基于自動化、信息化的小型鋼廠二次能源綜合利用

徐立榮 張龍

摘要：鋼鐵企業屬于高耗能企業，二次能源利用率低，二次能源的合理利用將會直接影響著企業的節能降耗工作，紅鋼屬中小型鋼廠，能耗相對更高。截止2017年末，煤氣、蒸汽、余熱余能使用情況不理想，二次資源浪費情況明顯。通過信息化、自動化的在二次能源綜合利用上的逐步應用探索，紅鋼的余能利用率穩步提升，副產煤氣得到有效利用，噸鋼自發電大跨越提升，噸鋼綜合能耗得到大幅降低。通過信息化、自動化的有效探索實踐，直接產生經濟效益3000余萬元，間接產生了良好的社會效益。

關鍵詞：自動化；信息化；二次能源；高爐余能

紅鋼公司涵蓋原料加工、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼完整工序，目前具備了年產320萬噸燒結礦、200萬噸鐵、200萬噸鋼、220萬噸材的綜合生產能力。2017年以來，全國鋼鐵行業在完成去產能任務的同時，重點推廣了一大批節能新技術、新設施，降低了能源消耗，提升了節能降耗的水平。作為中小型鋼廠的紅鋼基礎能源管理水平相對較低，二次能源綜合利用率不足，已經制約著紅鋼的健康長遠發展。通過自動化、信息化的有效探索與實踐將進一步提升紅鋼的二次資源綜合利用率，實現節能降耗的目的。

一、實施信息化、自動化前存在的問題

實施信息化、自動化探索前，紅鋼高爐余能沒有得到有效利用，內部工序煤氣波動較大，煤氣單耗偏高，噸鋼自發電量低，噸鋼綜合能耗偏高。主要表現為：TRT余壓發電少、各工序煤氣單耗高、轉爐煤氣回收不足、煤氣管網壓力波動大、自發電廠煤氣需求不足。

二、實施信息化、自動化探索的過程

1、提高高爐TRT余壓利用率

紅鋼三號高爐煤氣發電機組是TRT透平機，長期存在高爐煤氣不能完全通過機組發電，造成余壓資源和設備資源的雙重浪費。經過多次討論充分準備后實施了3#高爐頂壓交由TRT機組自動控制的試驗。TRT將控制程序中的設定值修改為比實際設定值低lOkPa的數值，TRT靜葉投自動時，減壓閥也投自動，極端情況時，若TRT靜葉全開時還不能降低高爐頂壓，待頂壓上升超過高爐項壓設定值時高爐減壓閥介入控制，低于設定值時高爐減壓閥將自動全關。通過實踐測試，TRT靜葉自動控制頂壓時，高爐頂壓波動在可控范圍，對爐況影響較小，方案可行。通過不斷的控制優化，平均小時功率達到了8160kWh的歷史最好成績。

2、積極推進能源管理系統建設

利用信息化優勢推進能管系統建設，通過能管系統就能精確讀取和分析各個工序實時和歷史的數據。在能管系統中推行多級管理權限，無論哪一個層級，都能根據各自權限，在能管系統里看到相關的能源介質消耗數據，既保證了數據的保密性，又確保數據傳遞的有效性和實時性。

2、煤氣管網壓力平衡

煤氣管理壓力波動主要由三個方面原因造成，一方面是煤氣產生的源頭波動，另外一方面是由煤氣放散系統調節不及時造成，其次是由用戶端使用不均衡造成。通過TRT余壓的自動化控制優化，煤氣壓力波動范圍進一步縮小。再通過自動化的手段對煤氣放散系統梯級放散參數進行優化控制，煤氣管網壓力波動得到進一步的遏制，煤氣管網壓力平穩。

3、降低各工序煤氣消耗

高爐煤氣屬煉鐵生產過程中的副產品，要想爭取更多的煤氣用來發電，只能通過管理手段降低各工序的煤氣單耗，通過技術的手段平衡上下游之間的煤氣，減少不必要的煤氣消耗浪費。基于信息化和自動化的能源管控系統的建設投入及合理利用，紅鋼煤氣產生輸送及消耗的數據可以清晰的呈現在各級管理人員及操作人員的面前，更加方便管理和監督檢查，煤氣單耗大幅降低，富余煤氣量進一步增加。

4、提升轉爐煤氣回收量

轉爐煤氣屬于轉爐生產過程中的副產品，相比較高爐煤氣，熱值更高，更加適合高爐熱風爐使用。通過不斷的優化煤氣回收過程的工藝控制，轉爐煤氣回收數量大幅提升送入高爐熱風爐使用置換出更多的高爐煤氣，轉爐煤氣的大量使用，既降提高了高爐熱風的送風溫度，又置換出高爐煤氣供下游用戶使用，高爐煤氣富余量進一步擴大。

5、增加自各電廠發電量

通過不斷的優化控制，信息化、自動化在二次資源綜合利用的深入探索，大量的高爐煤氣富余，完全具備了增開一臺自各電廠鍋爐的需求，通過進一步的優化控制，形成從高爐到用戶及自備電廠，全自動化、信息化的溝通交流渠道，自備電廠增開一臺鍋爐發電的工作順利完成，自各電廠發電跨越提升。

三、信息化、自動化升級后的效果

1、實現了基礎能源數據的精確計量

通過信息化、自動化的持續推進，能源介質計量儀表故障率逐步降低，計量精確程度大幅提升，能源計量管理工作水平整體上了一個新的臺階，完全實現了基礎能源數據準確計量的飛躍。

2、高爐煤氣消耗穩步降低，放散率得到有效控制

各工序煤氣消耗指標控制都在穩步推進，煤氣消耗穩步降低，放散率得到有效控制，煉鋼通過合理控制鋼包烘烤、合金烘烤，煤氣單耗從最初的129m3下降到85m3左右，降幅高達44m3，其他工序的煤氣消耗完成情況也較好。

2、3#高爐TRT小時發電量得到大幅提升

高爐頂壓控制權交由TRT自動控制，3#TRT的發電水平大幅提升，當月達到7022kWh的歷史最好成績，目前穩定8000kWh。2018年1至12月3#TRT累計平均小時發電功率達到了6383kWh，比2017年全年小時發電功率平均值5207kWh，提高了1176kWh，以后每年將多發電1030.176萬kWh。

2018年全年自發電量26182.383萬kwh，占紅鋼總用電量的35.76%，平均每月噸鋼自發電173.13kWh，對比2017年平均噸鋼自發電上升了15.06kWh/t，全年共多發電2314.27萬kWh，產生直接經濟效益925.7萬元。通過努力實現2x25MW雙爐雙機發電來消耗富余的煤氣，高爐煤氣放散率得到大幅度降低，實現紅鋼公司二次資源最大化利用，紅鋼噸鋼自發電達到222.548kWh/噸鋼歷史水平，創下了當日發電量100.272萬kWh的歷史記錄，當日自發電總量占全廠總用電的60.21%。

4、噸鋼綜合能耗穩步降低

2018年全年完成噸鋼綜合能耗完成523.4kgce/t，比2017年的559.5kgce/t下降了6.5%，完成情況大幅超預期，噸鋼綜合能耗再次刷新歷史記錄。

四、結語

通過自動化、信息化的有效探索與實踐，紅鋼高爐余壓得到有效利用，內部工序煤氣壓力穩定，煤氣單耗降低，噸鋼自發電量大幅提升，噸鋼綜合能耗穩步降低。