dāng)熱軋等生產(chǎn)煤氣需求量大時，煤氣資源特別是焦?fàn)t煤氣會處于緊缺狀態(tài)，當(dāng)熱軋等生產(chǎn)線檢修時，煤氣資源將處于富余狀態(tài)，這些情況下如何考慮發(fā)電和生產(chǎn)的關(guān)系、快速完成發(fā)電和生產(chǎn)需求煤氣的轉(zhuǎn)換，如何根據(jù)煤炭價格情況合理使用煤氣資源降低發(fā)電成本，這方面的研究課題正在進(jìn)行，并在135 MW發(fā)電機(jī)組全燒高爐煤氣方面取得了一定的成果。

（4）利用EMS自動形成各工序能耗數(shù)據(jù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能源管理。

能耗是反映一個企業(yè)能源利用水平的主要標(biāo)準(zhǔn)，因此，能否算出合理和準(zhǔn)確的能耗數(shù)據(jù)，是我們能源管理人員的重要工作之一。

2012年，馬鋼新區(qū)根據(jù)上述需要成立了《新區(qū)基礎(chǔ)能耗分析》攻關(guān)課題，完成了工序細(xì)分這項(xiàng)重要工作，建立了每個工序的能源輸入產(chǎn)出模型，確定了課題所需的數(shù)據(jù)清單，對每個數(shù)據(jù)的計量情況進(jìn)行了多次調(diào)研和討論，初步確定了計量改造和數(shù)據(jù)上傳方案。下一步的重點(diǎn)工作是計量改造、數(shù)據(jù)上傳和功能實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)語

通過持續(xù)的研究和實(shí)踐，馬鋼新區(qū)能源經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平不斷提高，各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到全面提升。與往年相比，2012年轉(zhuǎn)爐煤氣回收率提高了4.09%，煤氣綜合利用率提高1.6%，高爐鼓風(fēng)電耗和壓縮空氣電耗分別下降了1 kW·h/103m3、3.6 kW·h/103m3，供電功率因數(shù)和線路需量費(fèi)用得到了進(jìn)一步的控制，能源中心的深層次應(yīng)用研究工作取得了一定的進(jìn)展。但是，能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究工作只有起點(diǎn)，沒有終點(diǎn)，需要我們能源人不斷地進(jìn)行探索和實(shí)踐。

Research and Practice on the Economical Running of Energy System at the New Area of Masteel

ZENG Wenqing
（No.2 Energy Plant of Maanshan Iron&Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000，China）

To achieve the goal of economical operation of the energy system,the Energy Plant of Masteel’s New Area took a number of measures for improving the efficiency of energy production,recovery and utilization,fully playing its role as the energy center and providing some reference for other new projects.

energy system;energy consumption indicators;economical operation

TK018

B

1006-6764(2013)10-0070-03

2013－05－16

曾文清（1969-），男，1991年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。