鋼鐵企業煤氣發電廠鍋爐風機調速節能探討

張 巖

（河鋼集團唐鋼公司 河北省唐山市 063000）

鋼鐵企業煤氣發電廠鍋爐風機調速節能探討

張 巖

（河鋼集團唐鋼公司 河北省唐山市 063000）

本文針對鋼鐵企業煤氣發電鍋爐風機調速節能等相關問題展開了討論。鋼鐵企業的煤氣系統為鋼鐵聯合單位能源系統主要的部分，不僅涉及到煤氣消耗、分配、輸送、生產等眾多環節，還與提高質量以及產品質量、改善環境污染、降低原材料的成本等問題有關聯。

鋼鐵企業；煤氣發電廠；風機；調速；節能

引言：資源綜合利用、降耗節能是企業實施可持續發展的基礎，同樣也是企業推廣清潔生產、增加利潤的主要手段。鋼鐵企業借助剩余的煤氣來實現熱電聯產，是節約能源、保護環境有效地方法。但是在實現熱電聯產的發電廠內，依然存在節能運行問題，引風機、鍋爐鼓調速方案的確定就是屬于較為典型的例子。文章試圖借助鍋爐風機的節能調速相關問題的探討，提出看法來達到拋磚引玉的目標。

1 發電廠鍋爐風機調速節能運行的必要性

主要輸機設備為煤氣發電廠中的鍋爐風機，拖動鍋爐風機運行的電動機有著高壓大功率等特點，其消耗的電能在發電廠用電指標中占得比重相對來說較大，要是可以降低風機電機電能的消耗對減少發電廠用電指標、增加經濟效益有著非常重要的意義。

在鋼鐵企業中，因為原燃料的變化與維護管理工藝制度的需求，用作發電廠煤氣的用量是不斷變化的。煤氣量波動可以導致鍋爐出力的變化，這樣勢必會導致鍋爐風機負荷產生變化。早期調節鍋爐風機負荷的方式用擋風板節流調節的較多，導致大量電能白白的浪費在提高局部的阻力上。

此外，因為從發電機額定的發電負荷到汽輪機輸出功率、拖動風機電動機額定的功率、風機的風量、鍋爐的蒸汽量，每一步均存在設計裕量。所以即使有足夠的煤氣量能使發電機滿負荷的運行，同時也需要適當的調節擋風板來滿足鍋爐對于風量的需求。至此不難發現煤氣發電廠鍋爐風機正常運行時均需要進行調節風量，這樣就有必要采取合適的電動機的調速方式，促使風機節能可以有效的運行。

2 采取鍋爐風機調速節能運行原則

選取鍋爐風機調速的方式要從技術性、經濟性、安全性這三個方面進行綜合的考慮。

2.1技術性

技術性指的是調速的方式是否選用先進技術，安全性經濟型、安全性、技術性之間是互相關聯的，只有選用先進技術才可以確保調速產品的節電效果與安全性。

2.2經濟性調速產品經濟性主要有以下兩個方面：①設備造價

處于滿足風機的調速性能等需求的前提下，要選取設備造價較為低廉調速的方式，來減少設備投資的回收期。

②節點效果

電動機調速的方式主要分為耗能型調速與高效調速方式，選用現代的電力電子技術高壓變頻的調速與內反饋串級調速均屬于耗能型的調速方式。電磁調速、液力耦合器調速等屬于耗能型的調速方式，常規負荷變化的范圍內，通常耗能型的調速方式和高效的調速方式節電的效果之間相差大約50%。

2.3安全性

鍋爐風機為安全運行發電機組中較為重要的一個環節。選用鍋爐風機的調速方式一定要將安全性作為前提，調速產品安全性一般包括被動安全性與主動安全性。

被動安全性指的是當運行調速產品的環境出現故障時，一定要有預備的措施來保障發電機與鍋爐正常運行而沒有停機等事故的產生。主動安全性指的是怎樣采用合理先進的生產工藝、優質的元器件、合理先進的技術方案來確保調速產品運行的安全性。

3 優化利用煤氣的方法

優化鋼鐵企業使用煤氣，要按照企業煤氣的特點及品種與企業現有的用氣設備，綜合系統的分析各項要素，各個環節緊密配合，盡量達到最佳的使用煤氣熱值，最少的放散目標。

式中，μi（x）表示第i等級的隸屬度函數，x表示各個指標的模糊量值。δi＝（ai＋bi）／2，ai，bi 為第i個等級的量化區間。

3.1鋼鐵企業煤氣利用的現狀及特點

①焦爐煤氣：又稱為焦爐氣，是用幾種不同的煙煤制成的煉焦用煤。處于煉焦爐中進行高溫干餾之后，在產出焦油與焦炭產品同時產生的可燃性氣體，屬于煉焦工業副產品。焦爐氣主要的成分為可燃成分：CO、CH4、H2、包括兩個以上的C不飽和烴以及不可燃成分：N2、O2、CO2等，其中H2的含量相對來說偏高，通常是17599-18866KJ/m3。焦爐煤氣為煤氣使用價值中相對高的煤氣，鋼廠上一直是放散率較低的。由于其熱值偏高。主要用于鍋爐用氣、市煤氣公司用氣、福利區職工的生活用氣，供混合煤氣氣源用氣。

②高爐煤氣：是高爐煉鐵副產品,其主要的成分為CH4、H2、N2、CO2、CO等，因為其毒性偏高。高爐煤氣的熱值與成分和高爐所煉生鐵品種與冶煉的工藝、所用燃料相關。目前煉鐵生產所選用的是先進的生產工藝，雖然在提高勞動生產率的同時也降低了耗能，，卻將生產的高爐煤氣的熱值降低（通常為3000-3800kJ/m3）,提高了使用難度。使高爐煤氣中N2、CO2不斷增加，繼而造成混合氣體升溫速度變慢，燃燒的穩定性不好，溫度不高。高爐煤氣通常用于焦爐煤氣、蒸汽鍋爐、焦爐、高爐熱風爐混合之后用于軋鋼熱爐。

③轉爐煤氣：是處于轉爐煉鋼的階段，鐵水中碳處于高溫下與吸入的O2生成CO與少量的CO2混合型氣體。轉爐煤氣通常包括H2、N2、CO2、CO、微量O2，由于包括大量的一氧化碳，導致毒性較大。轉爐煤氣發生量處于一個冶煉的階段尚不均衡，其成分也有相應的變化。而轉爐煤氣相比于焦爐煤氣與高爐煤氣的產率來說較低，供混合煤氣的氣源使用。

④混合煤氣：混合煤氣的熱值取決于焦爐煤氣與高爐混合的比例，高爐煤氣和焦爐煤氣混合的比例高，熱值就高，反之就低。

3.2合理的分配煤氣資源

由于煤氣資源受到原料結構、煤種配比等影響，高爐、轉爐、焦爐煤氣熱值處于可控制的范圍之內波動，根據煤氣的結構與煤氣熱值的調整要求，按照煤氣工藝與種類來劃分，合理利用煤氣資源應遵循以下標準：

②焦爐煤氣的產量相對來說較為穩定，各項參數的波動較小、毒性小、熱值高，通常用作熱值需求高的設施上，像燒結點火爐等，也可以與轉爐煤氣、高爐煤氣混合后供軋鋼等用戶。

③轉爐煤氣要優先煉鋼的工序自用，也可借助改造燃燒器，提升烘烤的效率。此外，轉爐煤氣特點為含硫量較低，石灰焙燒有助于減少石灰含硫量，為鋼鐵單位使用轉爐煤氣最佳的用戶。

3.3充分的使用富裕的煤氣

選用先進的節能技術，盡可能多多的回收副產煤氣，像高爐煤氣的干法除塵技術、煉焦煤的調濕技術等能夠明顯的增加煤氣的回收量，選用連鑄連軋、熱送熱裝等新型的技術增加鋼柸入爐的溫度，伴隨鋼柸的顯熱回收量增多，加熱爐單位煤氣的消耗量明顯的降低。

3.4平衡煤氣資源、加強煤氣的調度

伴隨優化技術、控制技術、計算機網絡技術飛速的發展，鋼鐵廠的能源管理中心功能早已無法簡單的定位于能源介質的監控與報警、潮流顯示、數據采集功能上。要針對大型的鋼鐵廠的能源系統，尤其是煤氣系統運行的特點，開發優化管理煤氣的煤氣柜、數學模型和自備電廠燃料供應系統的數學模型，構建以優化調度、分析決策、預測、監控等功能何為一體進行實時的監控與信息管理系統。

總結

鋼鐵聯合企業優化利用煤氣是實施降耗節能工作的核心關鍵，對于提升我國的鋼鐵企業參與國際環境競爭力與改善社會環境都有著現實意義。按照鋼鐵企業煤氣系統特點，借助構建合理進行分配煤氣資源，充分的利用富裕的煤氣，提高煤氣的調度等方式，利用好各種副產煤氣，將煤氣的放散率減到最低。

[1]張勇、金玉群.探討火電廠鍋爐風機調速節能運行[B].江西，江西貴溪發電有限責任公司，2014（04）：77

[2]熊超.鋼鐵企業煤氣系統節能探討[A].冶金經濟與管理，2010（04）：13

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1007-6344（2017）05-0138-01