限電背景下熱軋產線節電技術研究

黃 爽，楊孝鶴，高文剛

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司 熱軋作業部，河北 唐山 063200）

綠色低碳是企業高質量發展的重要基石，更是國有企業履行社會責任，踐行國企擔當的重要體現。近年來，全球能源供應緊張，面臨著巨大的風險和挑戰，需要秉承環保理念，倡導低碳生活，節約用電，從你我做起。在鋼鐵企業中積極有序地推進節電技術與管理對提高企業的節能水平尤為重要[1]。鋼鐵企業節電，一方面需要從電氣裝備配置入手，研究節電技術和產品，另一方面則是設備的優化運行，即從管理的角度探討節電方式方法。傳統的節電方法和渠道已經在鋼鐵企業廣泛采用，并取得一定成效。在此基礎上鋼鐵企業如何采取新的舉措，開辟新的節電渠道，挖掘節電潛力，成了企業當務之急[1]。

繼2020 年12 月浙江、湖南等地發生了近年來較為少見的限電現象后，2021 年我國又出現了更大范圍的限電現象[2]。第一輪限電自5 月開始，出現在云南、廣東等部分南方省份，引發工業企業限產；第二輪限電于9 月開始，波及全國大量省市，規模更大、影響更嚴重[3]。受煤價大幅上漲影響，冀北區域發電廠發電水平降低，發電不足導致唐山地區用電緊張，為確保唐山地區電網用電安全，避免因發供電負荷不平衡導致系統性大停電風險，9 月份唐山供電公司下發了限電要求。

1 鋼廠供電系統分析

9 月下旬，唐山地區大部分鋼企收到限電錯峰生產通知，大部分鋼企執行30%~40%的限電政策，對部分鋼廠軋線生產影響較大。某鋼廠平均用電負荷1 180 MW，每天用電2 800 萬kW·h 以上，由于熱軋、鋼軋及LF 爐等沖擊負荷影響，用電負荷短時可達1 400 MW。公司總發電負荷約960 MW，自供電率約81%，從電網外購電負荷約20 萬kW 左右，平均每天外購電量500 萬kW·h左右。基本按照外購電的10%~30%進行限電（由于用電變動情況，電網需要根據前一天的用電情況制定第二天的限電要求）。

為確保地區電網的系統安全，鋼廠必須履行用電用戶的職責嚴格按照電網要求進行限電工作，降低從電網的外購電負荷，在某公司發電系統已經達到最大出力的情況下，只能從用電系統考慮降低用電負荷，盡量減少對正常生產及產量計劃的影響，優先安排產能富余的工序停機。

2 熱軋廠節電措施

2.1 錯峰生產

積極響應公司錯峰用電工作要求，采取錯峰停機、品種錯峰2 項主要措施[4]。

2.1.1 錯峰停機

針對錯峰停機，優化工序檢修計劃，把各類檢修及停機安排在9：00-22：00。限電期間，停機期間嚴格落實停機期間節能措施要求，做到設備可停盡停。各季節用電尖段、峰段、平段、谷段示意圖如圖1 所示。

圖1 錯峰用電示意圖

2.1.2 品種錯峰

針對品種錯峰，借助智慧化能源管理系統，梳理各產線所生產鋼種大類耗電量，用于指導排產。將小時耗電量高的品種、規格安排在23：00-次日6：00，將小時耗電量低的品種、規格安排在7：00-21：00。某熱軋廠各鋼種電耗如圖2 所示，某熱軋廠各鋼種規格小時耗電量見表1。

圖2 某熱軋廠各鋼種電耗

表1 某熱軋廠鋼種規格小時耗電量

2.2 技術節電

2.2.1 生產工藝技術節電

在二級控制系統的粗軋模型中調整定寬壓力機啟動條件，在原有啟動條件基礎上增加10 mm，減少定寬機使用，定寬壓力機投入率可降低1.6%，日節電量650 kW·h[5]。

在滿足軋線生產節奏的情況下，停用1 臺卷取機，投用2 臺卷取機生產，日節電量9 000 kW·h。

2.2.2 冷卻風機減量運行

定寬壓力機主電機冷卻器風機減1 臺運行。冷卻器配套2 臺風機電機，兩臺風機全啟用時電機定子溫度約45℃。經試驗證實只啟用1 臺風機時，電機定子溫度仍為45℃左右，完全滿足電機溫升要求，日節電量444 kW·h。

粗軋R1 上主電機冷卻器風機、粗軋R1 下主電機冷卻器風機、粗軋R2 上主電機冷卻器風機、粗軋R2 下主電機冷卻器風機各減2 臺運行[6]。各主電機共配套1 臺冷卻器，每臺冷卻器配套6 臺風機電機。6 臺風機全啟用時電機定子溫度約50℃。經試驗證實只啟用4 臺風機時，電機定子溫度仍為50℃左右，完全滿足電機溫升要求。合計日節電量5 760 kW·h。

精軋F1-F7 各主電機冷卻器風機都減1 臺運行。各主電機都配套1 臺冷卻器，每臺冷卻器配套4 臺風機電機[7]。4 臺風機全啟用時電機定子溫度約50℃。經試驗證實只啟用3 臺風機時，電機定子溫度仍為50℃左右，完全滿足電機溫升要求。合計日節電量3 108 kW·h。

2.2.3 檢修期間節電技術

對于水處理系統，濁環高壓泵、磁盤提升泵、旋流井提升泵，在每次檢修軋線要求供水后，啟動2 臺高壓泵（正常啟3 臺），剩余1 臺高壓泵軋線啟車前15 min 啟泵[8]。合計每次檢修節電量4 000 kW·h。

對于液壓系統，主泵檢修開始后2 h 完成減泵，而后按照檢修預排節點停其他泵組。全部停泵情況，按照檢修預排節點啟泵；未全部停泵情況，啟車前1 h 恢復正常運行泵組數量。對于循環泵，24 h 及以上檢修，主泵全部停泵后0.1 h 完成停泵，主泵啟泵前4 h 啟泵。

對于稀油潤滑系統，用戶設備停車后1 h 完成工作泵停泵，用戶設備起車前3 h 起泵。對于存在循環加熱系統的循環加熱泵：6-8 月份工泵全部停泵后0.1 h 完成停泵，工作泵啟泵前4 h 啟泵，其他月份不停。

對于油膜潤滑系統，產線停車后1 h 完成工作泵停泵，起車前3 h 起泵；對存在循環加熱系統的循環加熱泵：6-8 月份工泵全部停泵后0.1 h 完成停泵，工作泵啟泵前4 h 啟泵，其他月份不停。對于主電機潤滑系統，主電機停車后1 h 完成高壓泵停泵，主電機起車前2 h 起泵，11、12 月份不停；高壓泵停泵后0.1 h 完成低壓泵停泵，高壓泵起泵前0.1 h 起低壓泵。

2.2.4 智能照明改造節電

在綠色節能的大背景下，照明系統節能也是一項重要節能措施。針對新形勢下工業用燈的控制特點，以云計算、大數據、物聯網、移動互聯網、智能控制為背景的智能照明控制系統能夠解決智能化需求。智能照明是指利用物聯網技術、有線/無線通信技術、電力載波通信技術、嵌入式計算機智能化信息處理，以及節能控制等技術組成的分布式照明控制系統，來實現對照明設備的智能化控制[9-10]。熱軋廠房區域照明絕大多數燈具以400 W 金鹵燈為主，使用年限較長，現場環境潮濕、濕度大、且各區域均存在燈具腐蝕老化的情況，造成工作面亮度不夠，給現場工作人員帶來一定的安全隱患。根據國標GB 50034—2013《建筑照明設計標準》規定：軋鋼廠房平均照度應不低于150 Lx，熱軋兩線廠房照度低于該值。將廠房內400 W 金鹵燈更換為LED 高頂燈。在地下室、廁所等區域安裝感應照明，延時關閉時間可調[11-12]。照明感應示例及熱軋地下室實例圖如圖3 所示。

圖3 照明感應示例及熱軋地下室實例圖

2.2.5 變頻設備優化

優化用電設備的運行過程，在滿足工藝需要的前提下，及時調整運行頻率，避免頻率長期不調整的情況，充分發揮變頻設備的節電潛力。以換輥期間濁環泵組運行模式優化為例，濁環高壓泵組正常生產開4 臺泵，備用4臺泵；濁環低壓泵組正常生產開2 臺泵，備用2 臺泵，系統有1 臺變頻泵用于水量調節。在軋線換輥期間，上述泵組可以減少供水量。對換輥期間兩線濁環水系統運行模式優化，從主線到水處理放信號線，結合換輥情況，組織編制程序，實現濁環泵組變頻泵換輥期間自動降頻功能。正常情況下，按照每天換輥8 次，每次換輥時長為10 min，根據實際情況換輥期間高壓變頻泵運行頻率由47 Hz 調整至35 Hz，低壓變頻泵運行頻率由45 Hz 調整至40 Hz，換輥結束前恢復運行。

3 結束語

綜上所述，在限電背景下熱軋廠要堅持度電必爭，做好錯峰停機、品種錯峰的錯峰生產，技術層面在工藝技術節電、冷卻風機減量運行、檢修節電、智能照明改造、變頻設備優化等方面，挖掘節電潛力，把節電工作做到極致。嚴格執行各項節電措施，加大對各節電措施的檢查力度，杜絕電能浪費現象。