本钢制氧机组合理经济用电的控制和研究

供稿|王铁龙，朱洪波，李 琦，刘洪宇

本钢制氧机组合理经济用电的控制和研究

供稿|王铁龙，朱洪波，李 琦，刘洪宇

在当前经济背景下，节能降耗在钢铁企业发展中处于极为突出的战略位置。整合企业内部优势技术资源，有针对性地研究和利用设备的生产能力是建设资源节约型企业的客观要求。为了减少氧气的放散量和降低能耗,制氧机具有一定的自动负荷调节及优化性能，如何发挥和调配各制氧机组的优势技术资源，调整好制氧用电单耗是本钢板材公司能源管理部近期控制和研究的重要课题。

传统的钢铁生产是长流程，即烧结、焦化、炼铁→炼钢→轧钢，现今又发展为短流程，即电炉→连铸→连轧，因此，电炉用氧迅速增长；另外，随着钢铁质量的提高和新技术的发展，炉外精炼、顶底复合吹炼以及溅渣护炉等技术的采用，不但氧气用量迅速增加，而且氮气、氩气用量也增长较快。高炉富氧鼓风、高炉炉顶密封、煤粉喷吹等也是用氧、用氮的大户，氧氮在钢铁企业冶炼过程中发挥着举足轻重的作用。本钢板材股份有限公司现有4座高炉、6座转炉，平均日产生铁2.9万t，根据炼铁、炼钢等生产情况，配套氧氮气体供应量见表1。

氧氮气体供应

本钢设置有3200 m3/h、6000 m3/h制氧机已逐渐为10000～35000 m3/h制氧机组替代，按照上述本钢氧气、氮气体供应量，氧气厂安装的5台套制氧机及其相应机组用电量和电源点情况见表2。由于8#制氧机故障，氧气厂从2012年11月开启4#机组～7#机组，保持本钢板材氧气和氮气生产用量，平均制氧量12万m3/h，制氮量15万m3/h。

制氧机组用电电源

本钢自备电厂

本钢板材股份有限公司现有2座自备电厂，分别为老电厂和新电厂。老电厂安装有发电机组：3×30 MW +1×25 MW，正常情况下3台30 MW机组运行，带部分10 kV用户后，经3台10 kV/66 kV升压变压器后与本溪供电公司66 kV系统并网，正常运行时系统向本钢侧送电，见图1。

表1 用户氧氮计划和实际用量统计表

表2 制氧机额度产量及耗电量统计

图1 本钢老电厂与系统正常运行接线简图

新电厂安装有发电机组：2×60 MW +1×25 MW +1×15 MW，正常情况下运行2台60 MW机组，带部分10 kV系统用户后剩余电能经2台10 kV/66 kV升压变压器后带本钢冷烧变66kV系统负荷并与本溪供电公司东风变电所66 kV并网，正常运行系统向本钢侧送电，见图2。

制氧机组电源

4#机组电源来自新电厂10 kV13格，见图1；5#机组电源来自老电厂10 kV3格或新电厂10 kV33格，见图2。6#、7#、8#机组电源来自市电（本溪供电公司），由于本钢自备电厂综合电价为0.52 元/(kW·h)，市电电价为0.64 元/ (kW·h)，为降低制氧机组用电运行成本，应减少使用市电电能，最大限度的使用本钢自备电厂电能。

图2 本钢新电厂与系统正常运行接线简图

上网电量

老电厂和新电厂分别与本溪供电公司在10 kV和66 kV侧并网，正常运行时潮流由系统向本钢侧送电（购电）见图1、2，由于电网结构是固定的，在设备周期性检修或生产设备负荷减轻时，自备电厂发电电能过剩，潮流由自备电厂向本溪供电公司10 kV和66 kV系统侧送电，见图1、2，单位时间内发生的电量称为上网电量。

合理调整负荷减少上网电量

为减少上网电量, 需要及时调整老电厂、新电厂馈出供电系统的用电负荷，合理摆布由老电厂、新电厂馈出用电单位的生产设备，同时协调本钢自备发电机组发电出力及各生产单位设备的合理启停。

结算电价

老电厂和新电厂与本溪供电公司在10 kV和66 kV侧并网，正常运行时系统向本钢侧送电，在10 kV侧综合电价以0.56元/(kW·h)结算，在66 kV侧综合电价以0.64元/(kW·h)结算。上网电价，即本钢向本溪供电公司售电，电价为0.35元/(kW·h)。

调整制氧机合理运行

为了减少氧气的放散量和降低能耗,制氧机具有一定的自动负荷调节及优化性能。2013年5月，8#制氧机经修复可投入生产，如何发挥和调配各制氧机组的优势技术资源，满足本钢每日氧氮系统的供需平衡，并且使制氧机组用电更为合理经济运行，使制氧耗电量最少，本钢能源部和氧气厂共同研究并制定出制氧机组运行方案见表3。

表3 各制氧机运行方案的选择

方案一：6#、7#、8#制氧机同时运行

◆ 氧氮平衡分析

氧气产量130000 m3/h，氮气产量180000 m3/h。氧气过剩8000 m3/h，氮气过剩20400 m3/h。此种运行方式氧氮产量能够满足公司生产需求，但存在较多过剩，造成氧氮放散等损失。

◆ 上网电量分析

由于4#、5#机组停运，自备电厂的电能没能有效利用，造成老电厂和新电厂负荷减少2.1万kW，将出现较严重的上网电量，上网电量19836万(kW·h）/a，经济损失4055万元/年。而7#机组使用市电的电能，增加运行费用8380万元/年，此种方案效果欠佳。

方案二：4#、5#、6#（或7#）、8#制氧机同时运行

◆ 氧氮平衡分析

氧气产量125000 m3/h，氮气产量160000 m3/h，氧气过剩3000 m3/h，氮气过剩400 m3/h，此种运行方式氧氮产量能够满足公司生产需求的同时，不会造成氧气放散和氮气过剩，产生量和使用量基本平衡，并且，7#机组可以作为6#或4#、5#机组的备用机组。

◆ 上网电量分析

4#、5#机组运行，增加了自备电厂的用电负荷，使自备电厂的发电资源得到充分利用，不会出现上网电量非正常运行方式，使自备电厂的电能得到合理经济使用，并且7#机组的停运也减少外购市电，该种运行方案效果最佳。

经济效益

通过方案一和方案二中氧氮平衡和上网电量分析后，得出年经济效益对比见表4。

通过对以上两种方案的对比分析，认为方案二为最佳，优点是能够满足炼铁、炼钢氧气和氮气正常生产使用，同时减少氧气放散和发挥自备电厂电能资源更加合理经济，年节约运行费用3462万元。通过2013年下半年的运行实践检验，发电厂减少上网电量效果显著，氧气厂各机组运行平稳，保障了正常生产运行。

表4 方案一和方案二对比经济效益

结论

通过对本钢制氧机组和自备电厂电能合理调配与控制，发挥企业内部优势技术资源，降低运行成本起到积极的作用。对推广企业内部积极参与节能降耗，加强节能基础建设,是建设资源节约型企业和提高企业竞争力的长期客观要求。

[1] 黄生琪, 周菊华. 我国节能减排的意义、现状及措施. 节能技术, 2008, 26(2): 172

Control and Research on Reasonable Economy of Electricity of Oxygen Generation Unit in BX Steel

/ WANG Tie-long, ZHU Hong-bo, LI-Qi, LIU Hong-yu

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.02.17

王铁龙（1973.3—），男，东北电力学院电力系统自动化专业，工程师，本钢板材股份有限公司能源管理部，现从事本钢电力能源运行和管理工作。

本钢板材股份有限公司能源管理部，辽宁 本溪 117000