曾文清

綜合

馬鋼新區(qū)能源系統(tǒng)經(jīng)濟運行研究和實踐

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)實現(xiàn)經(jīng)濟運行的目標，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，為新建項目提供了參考和借鑒。

能源系統(tǒng)；能耗指標；經(jīng)濟運行

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。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20% ~30%。因此，如何提高能源的利用效率，降低能源成本，實現(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)濟運行的重要課題。

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現(xiàn)能源系統(tǒng)的經(jīng)濟運行。

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，借助能源中心強大的信息數(shù)據(jù)，對煤氣消耗結(jié)構(gòu)進行了不斷的優(yōu)化，并采取必要的技術(shù)改造，前后對2座焦爐的煤氣加熱由焦爐煤氣置換為高爐煤氣，既解決了焦爐煤氣的不足，又解決了高爐煤氣的富裕問題，達到了節(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爐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)時高爐和焦爐煤氣不足的問題；對塘岔熱電廠135 MW機組鍋爐煤氣管道進行了摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的改造和球團進行了摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣的改造，使得135 MW機組鍋爐可以同時摻燒高爐、焦爐和轉(zhuǎn)爐三種煤氣，球團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#高爐熱風爐進行摻燒轉(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，提高計量的準確性，降低轉(zhuǎn)爐煤氣損失率，還原轉(zhuǎn)爐煤氣回收真實水平。

（2）通過加強調(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、提高供氧強度等途徑進一步提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收率。如通過改變回收起點的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。

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，各項發(fā)電技術(shù)應(yīng)用比較全面。發(fā)電設(shè)施投運后，通過提高設(shè)備維護、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)電機組的運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，在降低氮氣消耗量的同時提升噸焦發(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)電已達到較好水平，目前高爐TRT平均噸鐵發(fā)電量為38 kW·h/t，焦爐CDQ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，共同挖掘各類機組發(fā)電能力。

2.4 降低空壓機電耗

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，空壓機電耗是能源系統(tǒng)經(jīng)濟運行的一個關(guān)鍵指標。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，減少運行參數(shù)的波動，從能源中心集中監(jiān)控、實現(xiàn)快速調(diào)整上達到節(jié)約能源、降低電耗的目的。

（2）統(tǒng)籌安排三個空壓機站機組的運行方式。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，各個空壓站大小機組按需求匹配運行，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建1臺更小容量的空壓機，屆時，空壓機的運行方式將更加靈活，壓氣電耗也會進一步下降。此外，也開展了熱軋等用戶檢修期間停開一臺空壓機的運行方式研究和嘗試，取得了一定的效果。

（3）開展壓氣系統(tǒng)降壓運行攻關(guān)工作。2012年，《新區(qū)壓氣系統(tǒng)降壓運行》作為能源系統(tǒng)經(jīng)濟運行的一個重要課題，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，前后進行了6次降壓運行，使空壓機出口壓力由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機組調(diào)差功能參數(shù)進行研究，修改電廠發(fā)電機組連鎖參數(shù)，提高發(fā)電機無功出力。如適當提高發(fā)電機出口設(shè)定電壓，增加無功出力；修改CCPP機組參數(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線路無功功率進行跟蹤監(jiān)測，及時聯(lián)系電廠調(diào)度調(diào)整機組無功出力。

（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)度加強用戶無功補償裝置的投退管理，提高鋼軋區(qū)電容器組補償能力。

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

3.2 降低110 kV新燒變線路需量費用

馬鋼新區(qū)110 kV線路的基本電費按最大需量計收基本電費，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。新燒變兩條線路（恒燒717線路、恒燒724線路）的負荷都比較穩(wěn)定，正常情況下負荷都低于主變?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。

（1）控制合環(huán)次數(shù)和時間來減少最大需量超標。

根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)在2008~2009年的兩年時間，需量共超標14次，對每次的超標原因進行分析后發(fā)現(xiàn)由于合環(huán)潮流大導(dǎo)致的需量超標達12次，是導(dǎo)致新燒變需量超標的主要原因，占總超標次數(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荷引起。

良好實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，可實現(xiàn)良好實踐信息的錄入、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)致的需量超標下降到4次。

（2）合理分配兩條線路的負荷，降低需量費用。

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

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

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)實現(xiàn)經(jīng)濟運行和系統(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)濟運行的重要課題。為此，馬鋼新區(qū)進行了不斷的研究和探索。

（1）強化系統(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，隨著認識的提高和深度經(jīng)濟運行的需要，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)能源中心投運后，充分利用EMS的可擴展性，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)濟運行分析和調(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，當熱軋等生產(chǎn)煤氣需求量大時，煤氣資源特別是焦爐煤氣會處于緊缺狀態(tài)，當熱軋等生產(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行，并在135 MW發(fā)電機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)，進一步實現(xiàn)精細化能源管理。

能耗是反映一個企業(yè)能源利用水平的主要標準，因此，能否算出合理和準確的能耗數(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，完成了工序細分這項重要工作，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。下一步的重點工作是計量改造、數(shù)據(jù)上傳和功能實現(xiàn)。

5 結(jié)語

通過持續(xù)的研究和實踐，馬鋼新區(qū)能源經(jīng)濟運行水平不斷提高，各項主要經(jīng)濟技術(shù)指標得到全面提升。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)和線路需量費用得到了進一步的控制，能源中心的深層次應(yīng)用研究工作取得了一定的進展。但是，能源系統(tǒng)經(jīng)濟運行研究工作只有起點，沒有終點，需要我們能源人不斷地進行探索和實踐。

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。