南钢压缩空气系统全流程再造的实践

（南京钢铁联合有限公司制氧厂，江苏南京 210035）

引言

压缩空气作为昂贵的二次能源在钢铁企业使用很多，而空压机作为高耗能设备，是一种运行成本远远大于初期购置成本的特殊动力设备，其耗电量占整个空压站系统用电的95%，占钢厂电力消耗4%以上，是名副其实的耗电大户。随着节能减排要求越来越高，对压缩空气系统的科学管理显得日益重要。重视和改善压缩空气系统的宏观管理，并积极规划高效的压缩空气系统，通过节能降耗来强化企业竞争能力，实现企业效益最大化，已成为刻不容缓的任务。

1 空压站的历史沿革

自南钢1958 年建厂以来直到2006 年，空压站作为各生产厂的辅助单元，主要保证生产一线能用上气就行，空压站的能耗没有得到充分重视。从原料、炼铁、炼钢到轧钢，每个分厂都有自己独立的空压站，燃料供应厂甚至一个厂有3个空压站，全公司共有13个小型空压站，见表1。

压缩空气的生产、维修由各分厂独立管理，空压站规模小。最小的空压站只有一台机器，多数配置4～8台机器，机器老旧，以立式活塞机和喷油螺杆机为主。由于各二级分厂以铁和钢为主专业，没有压缩空气专业技术人员，现场操作和维护跟不上，空压机维护缺失情况非常严重，设备的故障很难做到及时发现和检修，疑难问题又得不到专业解决方案。空压站普遍存在以下问题：设备老旧，老式活塞机和喷油螺杆，配用电机多为高能耗电机，产气能效低；跑冒滴漏严重，机房管道采用丝牙、活结连接方式，部分采用软管连接，疏水采用直排方式，密封漏气得不到彻底处理；运行效率低下，达不到额定出力的机器也在运转，部分机器一直在空转也未及时发现；故障率高，十年以上的有油螺杆普遍还在使用，机头烧坏、电机故障问题很频繁，经常由于维修费用过高得不到修复等。最主要问题是各分厂空压站普遍供气不足影响生产情况时常出现，部分分厂采用中压氮气补充空压气的方式，连带氮气供应短缺，矛盾越来越突出。

表1 全公司各分厂空压站配置情况表

2003 年中厚板卷厂在南钢西区建设，新建2 台120 t 转炉和2 条连铸机配套轧钢生产线，配套建设了公司1号空压站。

2 尝试进行局部优化，形成局部区域供气方式

2010 年中板厂由于空压机故障多，气不够用，压缩空气对轧机生产影响次数越来越多，中板厂又是公司创效大户，对公司整体影响很大。中板厂7台老式活塞式空压机储气罐底部排出又是油又是水，无后处理设施，对轧机生产影响很大。在不得已的情况下，公司决定由其旁边的制氧厂1 号空压站供气，利用其备用机能力，修建了800 m 管道。由于配置的是大容量无油离心式空压机配套压缩热吸附式后处理装置，区域集中供气后，不带水不带油，供气非常稳定，故障率大幅度降低，受到了用户好评。

在线流量计显示中板厂用量仅有4300 m3∕h，原来中板厂7台空压机铭牌产气量16800 m3∕h，说明原来机器效率只有制氧厂1 号空压站的25%。此次改造案例，有力地说明了各二级分厂空压站作为他们的辅助单元，存在极大的浪费现象。

2005 年中厚板卷厂建设3 号转炉和连铸机，由于1 号空压站机房没有扩建位置，在旁边200 m 位置建设了2 号空压站。2010 年西区新建的宽板厂，也就近接入了2号空压站，形成以西区1号2号空压站为中心的集中供气。

2011 年开始1000 万t 升级改造项目，拆除了原来二铁厂300 m3高炉5座，建设1800 m3高炉2座，二炼钢厂拆除30 t 转炉3 座建设120 t 转炉3 座，二烧结厂拆除36 m2烧结机重建220 m2烧结机，为此都要新建空压站，有了中板厂空压站区域集中供气改造的成功案例，新区的压缩空气供应决定采用区域集中供气方式。在老5 万m3煤气柜拆除原址新建3号空压站，共配置8 台ZH15000-6 型进口大型无油空压机，后处理配置4 台500 m3∕min 处理能力的微气耗压缩热吸附式干燥机，项目于2012 年10 月建成投产，供应公司二铁厂、二炼钢厂、二烧结厂、新中棒厂等用户，实现了公司东区区域集中供气。

3 号空压站投用后，地理位置最近的老棒材厂和中型厂，就近接入，在公司东区形成了以3号空压站为中心的区域供气方式。

3 全公司范围内压缩空气全流程再造优化

东区现有3号空压站1 座，设置有8 台15000 m3∕h 空压机，设计运行情况为开6 备2，实际开4 备4，此空压站现负责东区二铁厂、新二炼钢、二烧结、中棒及中型厂的压缩空气供应，供应压缩空气量为60000 m3∕h，空压站剩余产能为30000 m3∕h。

西区现有1#、2#两座空压站，共设置有7 台15000 m3∕h 空压机和4 台10000 m3∕h 空压机，设计运行情况为开5 台15000 m3∕h 及4 台10000 m3∕h 空压机，备用2 台15000 m3∕h 空压机，实际共有4 台15000 m3∕h 空压机和1 台10000 m3∕h 空压机正常运行，供应中厚板、宽板和中板，供应量为70000 m3∕h，空压站剩余产能为45000 m3∕h。同时西区电炉厂、高线厂均自配空压站，每组空压站能力为12000 m3∕h。

公司南部区域现有一铁厂空压站，此空压站负责一铁厂3 座高炉、360 m2烧结、180 m2烧结的压缩空气供应。同时在该区域燃料供应厂自身有空压站，空压站能力为12000 m3∕h。现有压缩空气平衡表见表2。

表2 南钢全厂压缩空气管网改造平衡表

东区3号空压站有30000 m3∕h的压缩空气容量富余；西区1 号、2 号空压站有45000 m3∕h 富余；一铁厂空压站由于运行年限长，维护欠缺，故障率增高，机头和电机烧坏多台，无法满足生产保供需要，严重影响高炉生产，时常依靠掺入中压氮气补充来保产，急需解决供气难题。

为了充分发挥东区3 号空压站和西区1 号、2 号空压站的设备能力，节约设备维护成本及运行成本，需对全公司压缩空气管网进行改造。将东、西区富余的压缩空气送至南部区域，关闭一铁厂空压站及各分厂自带的空压站，同时将东、西区压缩空气管网连通，进行全公司压缩空气管网的统一管理改造。

(1)东区3号空压站至一铁厂空压站压缩空气管道。

在3号空压站内接出一DN400 压缩空气管道，沿钢铁大道经中型厂、二铁厂、球团厂、一铁厂空压站接口处。管道全程约1550 m，在3号空压站起点处设置有流量计量装置。

2015年完成此部分管道连接，一铁厂26台喷油螺杆退出运行，由3号空压站开机保供，3号空压站仅增开2台机器。此部分每年节约运行成本908万元，减少维修费330 万元，效益非常可观，更重要的是有力地保证了高炉设备稳定运行。

(2)西区1 号、2 号空压站至电炉厂、高线厂压缩空气管道。

将西区1 号、2 号空压站的现有DN400 连通管进行改造抽头后，沿DN4700 混合煤气管廊－中厚板卷厂混合煤气管－高线厂混合煤气分出一支管后变径为DN250管道送高线厂。

沿至石灰车间的混合煤气管廊架设至电炉厂空压站接口处，与送电炉厂压缩空气总管相接。

DN400 压缩空气管道长约1500 m。在进入电炉厂及高线厂前的压缩空气管道上均设置流量计远传。

2017年5月投用，每年节约费用800万元。

(3)东、西区压缩空气连通管道及送燃料供应厂压缩空气管道。

从中型厂丁字路口—20 万m3煤气柜—钢焦西路延伸—2号空压站预留接口，此为东西区连通管，全长2470 m。

在20万m3煤气柜预留口处，借用利旧的低压氮气管道至南区燃料供应处燃料供应厂接口处，长度1245 m。此部分2018 年投用，每年节约费用100万元。

至此，全公司空压气全流程再造实施完毕，由各分厂孤岛运行的小空压站演变成高效联网的大空压站集中高效供气的模式，彻底改变了各分厂自备空压站设备老旧、跑冒滴漏、故障率高、设备空转、产气量不足等问题，实现了安全高效保供。

4 结束语

南钢制氧厂对原空压气系统进行全流程再造和工艺改造，打破原孤岛运行状况，最终形成集中供气模式，既提升了压缩空气保供能力又大幅度降低了运行检修费用。