长钢公司节电潜力分析

赵全文，刘 虎

（首钢长钢公司，山西 长治 046031）

1 前言

电能作为一种优质的二次能源，已经成为现代工业中必不可少的能源供给之一，而钢铁工业更是电能的消耗大户。2011年，长钢公司的电能消耗、电能成本分别占到能源消耗及成本的8%、17%。文章通过对长钢公司的用电状况进行分析，挖掘出管理节电、技术节电的潜力，可有效降低生产电能的消耗及成本。

2 长钢供用电基本情况及节电的潜力

2.1 长钢供用电结构的主要特点

长钢作为一个大型钢铁联合企业，平均用电负荷达17.5万kW，最大负荷达21万kW，日用电量在420万kW·h左右。电力负荷由地区电网和公司自备电厂提供，自备电厂发电机组总装机容量50 MW，包括两台15 MW热电机组和3台余热、余压机组（装机容量20 MW），为长钢提供约20%的电力需求，使长钢在一定程度上节约了用电成本。

2.2 长钢电力负荷的基本构成

由于钢厂连续化生产的特性，长钢的用电负荷晚上大于白天，节假日大于工作日，设备、机组年检修因素对用电负荷的影响要超过季节变化影响因素。其次，含有电炉、轧钢系统的生产对电网产生的冲击负荷。

长钢主要的用电设备，归纳起来，有以下几种：

（1）鼓、引风机。鼓风机主要应用于炼铁高炉和轧钢加热炉鼓风系统，目前,在线运行的鼓风设备共有9台（套），电动机总功率35 890 kW，年耗电约2.3亿kW·h。引风机主要用于烧结主抽、炼铁出铁场除尘、炼钢转炉一二次除尘、轧钢加热炉排烟等系统，目前，在线运行的引风设备共有26台（套），电动机总功率32 750 kW，年耗电约1.9亿kW·h。鼓、引风设备年耗电达到4.2亿kW·h，占长钢年耗电总量的29%以上。

（2）制氧机。共有5台制氧机组，其中，6 000 Nm3/h制氧机3台，20 000 Nm3/h、30 000 Nm3/h制氧机各1台，包括氮压设备在内的电机总装机容量达到71 990 kW。正常生产时，运行20000Nm3/h、30000Nm3/h制氧机组，制氧综合电耗0.683kW·h/Nm3，年耗电约3.7亿kW·h，占长钢年耗电总量的25.5%。

（3）水泵。水源泵站、区域性补水泵站及生产单位自循环水泵站共13座，水泵电机总装机容量26 600 kW，年耗电约2.3亿kW·h，占长钢年耗电总量的15.8%。

（4）轧机。共有3条线棒材生产线、1条H型钢生产线、1条无缝钢管生产线，轧钢系统年耗电约1.95亿kW·h，占长钢年耗电总量的13.4%。

2.3 长钢节电的潜力与难点

作为钢铁联合企业，长钢公司耗电量巨大，既具有较大的节电潜力，同时也具有一定的难度，主要表现在以下方面：

（1）生产经营的导向关注点是设备的安全运行，对设备的经济运行性重视程度相对不足，风机、水泵等设备运行过程中，“大马拉小车”的情况严重。

（2）由于建厂时间较早，部分耗能型供配电和用电设备仍在线运行，需系统策划逐步完成机电类设备的更新换代。

（3）在余能余热综合利用方面缺乏系统性、长远性研究规划，部分余能余热资源未能集成到发电上，导致自发电比例低，电力成本居高不下。

（4）系统节电思路未形成，在实际工作中更注重于单台设备、生产工序的节电，系统性节电工作力度不足。

（5）工序电耗的评价考核与对标工作有待进一步加强。

3 长钢降低电能消耗及电力成本措施综述

3.1 主干道路及生产区域室内外照明节电措施

长钢生产区域厂房、主干道路等场所的照明年耗电量在1 000万kW·h以上。开展照明节电具有很大的潜力，如在照明负荷30 A以上的供电回路中，用串联节电控制器来降压限流，可实现节电20%。应用节能型灯具取代高耗能灯具，不但区域照明有所提高，而且节电40%以上。

3.2 生产区域低压配电系统的电能质量治理

长钢生产区域中的鼓风、制水、输送等单元的低压配电系统中接有许多旋转设备，如带有变频装置的风机、水泵等，这些旋转设备在运行时会产生瞬间浪涌和谐波电流，污染了电源质量。近期，长钢对制水单元抽样进行了低压配电系统的电能质量测试，结果表明，该类系统电流浪涌现象严重、谐波含量高，导致接入该系统的电气设备故障损坏率高、设备使用寿命降低、不明原因的故障停机和电能的浪费。针对上述状况，通过对生产区域低压配电系统进行消除谐波浪涌电流的电能质量治理，提高在线设备的运转率，可实现节电5%。

3.3 高压变频节电技术的推广应用

长钢公司在线运行的高压风机有35台(总功率68 640 kW)，水泵有41台（总功率26 600 kW），总功率达到10万kW。经调查，其中，运行工况变化较大，实施变频改造节电潜力较大的占到40%。前期已对包括高炉出铁场除尘、烧结机机尾除尘、炼钢转炉一次除尘等在内的10台（套）高压风机进行了变频节电改造（总功率9 950 kW），节电率达到30%以上。近期，针对转炉二次除尘风机、混铁炉除尘风机、烧结原料布袋除尘风机以及动力供水泵等设备的变频改造方案已制定完成，改造实施后，预计可以节电25%。

3.4 涂装润滑材料技术的应用

在对200 kW以上大功率水泵、风机从配置、运行效率等参数进行调研和耗能情况分析的基础上，通过涂装合适的高分子润滑材料以减少水泵、风机内部流动阻力，达到提高效率、节约电能的目的。根据对应用涂装润滑材料技术的风机、水泵的实际运行效果测试，节电3%左右。

3.5 冷却塔免电运行技术的应用

冷却塔免电运行技术原理就是利用上塔水的余压驱动冷却风机旋转，从而实现冷却塔的免电运行。具体改造方式有两种：一是采用水轮机替代风机电机驱动风机运行的方式；二是采用水射式雾化喷嘴替代风机电机驱动风机运行的方式。比较两种方式，第二种方式的初期改造费用较高，但采用了冷却塔无填料技术，避免填料堵塞的同时，节省了更换填料的费用。目前，长钢公司已对炼钢厂3座800 t/h冷却塔采用水射式雾化喷嘴技术进行了改造，运行效果良好，并计划对轧钢、炼铁、焦化等工序的冷却塔进行改造。通过对冷却塔免电运行技术改造，可实现节电200万 kW·h/年。

3.6 流体输送Go.well技术的应用

采用流体输送Go.well技术对在线运行的风机、水泵从系统流量需求、管路阻抗、水泵运行效率等方面入手进行能耗诊断分析以及计算机模拟，在保障生产工艺用水、用风的前提下，“量身定做”三元流高效、节能型水泵、风机替代原有水泵、风机，提高运行效率，降低电力消耗。经现场调研，长钢公司应用该项技术对焦化、炼铁、炼钢、轧钢、动力等生产工序风机、水泵进行改造，节电率可达20%以上，节电500万kW·h/年。

3.7 工序电耗对标和分析

选定标杆单位并对标杆单位各生产单元（包括焦化、烧结、高炉、炼钢、轧钢等）工序电耗的各种数据进行收集，从原料、结构、工艺和产量规模等各种参数方面对工序电耗组成进行分解和对比分析，剖析工序电耗高的主要影响因素以及存在的节电潜力，制定改进措施并组织实施。通过深入工序电耗对标，制定并组织实施赶超措施，长钢公司主体生产工序电耗可在目前的基础上降低5%。

3.8 变配电系统的综合节电措施

（1）减少电网的电压等级。长钢公司电网现有6个电压等级，分别为220 kV、110 kV、35 kV、10 kV、6 kV及 0.4 kV，等级过多造成电网中变压器的损耗过多。今后，应逐步将6 kV向10 kV供电转变，对用户提升供电电压等级后，也有利于进一步降低供电网损。

（2）优化电网运行的方式。合理调整内部各变配电站的负荷分配，尽量避免近电远送，在综合考虑网损与负荷功率大小及分布的基础上，实现适合电网结构，满足负荷需求的最优电网运行方式。

（3）电容就地补偿。在功率因素低的区域（如轧钢生产区、炼钢电炉），就地配置无功补偿装置，降低线路的无功传输，减少网损。

（4）变电设备优化运行。根据生产运行状况，适时调整变压器的运行方式，尽力实现变压器保持60%~70%的经济负载率运行。

（5）逐步淘汰高耗能机电设备。

3.9 钢厂余能余热集成发电，提高自发电量

按照“整体规划、分步实施”的原则，将企业内部丰富的余能余热资源集成到发电上，提升自发电比例，降低电力成本。目前，长钢公司已建成投产的自发电机组包括有煤气发电机组、饱和蒸汽发电机组以及高炉余压TRT发电机组。近期，又着手准备实施焦炉CDQ发电、烧结环冷机烟气余热发电、轧钢加热炉烟气余热发电等项目，项目全部建成投产后，自发电比例可提升至50%以上，降低电力成本约30%。

4 结束语

长钢公司通过挖掘管理节电、技术节电的潜力，有效降低了生产电能消耗及成本。