轧钢工序降能减耗措施的研究与应用

2017-02-01李风振

设备管理与维修 2017年8期

李风振

（莱芜钢铁集团，山东莱芜 271100）

1 降低轧钢工序能耗的措施分析

山东钢铁集团股份莱芜分公司特钢事业部是莱芜钢铁集团（莱钢）的主要生产单位。近年来，随着钢铁产品质量、品种的升级，深加工层次的不断增长，轧钢工序能耗不断增加。在循环经济、绿色钢铁、低碳经济等节能减排的主题倡导下，在近年来钢材市场整体萧条的压力下，降低合金钢轧钢工序能耗、提高产品市场竞争力势在必行。

我国钢铁行业的传统生产工序是炼钢、炼铁、加热、轧材等，各个工序独立进行生产、加热、冷却，浪费能源、节能不佳的现象十分普通。特别是轧钢生产，从初轧、开坯到成材，一般都要经过3次左右的加热和轧制才能成材，能耗较高。特钢事业部现有的3条轧材生产线均由原来横列式轧线逐步改造而成，在生产工艺流程中存在许多不足和制约因素。有鉴于此，认真分析轧线中影响能耗的薄弱环节，结合企业实际情况，运用轧材工序的节能降耗技术，采取相关措施，以降低轧钢工序能耗，提高企业经济效益。下面以特钢事业部大型车间为例，对轧钢用水和用电设备进行节能改造，以降低合金钢轧钢工序的能耗指标，提高产品附加值。

2 提高设备用电效率

电能在轧钢车间，尤其是冷轧车间的能耗量较大，因此节电是轧钢工艺节能的重点。目前，钢厂电能消耗较高的主要原因有生产效率低、开工率不足、空转率较高、电器设备（元件）较陈旧，以及供电设备和用电设备不相匹配等。为此，重点采取提高设备负荷率、合理选择电机容量、减少设备空转率、选择变频技术、淘汰能耗大的电器设备等措施，以达到节能降耗的目的。

2.1 变频改造

大型成材车间的浊环循环控制系统，已不能满足当前节能降耗及安全生产的要求。实际生产中，随着生产节奏和轧机用水量的变化，循环系统的供水量也随之变化，经常导致原水泵电机的负载率仅为40%～60%。而且，电机为直接启动模式，启动电流较大，造成电能浪费和设备损耗。如果改用变频器调速控制，可以实现电机软启动，减少设备损耗，控制功率输出，达到节能效果。

具体内容：①整体更换浊环系统的2台泵的控制系统；②新上的电源柜及2台变频器，可以控制和全方位保护电机，还可以根据现场情况调整变频器频率，控制用水量，保证水泵的压力。

改造后，Φ650 mm循环水泵系统实现了软启动和控制自动化，频率由原来的50 Hz降至35 Hz，根据实际情况调节电机转速，因此减少了电机的损耗，降低了泵体、转子总成和盘根的备件消耗，减少了人工成本。根据现场实际测量电流计算，变频器负载率为80%，变频器实际节电率为35%。

2.2 淘汰落后设备

大型550泵房主要用于冲刷地沟氧化铁皮，近年来泵房出现故障较多，影响生产的正常运行：泵房的总进线电源线为2根3×120 mm2的铝线，分别担负着550泵房、650泵房以及澡堂的全部供电负荷，每到夏天电缆接头处经常有发热现象。泵房内电机是20世纪80年代生产的JS115-4，属于国家规定的淘汰落后高耗能电机范围，而且已经没有相应的备件。泵房内清水离心泵10SH-6（逆时转）为老型泵，效率较低；管路老化且现阀门位置易造成氧化铁皮淤积塞堵，致使阀门无法完全关闭，正常生产过程中备用泵无法进行单体维修、更换。

改造的具体内容：①利旧使用将厂内变压器放在550泵房内，分别对550泵房、650泵房以及澡堂供电，以较少投资解决压降问题；②整体更换550泵房内2台电机及水泵，采用新型节能泵组清水离心泵200SS-66，与2000 m3水泵房通用。改造后，泵组运行稳定，泵组的运行效率提高，节省电能。

2.3 备用+节能改造

大型成材车间的高低压配电室改造工作已经逐步完成，而低压配电室的加热炉风机配电室从20世纪80年代一直使用至今，早已超出其安全使用年限，不能满足节能降耗、安全检修等要求。但是，加热炉区域属于稳定运行的关键设备，因此必须对其进行改造。

改造具体内容：①整体更换更换配电室内所有开关柜，重新分配配电室布局，重新规划开关柜功能；②用2台变频器控制风机既可节约能耗，又能使变频器及风机互为备用，减少故障时间。改造后，设备故障率大大减少，保证了正常生产，降低了能源消耗。

2.4 高低压稳定性改造

大型车间I线高低配的配电柜已超期服役，高压断路器为落后的少油断路器，高压电机启动频繁、电流过大，转子回路所串电阻箱经常烧坏，已经不能符合现代安装、安全等要求。

改造内容：①新上高压配电柜采用全封闭式，前后均设有观察窗，配电柜装有接地刀闸，并与断路器位置形成机械连锁；②少油断路器改为VS1型真空断路器，结合断路器状态指示仪，使断路器状态一目了然；③高压保护机构均改为微机线路保护测控装置、微机变压器保护测控装置、微机电容器保护测控装置和电动机保护测控装置，可对速断、过流、零序、过负荷、PT断线、CT断线、断路器储能状态等保护；④安装远程高压操作及监视系统，实现了高压盘的远程操作和对各盘断路器状态和电流、电压及功率的监视，实现了故障纪录并报警；⑤新上直流电源，采用蓄电池，保证断电情况下高压系统的安全可靠运行；⑥新上650主电机操作台，采用PLC控制，并上了触摸屏及无纸记录仪，可显示即时电机电流、电压，显示主电机、油泵、风机的各种运行状态，PLC各输入输出点监视，各种状态报警等；⑦将650主电机转子所串电阻箱分开排放，每相一排并采用铜排连接，有利于散热及处理故障；在650主电机转子回路中串入液态电阻，使主电机启动电流降到了500 A左右，有效降低了电机的启动电流，防止转子回路中的电气设备因大电流而损坏。

此次改造大大增加了I线高低压系统的安全稳定性，增加主电机启动次数，保温待料时可停主电机，空载每小时节电1000 kW·h（电机2500 kW）。降低系统电流，特别是主电机可允许过双钢（2个钢坯），生产效率提高20%。

3 提高水的综合利用率

与电能一样，水资源是轧钢厂生产和开展任何工艺的保障，提高水的综合利用率是钢铁企业节能减排工作的一项重要内容。企业提高水的综合利用率的措施：①优化供水管网系统，实施串级沉淀循环，减少供水泵组等，提高轧线冷却水的压力和水质；②检修回水通道，降低用水消耗；③设立澡堂新水回收管路，废水处理后用作供轧机、水压机等设备的冷却水，减少新水消耗；④将各生产线加热炉所产生的蒸汽联网，可满足职工集中澡堂供热，剩余部分还可冷凝回收，经济效益和社会效益明显。

例如，大型车间浊水循环系统有压力不稳定、泵使用寿命短、补充自来水量大等问题，并且澡堂和水化验的外排水白白流失，系统运行费用较高。为此，进行了如下改造：①将澡室外排水改为浊循环系统补充水，每月可节水4500 m3；②将加热炉水化验外排水引入浊循环系统，每月可节水300 m3；③充分利用地势落差条件，实施浊水串级沉淀，净化水质，减少运行泵组数量。串级沉淀节能方案如图1所示。

回水系统充分利用了落差优势：①用联通管将半连轧沉淀池引入2000 m3水池，这样就可以停止离心泵200S-42（电机功率45 kW）运行，降低费用；②利用半连轧沉淀池与2000 m3水池水位差（落差14 m），通过Φ273 mm钢管将半连轧沉淀池的水引入550轧机沉淀池、进入650轧机沉淀池，再经Φ377 mm钢管进入2000 m3水池。这样，经过三级过滤，浊水回水中的氧化铁皮含量明显降低，2000 m3水池中的水质明显改善。2000 m3水池泵房的水泵叶轮磨损减轻，泵使用寿命明显提高。改进后，系统运行稳定，节能效果良好。