钢铁企业降低吨钢外购电费的方法

张帅

（河钢集团宣钢公司，河北宣化 075100）

钢铁企业降低吨钢外购电费的方法

张帅

（河钢集团宣钢公司，河北宣化 075100）

在钢材价格波动较大的经济环境下，钢铁企业要保持盈利或提高盈利水平，要特别注重能源管理，在保证安全、稳定生产的前提下，通过强化内部能源管理，减少外购电量，可有效减少费用支出。

能源；管理方式；动力能源介质；外购电费

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.72

0 引言

大中型钢铁企业要降低能源成本，吨钢外购电费是一项关键指标，就是每生产一吨钢从电网购买的电量折合电费的比值。为此，要想降低外购电费，首先稳定生产是基础，在保证整个钢铁流程的稳产、高产前提下，让电能效率提高，即做“有用功”的占比提高。结合河钢集团宣钢公司的实际情况，从能源系统管理角度出发，加大“避峰就谷”错峰用电，提高电力系统的功率因数，利用好相关政策，减少用电量，提高自发电量，参与发电企业的“电力直接交易”等，以达到减少电费支出的目的。

1 提高自发电量

钢铁行业是能源消耗的主要企业，同时也是二次能源产出与利用的综合企业，如何充分利用好各类余热余能，对实现企业降低吨钢外购电费的目的意义重大。例如，热力发电机组就是利用高、焦、转炉煤气进入燃气锅炉产生蒸汽，再由配套汽轮机组进行发电。所以，提高这类发电机组发电量的手段，就是通过整个铁、钢、材的生产组织模式平衡等，来提高用于发电的煤气量。

1.1 热力发电机组

（1）在3座高炉生产组织模式下，对高、焦、转炉煤气运行压力的稳定率进行控制，使煤气运行在稳定的压力区间内，例如，确保高炉煤气运行在（10±2）kPa，稳定率控制在85%以上；转炉煤气运行在（10.5±2）kPa，稳定率控制在85%以上；焦炉煤气运行在4～6 kPa，稳定率控制在95%以上。通过优化煤气运行稳定率，在保证煤气用户高效生产情况下，利用小热力发电机组进行调节，杜绝煤气的放散。同时煤气系统按照“应收尽收，应用尽用”的原则，提高煤气的利用率，从而提高发电量。

（2）根据执行的避峰就谷用电方案，将所有的轧线系统的检修、换品种的时间，尽可能安排在峰时段进行，以减少峰时段用电量。这样在峰时段检修时，加热炉处于保温状态，节约出的煤气可在峰时段发电，达到“峰时段发电”的目的。

（3）根据季节及煤气发生情况，优化发电机的最优组合，提高汽轮机组的发电效率。例如，2016年对现有的运行机组，根据机组的容量、区域及效率进行了优化组合，按照达到效率与效益最佳点的目的，使热力发电机组汽耗保持在42～45 t/万kW·h。同时对汽轮机运行的各项参数利用精益六西格玛管理理念，对循环水温度，凝汽器的真空度等关键参数进行综合分析，找出问题的原因，制定出解决措施；对6#25 MW发电机的凝汽器实施了螺旋除垢装置改造，从目前验证情况来看，已达到预期效果。

（4）根据生产实际，做好锅炉及发电机组的检修工作，由定期检修模式逐步转向在线诊断的“改善性维修”，避免发生故障或事故，而影响发电量。

1.2 余热余压发电机组

（1）干熄焦发电机组，是采用惰性气体将红焦降温冷却，然后利用焦炭显热产生的蒸汽进行发电，以提高发电机组的发电量。从焦化生产工艺入手，通过优化焦碳的结焦时间，干熄焦炉料位工艺参数等，在保证安全生产及焦碳质量的前提下，使这些参数达到最优化。

（2）烧结余热发电机组，即利用烧结环冷机的烧结矿余热产生蒸汽进行发电，以提高烧结余热发电机组的发电量。主要方式是从提高烟气温度出发，通过提高烧结终点温度、终点位置的控制率，使其达到95%以上，环冷机漏风率在20%以下，这样余热发电机组的发电量可达15～18 kW·h/t。例如，2016年对2#烧结机的密封结构，3#烧结机大烟道热管余热回收等进行了技术改造，改造后的吨矿发电量达到15～20 kW·h/t，效果良好。

（3）TRT（Blast Furnace Top Gas Recovery Turbine Unit，简称TRT）发电机组，主要是利用高炉炉顶煤气的压力来发电，一是保证TRT的正常调节，二是在保证高炉炉顶压力调节的同时，做好机组轴套的密封工作。

1.3 其他可回收利用余热的新技术

（1）焦炉上升管换热器技术。目前焦化工序炼焦炉生产过程中大量荒煤气的高温显热未被回收，造成炼焦工序能源消耗高和生产成本高的情况。通过利用耐高温、耐腐蚀新型上升管换热器回收显热，既保证了换热效果，能有效、安全和可靠地回收荒煤气显热，又保证了在恶劣工况下换热器的安全和经济运行，同时也解决了以往的换热器在启动和停止过程中的不适应性问题，保证设备在极高温度下（1400℃）能够安全正常运行。

（2）烧结竖冷窑冷却工艺及余热回收技术。烧结竖冷窑冷却工艺及余热回收新技术，是一种全新的烧结矿冷却和余热回收工艺，其核心是在完成烧结矿冷却的同时，又可实现烧结矿显热的高效回收。根据数据测算，采用烧结竖冷窑冷却工艺及余热回收技术，生产每吨烧结矿可回收余热生产蒸汽100～250 m3，折合节约标煤量-11～27.5 kg/t。这样吨矿发电量平均35 kW/t，较环冷带式冷却发电量的13～18 kW·h/t的情况，有了大大提高。

（3）钢渣的显热回收利用。转炉钢渣的温度高于钢水温度，并且钢渣的热熔值较大。熔融钢渣温度在1400～1750℃，钢渣的比热容约为1.25 kJ/（kg·℃）。通过计算可知，钢渣从1400℃降低到400℃，每吨熔渣可回收1.2×109J的显热，相当于40 kg标准煤完全燃烧后所产生的热量。所以回收转炉钢渣的热能，能够降低钢铁企业的能耗。转炉钢渣的余热利用是一项系统性工程，这种工艺方法主要是在渣罐内进行，所以反应过程中的化学热基本上是液态钢渣提供的。目前国内外利用热能的模式集中在利用热空气、蒸汽、高温水等进行换热，然后再进行下一步的利用。

2 节电管理

（1）合理使用用电设备，结合生产实际，在提高用电设备效率的同时，还应使做有用功的比例在85%以上。

（2）优化电力系统结构，对负荷率低的动力变压器进行“关、停、并、转”，以不断提高变压器的负载率。例如，在5 a时间内，将5座110 kV总降变电站，通过优化合并减少至3座，在提高变压器负载率的同时，每年可减少基本容量费用6319万元。

（3）利用节电新技术，按照工信部下发的《高耗能机电设备淘汰目录（第1-4批）》要求，加快淘汰高能耗电机、泵类等设备，同时开展节能改造项目。例如，2016年对钢轧厂部分高耗能Y系列淘汰电机，进行了高效永磁电机的技术改造，节电率在25%以上；对高耗能泵类设备，按照EMC合同能源管理的模式进行改造，改造后的节电率达到20%；通过与专业厂家技术交流，储备了一批节能新技术，如LED绿色照明、储能电池（石墨烯、钒液等）、太阳能发电、风能发电等一批节电新技术。

3 提高峰谷差电量

河北省电网主要分为南北2块，一是国网河北省电力公司负责的河北省营业区域，包括石家庄、邢台、邯郸、保定、衡水、沧州6市。二是国网冀北电力有限公司的营业区域，包括秦皇岛、唐山、廊坊、承德、张家口5市。大中型企业一般执行的是2部电价制度，即电度电价和基本容量费（最大需量）。其中电度电价执行峰谷平电价，根据2016年6月17日冀价管〔2016〕110号文件，及调整后2017年1月1日起执行的河北省南部电网销售电价，河北省制定了110 kV电压等级电价表，见表1。表中变压器容量使用价格每月均为23.3元/kV·A。

从表1可见，河北北部地区的谷段电价较峰时段电价低0.3812元，河北南部地区的谷段电价较峰时段电价低0.4068元，所以利用好电网公司峰谷平电价差的政策，制定好“避峰就谷”、“削峰填谷”等错峰用电措施，均可达到减少电费支出，提高公司效益的目的。

（1）各生产部门根据工艺及设备运行情况，制定峰谷平用电管理细则和要求。针对能实现“避峰就谷”运行的系统或设备（如磨煤系统、皮带筒仓、LF精炼炉、循环补水系统等），编制运行时段统计表，并落实到作业区或班组，使此项工作层层分解、层层落实，同时为制定设备检修计划或检修模型提供依据。

（2）各生产线的日修、周检、定修等检修时间，特别是轧钢系统，必须最大限度地执行“就峰避谷”的原则。主机设备原则上在峰段时间检修，错峰启车，同时保障设备安全和稳定运行，避免平谷时段出现故障停机，最大限度地利用平谷段组织生产。

（3）轧钢系统在峰时段检修期间，加热炉正好处于保温状态，其节约的煤气，可以提高热力机组的发电量。峰时段电价高，但用电少，自发电多，所以必须确保和实现“峰谷发电”的运行模式。

4 提高变电总降功率因数

（1）提高电能质量，满足国家电网要求的功率因数应在0.9以下的规定。为了提高公司的电能质量，一般都将功率因数控制在0.95及以下，既保证了供电质量，同时每月还能获得供电公司的功率因数奖励。

（2）3种补偿方式，即集中补偿，分散补偿和就地补偿。集中补偿针对的是主要的变、配电站，补偿对象是：线路及变配电站的无功需求；稳定电压的需要；补充分散补偿、就地补偿后的余下的无功。分散补偿针对的是配电站、室，是对用电网络面积不大的用电网络所给与的补偿，补偿容量根据用电负荷情况而定。就地补偿针对的是大容量的负载，即在负载附近配置，可以最大量的节省电力能源的损耗。3种补偿方式中，就地补偿效果最好，但投入较大，补偿设备使用率不高。为此，可将3种方式配合使用，也可以将变、送、用电网络的无功补偿到一个非常合理的程度。

5 利用好国家“电力直接交易”的相关政策

从2015年开始，河北省的南、北网陆续出台了关于“电力直接交易”的相关政策。解读好、利用好这项政策是减少外购电费最直接和最有效的途径。2016年11～12月，河北省发改委、冀北电力力交易中心组织开展了冀北5市的电力直接交易活动。公司在2016年11～12月完成申请交易电量为2.03亿kW·h，最终交易量占早报量的68%，直接减少外购电费支出2096万元。为企业降本增效做出的巨大贡献。2017年将继续密切跟踪好这项政策，在相关政策范围内，争取实现最大的电量参与直购，以减少企业的电费支出。

6 结束语

钢铁企业降低吨钢外购电费是一项系统工作，需要以强化能源管控、无缝生产组织、提高工艺技术等做基础，深入推进节电、节能各项措施方案的实施，不断提高设备运行质量和推进“改善性维修”，应用优化提升的思路开展好该项工作。用优化的思维统筹思考方法，实现在互联网模式下的集“生产、工艺、能源”为一体的最优控制新模式。

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〔编辑 王永洲〕