现代钢铁企业电力系统节能型重构与优化研究

唐京瑞 重庆化工职业学院

钢铁厂电力系统结构主要包括外部电网购电、内部余能余热自发电、总降压站及各车间变、配电所等。随着以电能形式回收余能的设备和技术的完善，钢铁厂电力系统通过重新优化构建节能型系统来缓解外部电力供应紧张，在节约电力成本方面具有较大潜力。钢铁企业节电一方面是从电气设备装置入手，研究节电技术和产品。另一方面则是电气设备的优化运行，即从管理的角度探讨节电的方式与方法。利用企业内部自备电厂二次能源的转换和利用以及企业能源动力中心建设都需要从能源系统整体出发寻找最优规划方案。

1 余热余能发电的方式与回收

大型钢铁生产企业在生产过程中存在许多可回收利用的余热余能用于自发电，主要方式包括炼焦过程中干熄焦锅炉与发电装置（CDQ），炼铁环节利用高炉炉顶余压建设TRT发电装置，以及燃气-蒸汽联合循环热点装置（CCPP）。以重庆钢铁为例，重钢长寿新区6座60孔6米焦炉均采用新型的干熄焦工艺，每小时节水达到135立方米，年回收蒸汽130万吨，折合标煤15.7万吨。利用TRT发电设备分别装设了TRT发电，新建的4#高炉，也预设有4#TRT自发电厂。据统计燃料作业区3台TRT发电机发电总量达到2264.19万千瓦时，同时利用燃气-蒸汽联合循环热点装置（CCPP），热力作业区2号余热发电量屡创新高，分别达到17.9千瓦时、17千瓦时和16.9千瓦时，吨钢发电节约成本9元，达到国内同行业先进水平。

2 电力系统及其节能型重构与优化

2.1 钢铁企业电力系统设施基础现状

我国大多数钢铁企业建成年代较久，在不断引进先进技术及扩大生产规模的发展过程中，往往只注重了产品及工艺设备技术的改进，却忽视了能源电力公辅设施的建设，导致内部电力供电系统结构不合理。随着技术的发展和规模的扩大，钢铁厂内部电力系统自供电能力挖掘不够，外购电比例过高以及供电电压等级过低，层次过多等问题逐渐显现。

伴随着原材料铁矿石价格上涨，钢铁需求量降低，客观上这就需要钢铁企业自身提高生产技术，优化内部资源，实现节能减排降低成本。其中增加企业自发电，优化电力系统结构，挖掘节电方法在节能减排中具有很大潜力。

2.2 钢铁厂电力系统节能型重构模式

实现钢铁企业的电力系统节能重构及优化，首先要按照调整当前电力系统内部结构、优化管理政策，在更新改造工艺设备的同时实现工厂电力基础设施的扩建，实现供配电规模大型化，提高总降进线电压等级，减少中间电压等级，对于年产300万吨及以上的钢铁企业的进线电压应当从110KV提高到220KV；并采用SCADA自动化调度监控系统投入以稳定运行等方式节约电能；其次，利用余热余能建设各类自发电机组并优化自发电并网方式，增加自发电比例，减少外部购电等方式。第三，加强节电节能制度建设与管理。

因此，在通过提高电源进线电压等级和变配电设备大型化的基础上，减少中间配电环节，提高设备工作效率，钢铁厂电力系统重构模式的核心是通过采用余热余能发电回收电能的方式并进行合理并网，这种重构模式在我国年产粗钢近7亿吨，有数百家钢铁厂的钢铁大国具有广阔的应用空间和可观的经济与社会效益。

3 钢铁企业电力系统重构案例应用实践

2011 年，重庆钢铁通过发展自身优势，节能减排，在利用余热余能上先后新建了1#余热发电，2#余热发电，1#CDQ，2#CDQ，1#TRT，2#TRT，3#TRT 和 1座 CCPP自发电 厂。在电压等级上扩建了220KV的变电站，很大程度上提高了厂区供电能力和可靠性。同时，重钢220KV该总降出线直接只分配了有两个电压水平，即110KV和35KV，减少了中间配电环节。据统计2011年1月份，重钢新区自发电量比例为28.37%，2月份为38.49%，6月份重钢自发电1亿度，当月自发电占总用电量的63%。而2016上半年，新区自发电率已达到63.34%。一系列发展循环经济的新技术、新工艺实施后，重庆钢铁吨钢综合能耗在600kgce/t以下，每年发电量可达17亿KWH、可减少消耗天然气5亿立方米，居全国先进水平。

重钢CCPP-CDQ项目实现发电约13.5亿千瓦时，算上重钢自有的发电机组，预计重钢新区利用生产余热的发电量全年达到16-17亿千瓦时。目前，重钢集团自发电比例预计在70%以上，自发电量达到3346.74万千瓦时，创下月自发电量历史新高。

[1]孙浩，涂序彦.钢铁厂电力系统的节能型重钢研究[J].节能，2006(2):13-14

[2]程宝芳，李贺昌.大型钢铁厂电力系统经济运行实践[J].冶金动力，2016(8):55-56