高效節(jié)能泵在高爐工序的實(shí)施與應(yīng)用

摘 要：針對(duì)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(wèn)題，對(duì)高爐工序中水系統(tǒng)水泵的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)高耗能水泵進(jìn)行技術(shù)改造，按最佳運(yùn)行工況參數(shù)（系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行需要的流量Q和揚(yáng)程H）定做高效節(jié)能泵替換目前處于偏工況、低效率運(yùn)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(jiān)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(jìn)，降本增效、點(diǎn)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(gòu)電，通過(guò)對(duì)高爐工序耗電點(diǎn)位摸排，鎖定對(duì)現(xiàn)有老舊水泵進(jìn)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(duì)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(yùn)行保駕護(hù)航。本文重點(diǎn)對(duì)部分水泵節(jié)能技術(shù)實(shí)施前后進(jìn)行比對(duì)，高效節(jié)能供水泵應(yīng)用已運(yùn)行三年以上，期間無(wú)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(jì)5臺(tái)水泵3用2備，功率560 kW，備用柴油機(jī)泵1臺(tái)，配閉式冷卻塔10臺(tái)，水壓：0.85 ～ 1.3 MPa，循環(huán)水量：5 900 ～ 8 500 m3/h。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析

1.2.1 設(shè)計(jì)理念落后。

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

1.2.2 超負(fù)荷運(yùn)行。

電機(jī)運(yùn)行電流處于長(zhǎng)期接近或超過(guò)額定電流運(yùn)行，這樣會(huì)導(dǎo)致電纜線路及電機(jī)繞組絕緣能力快速下降，電機(jī)壽命也隨之下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因絕緣問(wèn)題導(dǎo)致電機(jī)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(gè)水系統(tǒng)局部阻力偏高，輸出揚(yáng)程損耗較大；水泵經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)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(shí)際運(yùn)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(yán)重，導(dǎo)致能源浪費(fèi)。

1.3 泵組原始功耗（見(jiàn)表2）

2 高效節(jié)能水泵的實(shí)際應(yīng)用

2.1 應(yīng)用方向

針對(duì)煉鐵部一期高爐循環(huán)水泵系統(tǒng)運(yùn)行狀況，按最佳工況運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)檢測(cè)復(fù)核當(dāng)前運(yùn)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(zhǔn)確找到最佳工況點(diǎn)，通過(guò)整改不利因素，按最佳運(yùn)行工況參數(shù)（系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行需要的流量Q和揚(yáng)程H）定做高效節(jié)能泵替換目前處于偏工況、低效率運(yùn)行的水泵，消除因系統(tǒng)配置不合理引起的高能耗。

2.2 實(shí)施內(nèi)容

2.2.1 水泵本身效率的提高

通過(guò)專業(yè)軟件測(cè)算、設(shè)計(jì)，選擇優(yōu)秀水力模型、開(kāi)精鑄模、呋喃樹(shù)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(lái)減少無(wú)用能耗，提高水泵本身效率。

2.2.2 提高水泵的運(yùn)行效率

由于水泵的選型與系統(tǒng)不匹配，會(huì)導(dǎo)致水泵偏工況運(yùn)行、遠(yuǎn)離高效區(qū)間，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行效率低。節(jié)能技術(shù)實(shí)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(yùn)行工況在高效率區(qū)間運(yùn)行，從而提高水泵的實(shí)際運(yùn)行效率。

2.2.3 閥門開(kāi)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(yáng)程區(qū)域運(yùn)行，效率很低，造成運(yùn)行功率遠(yuǎn)大于水泵的軸功率，甚至大于電機(jī)的配套功率。為了防止過(guò)電流，通常采用調(diào)節(jié)水泵出口閥門的開(kāi)度（極少數(shù)控制進(jìn)口閥門），這就造成泵組部分功率損失在未全開(kāi)的閥門上。應(yīng)用后閥門開(kāi)度增加，減少了這部分能耗。

3 效果

3.1 節(jié)電量計(jì)算方法

1）實(shí)施前功耗確認(rèn)。

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

2）實(shí)施后功耗確認(rèn)。

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

3）小時(shí)節(jié)電量確認(rèn)。

4）4臺(tái)水泵小時(shí)總節(jié)電量確認(rèn)。

3.2 節(jié)電評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)施前啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行500 h（系統(tǒng)運(yùn)行平衡），用電度表、累時(shí)器檢測(cè)設(shè)備記錄電機(jī)輸入功率及系統(tǒng)運(yùn)行狀況。實(shí)施后同樣運(yùn)行500 h，記錄電機(jī)輸入功率及系統(tǒng)運(yùn)行狀況。按節(jié)能量計(jì)算方法計(jì)算總節(jié)電量，以此判斷是否達(dá)到實(shí)施目標(biāo)。

3.3 實(shí)施后工況前提條件

通過(guò)對(duì)A系統(tǒng)3臺(tái)供水泵進(jìn)行節(jié)能技術(shù)實(shí)施后，有效降低了密閉系統(tǒng)循環(huán)水運(yùn)行電耗，供水泵耗電由實(shí)施前533 kW·h，降低至384 kW·h，節(jié)能率達(dá)27.8%。

3.4 實(shí)施過(guò)程記錄（見(jiàn)圖3）

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高爐工序水系統(tǒng)供水泵節(jié)能技術(shù)實(shí)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(shí)現(xiàn)節(jié)能率25%以上，助力公司降本增效。

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第一作者：朱彥亮，男，38歲，工程師

收稿日期：2024-04-25