以结构优化调整促进能源利用效率的提高.pdf

第32卷 第6期 2010年12月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.6 December 2010 1前言 钢铁企业中能源介质的种类繁多、 数量庞大， 具 有以下特点 大多以流体形式存在， 可储存性差； 能 源介质具有自我生产、 转换、 平衡的特性； 能源介质 的相互牵制、 制约多； 生产工艺对能源介质的质量要 求高； 钢铁生产和能源生产具有连续性， 任何一个环 节的变化都会对能源平衡和工艺平衡造成影响， 系 统平衡难度大。 济钢在发展循环经济过程中， 生产结构随市场 形势不断调整； 随着燃气蒸汽联合发电 （二期） 的投 用， 煤气系统的总体平衡由富余转为短缺， 制约生产 稳定顺行和发电量的提升； 地下水资源浪费呈增长 趋势； 节能减排工作上升到了基本国策和国家安全 的前所未有的高度， 企业的节能目标任务大、 责任 重。企业面临着外部环境和内部成本的双重压力， 需要不断深入优化能源结构、 提高能源系统利用率， 促进能源动力系统的安全、 经济、 高效运行。 2提高能源利用率的主要措施 针对不同形势下出现的问题， 济钢通过分析研 究能源系统的运行规律， 查找系统中的薄弱环节， 制 定相应的解决方案， 建立 “系统节能” 管理模式， 结构 优化、 系统挖潜， 实现能源系统的经济运行， 以结构 优化促进能源利用效率提高， 降低生产成本， 打造循 环经济的新优势。 2.1优化煤气结构 副产煤气资源的高效利用是济钢发展循环经 济、 促进节能减排工作的重点之一。燃气蒸汽联合 发电 （二期） 投产后， 为保障燃气发电和钢铁主业的 生产， 要求必须以系统的思想平衡调控煤气资源， 充分利用高炉煤气、 节约焦炉煤气， 最大限度地发挥 煤气资源的效力。因此， 济钢选择以降低煤气消耗 和降低煤气放散率为突破口， 并结合实际情况建立 了煤气平衡模型和控制模式， 带动煤气系统结构的 优化调整。 1） 优化生产组织， 节约煤气资源。在生产计划 编排、 设备检修安排时， 充分考虑煤气平衡， 严格执 行煤气资源利用效益最大化原则组织生产。从合理 安排订单、 优化加热炉运行模式、 改进工艺路线、 适 当调整产品结构等环节入手， 在品种板、 高专板比例 大幅增加的前提下， 提高两板热送比例。通过煤气 结构的优化调整， 用于发电的焦炉煤气同比增加， 在 满足轧钢生产的同时， 为燃气发电创造了较好的外 部条件， 促进了燃气蒸汽联合发电量的稳步提高。 2） 建立以气柜为中心的控制模式， 提高系统平 衡能力。①4转炉投产后， 由于煤气回收系统没有 同步改造提升， 回收系统的缓冲能力偏小， 输送能力 不足， 造成柜满放散次数较多。通过优化操作、 及时 调整、 开发用户等手段， 克服了气柜柜容小、 调节能 力差的影响， 同时优化加压机运行检修模式， 充分利 用转炉或用户检修时机同步清灰， 提高加压机检修 质量， 延长检修周期， 加压机能力取得改善， 柜满放 散次数大幅减少， 实现了转炉煤气的高水平回收， 煤 气回收平均达 102.45 m3， 平均热值约 7 320 kJ/m3。 ②改进第三炼钢厂转炉煤气系统的气柜运行方式， 稳定转炉煤气热值。转炉煤气的主要问题是热值偏 低且不太稳定， 影响用户的正常使用。为提高其回 收热值， 运用六西格管理及统计分析工具， 分析炼钢 和煤气回收工艺流程， 查找薄弱环节， 确认转炉冶炼 过程中的降罩时间。改善操作制度， 将降罩时间提 前2～3 min， 降低炉口吸入空气量。煤气中CO的含 量提高， 热值由原来的 5 860 kJ/m3提高到了 6 700 摘要 济钢在发展循环经济的过程中， 随生产结构的变化， 各类能源介质均出现了不同程度的不平衡现象， 供需矛盾及能 源浪费现象制约了生产的稳定顺行和效益提高。通过煤气平衡模型建立、 蒸汽外销、 水源置换等能源介质的结构优化， 在 满足生产需求的前提下提升了发电水平， 挖掘了余热潜力， 降低了限产损失和成本， 年综合经济效益在1亿元以上， 能源利 用效率大幅提高。 关键词 结构优化调整； 能源利用； 平衡模型； 循环经济 中中图分类号号 F206文献标识码 A文章编号 1004-4620 （2010） 06-0046-03 以结构优化调整促进能源利用效率的提高 姜 言 明 （济南钢铁股份有限公司 生产部， 山东 济南 250101） 􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀧂 􀥂􀧂 􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀥂􀧂 􀥂􀧂 节能减排节能减排 收稿日期 2010-05-04； 修回日期 2010-10-25 作者简介 姜言明， 男， 1969年生， 2005年毕业于山东大学电气自动 化专业。现为济钢生产部工程师， 从事能源管理工作。 46 kJ/m3以上， 同时将2个气柜供气方式由单柜供气改 为双柜同时供气， 对稳定热值起到了很好的作用。 ③充分利用燃气蒸汽发电的缓冲能力， 平衡管网压 力。由于煤气气源和煤气用户的不均衡， 煤气平衡 始终处于波动之中。在煤气资源富余时 （通过放散 调整） 矛盾并不突出， 当总量平衡处于临届状态时， 矛盾则暴露出来， 表现在时而富余、 时而短缺， 而用 户则希望热值和压力保持稳定。为化解这一矛盾， 济钢建立了以气柜为中心的煤气平衡监控模式， 将 柜位作为重点监控指标， 柜位高提高发电负荷加以 消化， 柜位低则适当降低发电负荷， 保持系统平衡。 3） 以局域平衡带动整体平衡。根据煤气管网布 局， 济钢虚拟建立了3个局部平衡， 通过实施局部平 衡促进整体的平衡稳定。①第一炼钢厂转炉煤气区 域平衡 确保球团竖炉及炼钢、 炼铁的生产需要， 富 余的转炉煤气并入3混合煤气系统； ②第三炼钢厂 转炉煤气区域平衡 在确保满足石灰窑、 3 200 m2烧 结机和第三炼钢厂生产需要基础上， 富余的转炉煤 气并入4混合煤气系统； ③混合煤气区域平衡 贯通 2、 3、 4混合站， 实施混合煤气大并网， 达到互相补 充、 稳定混合热值和压力的目的， 增强缓冲能力； ④ 根据用户需求建立基于保证重点用户供应的分级方 案， 确立用户调整优先级制度。当用户条件发生变 化时， 须及时调整， 充分发挥模型指导作用。 2.2优化蒸汽结构 钢铁企业余热蒸汽汽源分散， 压力低， 不便于长 距离输送， 夏季余热蒸汽放散是钢铁企业的普遍现 象。针对这一问题， 济钢运用补汽和置换的方式就 地消化回收余热蒸汽 将球团放散的余热蒸汽用于 螺杆发电， 同时回收软水； 用中厚板放散的余热蒸汽 替代第三炼钢厂余热蒸汽， 补充于320 m2烧结发电； 调整100 t干熄焦和70 t干熄焦的红焦分配， 使100 t 干熄焦满负荷生产， 提高燃气发电的补汽量和发电 量， 同时降低70 t干熄焦背压， 提高发电量； 将第三 炼钢厂蒸汽会同热轧、 120 m2烧结的余热蒸汽并网 供焦化区域的化产和制冷机组， 替换70 t干熄焦余 热蒸汽； 焦化节约的余热蒸汽全部外供， 实现循环经 济向社会大循环发展。以上合计年可减少蒸汽放散 18 万 t， 提高发电量 1 950 万 kWh， 直接经济效益 2 000万元以上。 2.3优化供水结构 东联供水工程对济钢节约地下水使用量、 降低 生产运营成本大有裨益， 同时也是济南市节水保泉 重点工程。工程于2008年9月竣工投用后， 济钢水 源结构形成了矿井水、 黄河水、 深井水、 中水回用4 种水源并存的格局。本着效益最大化原则， 兼顾社 会效益和环保要求， 济钢科学统筹、 合理安排， 形成 了水资源结构调整的思路 足量使用矿井水； 限制深 井水开采， 仅用于生活并控制使用； 污水处理回用水 在满足环保要求前提下优质回用； 合理使用黄河地 表水作为补充。 1） 提高综合污水处理能力。综合污水处理厂投 入运行后， 由于设计、 施工过程中还存在许多问题， 加之对技术、 设备的掌握还不熟练， 在操作熟练程 度、 管理水平等各方面还存在一定的欠缺， 综合污水 处理厂实际运行水平与设计预期还有很大的差距。 济钢通过监管、 抽查、 考核等多种管理手段， 不断采 取技术改造、 强化管理， 通过职工培训、 药剂试验等 方式方法， 消除设备缺陷、 提高职工技能、 探索合理 配比、 控制原水溢流， 确定了优质回用原则， 日平均 污水处理回用量在1.2万m3左右。解决了超滤系统 不能正常反洗故障， 处理了管道系统构造缺陷， 解决 了启动阀门异常跳闸等运行缺陷， 深度处理系统超 滤膜污堵现象得到缓解， 超滤强制化学清洗周期由 最初3 d提高到了现在的3个月。 2） 合理使用黄河水。东联供水工程投用后， 济 钢大面积调配了水源， 停运了厂区内所有生产水井， 每天节约地下水约5万m3。对生产水管网做了相应 改造， 以适应新的供水模式； 对系统进行了相应调 整， 使系统更加平衡、 稳定； 对东联供水水质实时监 测， 避免水质超标， 影响生产。 3） 控制地下水开采。济钢近几年尽管采取多种 措施降低地下水提取量， 但地下水供应量高居不下， 日均2.8万m3左右。①根据水压、 水量要求适时调 整了经济开机数量； 检查并改造了热轧净环系统溢 流进入层流浊环系统工艺； 加强了大高炉冲渣用水 的控制管理； 重新梳理了发电排污管理流程。通过 对各系统排水口的连续跟踪监督， 日排水量降低到 5 000 m3左右。②收集、 记录了每天的黄河水用量、 地下水提取量、 综合污水处理回用量、 中水回用量等 重要参数， 日分析、 周总结， 比对地下水提取量与污 水处理回用量、 设备状态、 工艺变化、 天气影响等的 相互作用， 判断异常， 敦促相关单位及时采取措施， 始终保持吨钢耗新水处于先进水平。③通过对管理 流程的诊断分析， 发现物业公司马路洒水车一直采 用循环水， 实际上是间接加大了地下水的取用。建 设投用了专用洒水车接水点， 马路洒水全部采用浓 盐水， 进一步降低了地下水提取量。 4） 张马屯矿井水资源化应用。为进一步降低地 下水开采， 立项实施了张马屯矿井水资源化改造 将 张马屯采矿伴生疏干废水处理为生活水， 置换使用 黄河水， 使水资源应用更合理化。按日处理量4万t 以结构优化调整促进能源利用效率的提高姜言明2010年第6期 47 山东冶金2010年10月第32卷 计算， 可实现总厂区深井水的零提取， 仅节约深井水 资源费一项， 年直接效益达4 000万元左右。将矿井 水资源化应用符合济钢建设都市钢厂的需要， 能够 化解矿井水与黄河水的矛盾， 有效降低地下水开采， 降低取水成本。目前该项目已建设完毕并调试正 常， 出水完全满足CJ/T 206-2005 城市供水水质标 准 ， 于2010年10月取证后正式投用。 2.4优化氧氮结构， 提高氮气的生产能力 生产结构的调整， 对气体公司生产供应最显著 的影响是氧气、 氮气生产供应不平衡。一方面， 氮气 供应存在缺口， 另一方面氧气大量放散， 保证供应所 付出的代价就是运行质量下降、 成本上升、 利润减 少。针对上述问题， 济钢生产部、 气体公司及时进行 了调查， 制定相应整改方案， 提高氮气的生产能力， 同时强化过程控制， 建立快速反应机制， 应对生产负 荷的变化。通过一系列调整措施， 基本实现了氧气、 氮气的平衡， 每天可减少成本损失17万元， 增效益 9.1万元。提高制氧机的氮气生产能力， 为弥补 “十 一五” 项目投产后的氮气平衡缺口提供有力支持。 2.5完善信息沟通， 强化过程控制 为了进一步加强调度生产系统的信息沟通， 确 保能源生产和使用信息的真实性、 及时性， 提高能源 系统的过程控制、 动态平衡和预知预控能力， 最大限 度地发挥能源效率， 坚持日监控、 周评价制度 每周 根据检修计划制定下一周的能源平衡关键控制点和 平衡计划； 每天的生产部日绩效分析会， 预测、 评价、 分析煤气系统的运行状态， 并利用六西格玛分析工 具， 查找异常点， 分析原因， 持续改进。 3应用效果 通过不断进行结构优化调整， 济钢能源利用效 率大幅提高， 年获取综合经济效益1亿元以上。转 炉煤气回收平均100 m3/t以上， 回收热值平均6 900 kJ/m3； 高炉煤气放散率在没有缓冲锅炉的条件下平 均在3以下； 焦炉煤气在总量减少3.5的情况下， 保持用于燃气发电的焦炉煤气同比持平， 为燃气发 电量的提升创造了有利条件。年减少蒸汽放散18 万t， 提高发电量1 950万kW h， 直接经济效益2 000 万元以上。吨钢耗新水指标连续降低， 生产用地下 水实现了零提取， 取用水成本大幅降低， 同时外排污 水量降至5 000～10 000 m3/d。通过结构优化调整， 济钢实现了煤气的高效回收利用， 发电效率逐年提 升， 富余余热蒸汽在提升自身利用效率的基础上， 延 伸了社会循环链， 氧、 氮利用效率的提高提升了产能 保障能力， 水资源高效利用降低了取用水成本， 保护 了地下水资源， 降低了外排污水量， 改善了周边环境。 Promoting Energy Efficiency Increase by Structure Optimization and Adjustment JIANG Yan-ming （The Production Department of Jinan Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China） AbstractAbstract In the course of developing circular economy in Jinan Steel, with the change of production structure, the imbalance phenomenon of all kinds of energy media existed in different degrees. The imbalance between supply and demand and energy waste restricted the production stable and the benefit increase. Through the establishment of gas balance model, steam sale, water replacement and the structure optimization of other energy media, production requirements were met under premising the levels of generation electricity and excavating the waste heat potential and reducing production losses and cost constraints. The annual overall economic efficiency was upwards one hundred million Yuan and energy efficiency was increased greatly. Key wordsKey words structure optimization and adjustment; energy utilization; balance model; circular economy 正在讨论制定阶段的钢铁工业 “十二五” 发展规划初 露端倪。参与起草 “规划” 的中国钢铁工业协会副秘书长 李新创在 “2010中国钢铁产业链战略发展与投资峰会” 上表示，“十二五” 期间， 钢铁业基本确立了8条发展思 路， 分别为 控制产能过快增长， 加快落后产能退出； 优化 钢材品种结构， 增强产品竞争力； 加快沿海基地建设， 优 化生产力布局； 促进企业联合重组， 提高产业集中度； 加 快技术进步， 促进产业升级； 立足世界经济一体化， 实施 两种资源、 两个市场战略； 打造健康完整的产业链， 适应 钢铁行业发展需要； 发展循环经济， 实现可持续发展。 力促沿海发展。钢材消费和原料供应主要在东部地 区， 而目前沿海产能布局严重不足，“十二五” 期间， 钢铁 产能的布局应遵循 “加快沿海、 沿江适度、 内陆转移” 的思 路， 争取在 “十二五” 期间国内钢铁产能在沿海布局方面 取得大发展。从目前状况来看， 我国钢铁业还有很长一 段路要走。 五大产业问题待解。除产业布局不合理外， 中钢协 还提出了我国钢铁业面临的另外五大问题， 包括资源保 障不力， 行业效益差； 落后产能过多， 环保压力大； 产业集 中度低， 市场不规范； 技术创新滞后， 研发能力弱； 产品延 伸不够， 服务水平低。尤其在产品延伸方面， 中钢协表 示， 由于钢铁企业的市场开拓不足， 造成我国钢铁业无论 在低水平装备还是高水平装备层面都存在重复建设的现 象， 造成钢铁企业产品雷同， 缺乏特色。（陈 敏） 钢铁业 “十二五” 发展思路明晰拟加速沿海布局 􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰 􀤰􀤰􀤰 􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰􀤰 􀤰􀤰􀤰 信息园地 48