高爐能源計量設備全過程管理實踐

吳龍升

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司設備管理部，安徽馬鞍山 243000）

前言

能源管理是企業節能降耗提升運行經濟效益和市場競爭力的關鍵，如何了解高爐運行后的能源狀況需要可靠的計量數據來實現。在高爐建設中對能源計量設備實施全過程管理是企業加強計量管理、提高水平、可靠的保證能源數據準確性的重要基礎，為企業貫徹執行國家節能法規、政策、標準，合理用能，優化能源利用效益，提供重要的計量數據。

1 能源計量設備的配置規范

能源計量設備配置規范要符合《用能單位能源計量器具配備和管理通則》(GB17167—2006)管理要求。企業能源計量實現分級管理。

1.1 配備目的

計量準確，滿足需求。

1.2 配備原則

依法規范，科學合理，技術先進，成熟實用。

2 高爐能源計量設備管理的主要內容

2.1 能源計量需求管理

高爐需計量的能源有：固體物料能源，如焦煤、焦炭等；動力介質能源，如電、混合煤氣、氧氣、冷風等；載能工質，如水、蒸汽、壓縮空氣等；可回收余能，如TRT發電、高爐煤氣等。

2.2 能源計量設備配置管理

以高爐能源管理需求、工藝控制需求為導向配置能源計量設備。

1)固體物料能源計量設備配置。采用靜態電子汽車秤、靜態軌道衡、動態軌道衡、皮帶秤。

2)動力介質能源計量設備配置。氣體流量測量采用差壓方式；液態流量測量采用電磁、超聲波方式；電量用有功、無功電度表；數據采集建立信息化平臺。

2.3 能源計量設備管理

根據測量需求選擇合理的測量方法，精度等級符合要求的計量器具，器具檢定合格，計量設備安裝符合要求，維護單位按計量管理體系的要求執行維護管理。

2.4 能源計量數據管理

測量數據的采集、記錄按計量管理要求規范化，通過信息化平臺進行采集、傳輸，信息化平臺應經過計量確認，數據追溯到計量采集記錄。

3 高爐建設能源計量設備全過程管理

在高爐建設中以一級能源計量設備為例來說明能源計量設備的全過程管理。規模為3 200 m3的高爐工程，配置一級能源計量設備共99套。能源計量設備具有數量多、種類多、工況復雜、要求高等特點。能源計量數據是后期能源管控的基礎，為了保障準確的測量應對動力能源計量設備進行全過程控制管理。

全過程管理共5個階段，分別是設計階段、施工階段、調試階段、投產運行階段、維保階段，每個階段的控制管理的側重點不同，特點不同，核心是抓住測量的本質盡早發現存在的問題和隱患，及時排除和解決，遵循1:10:100成本法則（問題在設計階段解決需要1 元成本，在施工階段解決需要10 元，在完成階段解決需要100 元），保障準確測量的有效性。

3.1 設計階段控制管理

1)能源計量設備的選型

設備選型均按照國家標準規范要求進行設計[1]。具體情況見表1。

表1 選型表

壓縮空氣、焦爐煤氣、氮氣流量（帶溫壓補正）檢測，選用孔板+差壓變送器，壓力檢測選用壓力變送器，溫度檢測選用Pt100 熱電阻；其中鼓風機站區域焦爐煤氣流量檢測，由于流量變化幅度大，選用插入式流量計+差壓變送器。焦炭、煤粉采用動態、靜態稱量方式。

2)高爐動力能源計量設備的配置見表2

表2 配置表

①受限于安裝位置及直管段不足限制，高爐煤氣流量（帶溫壓補正）檢測，選用插入式流量計+差壓變送器。

②蒸汽流量（帶溫壓補正）檢測，選用噴嘴+差壓變送器，壓力檢測選用壓力變送器，溫度檢測選用Pt100熱電阻。

③水流量檢測：

a)新建水系統的流量儀表選用電磁流量計，壓力檢測選用壓力變送器；

b)還建在線管線恢復的流量儀表選用超聲波流量計，壓力檢測選用壓力變送器。

④焦炭采用皮帶秤、配料秤計量方式。

⑤煤粉采用皮帶秤計量方式。

3)工藝需求確認

對工藝需求的確認是非常重要的環節[2]。要全面了解工藝需求，工藝測量的參數，才能對廠際動力計量的設計是否滿足工藝需求有全面的掌握。在眾多測量系統中，富氧量、冷風流量是非常重要的工藝控制量，對測量要求非常高，直接影響高爐的工藝控制。煤氣、蒸汽、氮氣、水、電等是高爐生產重要的動力能耗控制量。對此，我們在后續的工作在，重點監督富氧量和冷風量測量系統，其他測量系統按計量要求監督，確認設置點位置。

動力能源（除電）測量系統一次檢測部件全部安裝在設計預留的安裝位置上，安裝條件等因素，確認是否滿足測量要求。所有能源介質流量、管徑參數均按設計要求確認。

物料能源測量，根據工藝控制需求和現場的流程布置條件，進行選型配置。

3.2 能源計量設備在施工中過程的控制管理

1)首檢確認

計量器具在安裝前進行首檢確認，對不合格的產品全部退回，只有合格產品才能安裝。

在首檢確認中，廠際99 套計量器具，送檢40套，全部合格，送檢率49.4%，送檢合格率100%；對不能首檢的器具，采取其他方式進行計量確認。其中14套畢托巴不具備檢定條件，認可出廠的臨界文丘里音速標準裝置檢定的測試參數；25 套電磁流量計和2套插入式超聲波流量計，在進行安裝調試時，采用與標準表比對的方式進行校準確認；稱重傳感器進行比對測試；對于不能進行校準確認的后期通過其他方式比對。

因為每臺測量器具都進行首檢確認或其他計量確認，直接保證了計量測量器具的可靠性，并在安裝前狀態良好。不能首檢的在后期進行比對的合格率90%，對不合格的進行整改后再次比對，直到達到合格標準。首檢和后期比對保障了能源計量的準確性，減少了安裝上線后的故障，提高了工程效率。

2)施工督察

工程施工初始,現場跟蹤計量點的安裝情況，管道配置情況，核對每個廠際計量點的儀表選型要求、安裝位置、前后直管段要求,技術參數的合理性、準確性,計算機運算、數據傳輸的每個環節進行把關，保證計量設施的安裝要求符合設計，滿足準確測量的要求。并對復雜的工況，進行實地了解確認，對比設計需求，發現問題，并提出解決方案，保證精準計量。

在施工督察中，會發現許多測量問題，根據不同的問題和現場的實際工況條件及時提出解決方案。[3]主要案例如下：

①高爐區域富氧氧氣孔板安裝位置錯誤。錯誤原因：現場管網實際長度不滿足測量需求，嚴重影響測量準確性。解決方法：經現場勘查，重新定位，變更設計移位安裝。

②冷風流量安裝位置錯誤。錯誤原因：安裝位置錯誤。解決方法：重新選址安裝，在管徑改變后，及時修正管徑參數。

③轉供二硅鋼生產水超聲波流量計選型錯誤。錯誤原因：測量精度低，后期維護故障高。解決方法：立即進行糾正設計錯誤，并在設備采購前落實。

④焦炭皮帶秤秤臺與機架間隙過小，無鏈碼固定架。解決方法：校正秤架，安裝鏈碼固定架。

通過在施工過程中的現場實時督查管理，及時發現問題和隱患。通過現場的勘查，確認工藝測量需求，并及時和項目管理方、設計方、施工方等單位溝通確認，提出解決問題的改進方案，最終保證高爐工程能源計量表安裝滿足設計和準確測量的要求。

3.3 能源計量設備在調試期間的控制管理

1)跟蹤排查發現問題

能源計量設備安裝完成后，要在調試的期間，進一步跟蹤確認計量設備的運行情況。確認計量一次原件的安裝效果，儀表運行情況，測量的參數設置情況，數據傳輸驗證。[4]尤其是高爐在調試期間，會進行動力量試送，計量設備同時做工況調試。對于發現的問題，通過管理協調，現場修正等方式，進行督促確認，保證廠際計量設備在點火前正常運行。

2)發現并完成整改的問題

①煤氣測量取壓管堵、漏氣等。解決方法：更換取壓管。

②冷風流量測量值大。原因：設計依據的工藝參數不準確。解決方法：重新設計制作，更換原測量器具。

③多個測量系統數據上線值和現場值不一致。原因：計算公式錯誤。解決方法：改公式。

④焦炭皮帶秤秤臺與不穩定，數據漂移。解決方法：墊實秤架支點，減少震動。

通過調試期間對計量設施的細致排查和消缺整改，保證了計量設施的可靠運行和準確計量，為后期高爐順利點火、投產順行提供了有效的計量保障。

3.4 能源計量設備在高爐投產運行后的管理

1)運行跟蹤

在高爐點火順利，并達產順行后，所有的能源計量設備都在運行狀態。這一階段要持續跟蹤計量設備運行情況，把實際測量結果進行統計，和理論設計值、工藝控制值進行比對計算，判斷計量測量參數的準確性，驗證計量設備運行的可靠性。

2)工程驗收

計量設備穩定運行后，先進行工程驗收。按照設計要求，對計量設備的運行情況、功能效果進行驗收，必須符合工藝控制、生產監控、能源管理等管理需求，達到設計要求。

3)計量驗收

工程驗收結束后，穩定運行一段時間后，測量值符合設計和工藝運行操作的要求，即可以組織進行計量驗收。

能源供用雙方、施工方、維護方作為計量設備管理的責任主體共同參加，逐套打表確認，記錄驗收數據，四方簽證確認，實施計量驗收。對符合要求的計量設備，產權單位負責接收并保存相關資料，同時委托維護單位進行維護。對不符合要求的計量設備，由參與驗收的責任單位負責整改，閉環管理直到驗收合格。

計量驗收在過程上驗證了計量設備的準確性，量值傳遞的溯源性，是對測量數據準確的重要保證。

3.5 計量設備運行后的維護管理

1)確認可靠的維護單位

可靠的維護單位是保證計量設備運行的重要保證。確認合格的維護單位需要對維護單位資質進行驗證。首先是維護人員的培訓、取證，符合管理要求；其次是配備符合維護要求的現場維護設備，符合量值傳遞的法制性要求；最后對維護單位的管理進行計量相關方確認。最終確認符合要求的維護單位。

2)定期管理監督

根據量值運行情況每月都到現場進行管理監督，抽檢能源計量設施運行狀態；檢查上崗人員培訓、持證；檢查維護工具量值的溯源情況；保證計量設施、維護人員、維護器具都受控管理。

3)保障能源管控

在高爐投產后，能源計量數據都參與到高爐本體控制和區域能源管控管理中。準確的能源計量數據實時體現高爐運行生產狀態，又是區域調配好高爐煤氣的依據，合理管控能源，降低消耗。準確的能源計量數據不僅是高爐本體的運行生產的可靠保障，同時為能源調配、能耗分析、降本增效、合理用能提供基礎的數據依據。

4 結論

高爐能源計量設備的全過程管理，是通過對計量設備的設計選型、施工監督、驗收整改、維保使用進行全生命周期的控制管理，保障了計量設備的良好運行，計量數據的準確測量，并用計量數據作為高爐操作、能源調配管控依據，用數據體現能源流向，有效實現“綠色發展 智慧制造”的理念，是高爐運行中的基礎管理，對于減少高爐能源消耗、保護環境、降低成本、增加效益具有十分重要的意義。