马钢新区能源系统经济运行研究和实践

曾文清

综合

马钢新区能源系统经济运行研究和实践

曾文清

（马鞍山钢铁股份有限公司第二能源总厂，安徽马鞍山243000）

马钢新区为能源系统实现经济运行的目标，采取了一系列提高能源产品生产、回收和利用效率的措施，充分发挥了能源中心的作用，为新建项目提供了参考和借鉴。

能源系统；能耗指标；经济运行

1 引言

钢铁工业是国家的基础行业之一，同时也具有高资源消耗、高能源消耗的特点。随着近几年钢产量的快速增长，行业总能耗占全国能源消耗总量的比例由2000年的10%升高到2011年的16%左右，吨钢综合能耗与国际先进水平相比亦有明显差距；企业内部，能源成本占生产成本的比例高达20% ~30%。因此，如何提高能源的利用效率，降低能源成本，实现企业的低成本生产战略，是钢铁企业能源系统经济运行的重要课题。

马钢新区自2007年全面投产以来，采取了一系列的措施来实现能源系统的经济运行。

2 提高能源的生产、回收和利用效率

2.1 调整煤气资源消耗结构

马钢新区投产后，为了更好地满足生产需求和提高各种煤气资源的利用效率，借助能源中心强大的信息数据，对煤气消耗结构进行了不断的优化，并采取必要的技术改造，前后对2座焦炉的煤气加热由焦炉煤气置换为高炉煤气，既解决了焦炉煤气的不足，又解决了高炉煤气的富裕问题，达到了节能效果；将烧结石灰窑烧高焦混合煤气改为烧转炉煤气，开拓了一个转炉煤气的大用户，同时将置换出来的高炉和焦炉煤气提供给热轧等其他的用户，解决了热轧长时间大量生产时高炉和焦炉煤气不足的问题；对塘岔热电厂135 MW机组锅炉煤气管道进行了掺烧转炉煤气的改造和球团进行了掺烧转炉煤气的改造，使得135 MW机组锅炉可以同时掺烧高炉、焦炉和转炉三种煤气，球团竖炉可以同时掺烧高炉煤气和转炉煤气，开拓了转炉煤气的新用户、基本上消除了转炉煤气的放散，同时又增添了电厂锅炉和球团竖炉这两个煤气大用户的掺烧品种，有利于不同种类之间的煤气的转换使用，提高了煤气调度的灵活性。

2.2 提高转炉煤气回收率

通过对B#高炉热风炉进行掺烧转炉煤气继续拓展转炉煤气用户等手段，很好地解决了转炉煤气的出路问题。反过来，如何进一步提高转炉煤气的回收率，又成了能源系统的一大课题，为此，马钢新区进行了一系列提高转炉煤气回收率的尝试，取得了较好的效果。

（1）通过计量梳理和改造，提高计量的准确性，降低转炉煤气损失率，还原转炉煤气回收真实水平。

（2）通过加强调度联系，提前掌握炼钢节奏，合理控制转炉煤气柜位，保证转炉煤气全量回收。

（3）通过对转炉煤气回收操作及冶炼用氧的分析和研究，采取延长转炉煤气回收区间、优化转炉煤气回收操作、提高供氧强度等途径进一步提高转炉煤气回收率。如通过改变回收起点的O2、CO含量设定值等手段，可以前提转炉煤气回收起始时间，回收时间每延长约10 s，转炉煤气回收率大致可以提高1 m3/t；同样，可以通过改变氧累设定值等措施来延长转炉煤气回收终点。

2.3 提高TRT、CDQ、烧结余热发电效率

马钢新区余热、余压发电方面的应用主要有高炉TRT发电、焦化CDQ发电和烧结余热发电，各项发电技术应用比较全面。发电设施投运后，通过提高设备维护、保养水平，控制系统和操作技术的不断优化，各类发电机组的运行率都有了很大的提高；同时，焦化还通过干熄焦系统参数优化，提高干熄炉导入空气量，在降低氮气消耗量的同时提升吨焦发电量；烧结余热发电通过稳定和提高废气温度等措施提升吨矿发电量。通过这些措施，高炉TRT发电、焦化CDQ发电已达到较好水平，目前高炉TRT平均吨铁发电量为38 kW·h/t，焦炉CDQ平均吨焦发电量为120 kW·h/t，烧结余热平均吨矿发电量为8.1 kW·h/t。但是，和行业先进水平相比，发电水平仍然有提升空间，需要能源厂和生产厂相互合作，共同挖掘各类机组发电能力。

2.4 降低空压机电耗

马钢新区能源中心空压站用电占全厂总用电的23%左右，因此，空压机电耗是能源系统经济运行的一个关键指标。新区在降低压气电耗方面做了许多的尝试，效果明显。

（1）空压站采用无人值守和一体化监控，克服了由于人为因素造成的调节滞后等不利因素，减少运行参数的波动，从能源中心集中监控、实现快速调整上达到节约能源、降低电耗的目的。

（2）统筹安排三个空压机站机组的运行方式。马钢新区压缩空气系统设计时，三个空压站之间设有连通管相接，因此，压缩空气系统是一个整体，具备整体调控能力，各个空压站大小机组按需求匹配运行，对降低电耗有较好的作用。2013年上半年，结合二期工程的建设，有2个空压站将分别再扩建1台更小容量的空压机，届时，空压机的运行方式将更加灵活，压气电耗也会进一步下降。此外，也开展了热轧等用户检修期间停开一台空压机的运行方式研究和尝试，取得了一定的效果。

（3）开展压气系统降压运行攻关工作。2012年，《新区压气系统降压运行》作为能源系统经济运行的一个重要课题，通过部分末端用户管网改造、全系统用户参数调研和优化等攻关工作，前后进行了6次降压运行，使空压机出口压力由0.84 MPa逐次降低到了0.75 MPa，压气电耗降低了2.1 kW·h/103m3。

3 提高供电功率因数、降低线路需量费用

3.1 提高220 kV钢轧变电所的线路功率因数

由于存在自发电量上网等原因，2011年马钢新区220 kV钢轧变电所有6个月发生线路功率因数低于0.90的情况，增加了企业购电成本。为此，我们采取了一系列措施来提高钢轧变的功率因数。

（1）联合自备电厂对CCPP机组调差功能参数进行研究，修改电厂发电机组连锁参数，提高发电机无功出力。如适当提高发电机出口设定电压，增加无功出力；修改CCPP机组参数，使钢轧变无功功率变化时，能够迅速响应并提供足够的无功容量。

（2）能中调度对钢轧变2条220 kV线路无功功率进行跟踪监测，及时联系电厂调度调整机组无功出力。

（3）监视钢轧变110 kV系统电压水平，及时通过调整钢轧变220 kV主变分接头，降低钢轧变110 kV母线电压，以增加电厂无功出力。

（4）能中调度加强用户无功补偿装置的投退管理，提高钢轧区电容器组补偿能力。

实施这些措施后，2012年钢轧变每个月的线路功率因数都达到0.9以上，和2011年相比，一年可为公司节约力调电费200万元以上。

3.2 降低110 kV新烧变线路需量费用

马钢新区110 kV线路的基本电费按最大需量计收基本电费，如果最大需量低于主变容量的40%时，按主变容量的40%计收基本电费。新烧变两条线路（恒烧717线路、恒烧724线路）的负荷都比较稳定，正常情况下负荷都低于主变容量的40%，所以将主变容量的40%作为新烧变线路最大需量的控制目标。

（1）控制合环次数和时间来减少最大需量超标。

根据统计数据在2008~2009年的两年时间，需量共超标14次，对每次的超标原因进行分析后发现由于合环潮流大导致的需量超标达12次，是导致新烧变需量超标的主要原因，占总超标次数的85.7%。另2次是由于其中一条线路检修，另一条线路带全所负荷引起。

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自2010年起，能够“零倒”负荷的尽量“零倒”以减少合环次数，并且每次合环尽量缩短合环时间，通过这些措施使合环导致的需量超标次数明显减少。2010年1月~2012年8月，因合环潮流大导致的需量超标下降到4次。

（2）合理分配两条线路的负荷，降低需量费用。

控制合环有效低降低了由此产生的需量超标次数，但是，2010年1月烧结余热发电机组在新烧变Ⅱ段并网后，724线路因发电机组解列频繁导致需量超标的次数却大增。2010年1月~2012年8月，因发电机组解列造成的需量超标达18次，造成需量费用增加222.3万元。根本原因是由于发电机组辅机有2台循环风机（每台2240 kW）、4台循环水泵（每台450 kW），正常辅机负荷都在5000 kW以上。发电机组正常发电时，恒烧724线路负荷处于基准需量以下，但是，当发电机组突然解列时，短时间内辅机仍然在运行，造成恒烧724线路负荷和需量超标。

通过对新烧变10 kV两段负荷的统计和分析发现I段的负荷较轻，正常情况下还差5000 kW左右的负荷才能到达主变容量的40%。因此，要求烧结用户对部分负荷进行了重新分配和接线改造，最终使两条线路的负荷基本都控制在主变容量的40%以下，大大减少了需量超标的情况。

4 充分发挥能源中心的作用

马钢新区能源中心的建设和成功应用是能源系统实现经济运行和系统节能的关键因素和重要手段。如何利用能源中心丰富的生产和能源供用信息以及强大的调控功能，来提高能源的综合利用效率，降低能源成本，是能源系统经济运行的重要课题。为此，马钢新区进行了不断的研究和探索。

（1）强化系统节能的意识和理念，提高调度的技巧和水平。

（2）根据需要不断接入新的监控信息。

在能源系统调控过程中，随着认识的提高和深度经济运行的需要，会发现许多信号并未接入能源中心EMS系统。马钢新区能源中心投运后，充分利用EMS的可扩展性，不断接入许多新的能源信息，这些信息为能源系统的经济运行分析和调控提供了便利。比如，在余热蒸汽回收方面，炼钢蒸汽在投产初期较长时间内存在无法并网造成放散的现象，通过与用户的多次交流，了解炼钢蒸汽回收的特性，并将炼钢RH炉蒸汽系统的参数接入了EMS蒸汽监控系统，解决了炼钢蒸汽长期处于放散的状态，提高了炼钢蒸汽回收率。

（3）以能源中心EMS为平台，研究电力煤气快速转换和节能调度技术。

新区煤气用于生产和发电，当热轧等生产煤气需求量大时，煤气资源特别是焦炉煤气会处于紧缺状态，当热轧等生产线检修时，煤气资源将处于富余状态，这些情况下如何考虑发电和生产的关系、快速完成发电和生产需求煤气的转换，如何根据煤炭价格情况合理使用煤气资源降低发电成本，这方面的研究课题正在进行，并在135 MW发电机组全烧高炉煤气方面取得了一定的成果。

（4）利用EMS自动形成各工序能耗数据，进一步实现精细化能源管理。

能耗是反映一个企业能源利用水平的主要标准，因此，能否算出合理和准确的能耗数据，是我们能源管理人员的重要工作之一。

2012年，马钢新区根据上述需要成立了《新区基础能耗分析》攻关课题，完成了工序细分这项重要工作，建立了每个工序的能源输入产出模型，确定了课题所需的数据清单，对每个数据的计量情况进行了多次调研和讨论，初步确定了计量改造和数据上传方案。下一步的重点工作是计量改造、数据上传和功能实现。

5 结语

通过持续的研究和实践，马钢新区能源经济运行水平不断提高，各项主要经济技术指标得到全面提升。与往年相比，2012年转炉煤气回收率提高了4.09%，煤气综合利用率提高1.6%，高炉鼓风电耗和压缩空气电耗分别下降了1 kW·h/103m3、3.6 kW·h/103m3，供电功率因数和线路需量费用得到了进一步的控制，能源中心的深层次应用研究工作取得了一定的进展。但是，能源系统经济运行研究工作只有起点，没有终点，需要我们能源人不断地进行探索和实践。

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年毕业于西安交通大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，现从事生产和技术管理工作。