統計分析在煉鐵能源管理中的應用

張明，陳艷輝，李南

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

信息化建設

統計分析在煉鐵能源管理中的應用

張明，陳艷輝，李南

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

通過開展能源統計分析工作，在已有能耗統計基礎上，聯系生產實際，選用適當的統計分析方法對大量統計數字進行深加工，將煉鐵工序能耗進行單耗分解統計，按其構成確定統計分析重點為燃料消耗；通過燃料消耗的回歸分析，求解出各區域高爐最為合理的燃料消耗區間；用統計分析法結合工藝計算發現現場煤氣計量存在的問題并加以改進，從而為制定能源計劃、降低工序能耗、增加效益提供科學的決策依據，實現煉鐵系統節能，年節約標準煤5 000余t。

統計分析；能源管理；煉鐵；節能

1 前言

能源消耗統計是能源管理工作中的重要組成部分，從企業的能源消耗平衡統計，可縱觀全企業的能源消耗分布、綜合能耗指標及各個工序能耗指標等情況［1］。隨著萊鋼能源管理網建成和統計體制不斷完善，積累了大量數據，為運用計算機快速進行數據分析奠定了基礎。目前能源平衡報表最大的弱點就是統計分析膚淺，無法反映各種能源消耗的內在聯系及其變化的規律性，從而不能有效指導能源管理工作。

煉鐵工序能耗占噸鋼工序能耗的70%左右，是萊鋼能源消耗的重點。為此，在完成常規能源統計任務的基礎上，積極開展能源統計分析研究工作顯得非常重要。

2 能源統計分析

2.1 確定統計分析重點

由于煉鐵工藝復雜，消耗能源種類多，涉及煉鐵工序能耗的介質達10多種，其構成情況見表1。現有統計數據沒有形成數據庫，若逐一統計分析一方面數據收集工作量大，耗時長，另一方面還有可能在統計分析過程中顧此失彼，導致工作失效。因此，統計分析將煉鐵工序能耗進行單耗分解統計，折算為標準煤，按其構成確定統計分析重點。

通過工序能耗構成分析，確定了燃料消耗（焦炭、煤粉）為統計分析第一重點，其余依次分析回收高爐煤氣、高爐煤氣消耗。

2.2 探尋最為合理的燃料消耗

自2008年以來萊鋼煉鐵廠通過大幅提煤比降焦比，實現了工序能耗的不斷降低，煤比階段性突破200 kg/t。統計分析了近10 a來的煤比、焦比和燃料消耗（煤粉、焦炭折標煤后的和）間的關系，針對煤比、燃料消耗之間的聯系是否存在某種內在的規律進行了回歸分析，結果是燃料消耗與煤比滿足一條開口向上的拋物線，分析結果如圖1所示。

表1 煉鐵工序能耗構成情況%

圖1 燃料消耗與煤粉消耗的回歸分析

從統計數據及回歸分析的結果可知：1）在焦比較高、煤比100 kg左右的時期，即技術指標較低時或高爐開爐初期，提煤比降低工序能耗的成效是顯著的。2）當煤比提升至一定高度再繼續升高（基于原燃料條件不一樣，萊鋼老區、新二區表現的數值不在同一個范圍）后，燃料消耗進入最低點而后開始上升，但在大提煤比的初期燃料消耗的增加并不明顯，這是由于短期內大提煤比高爐是能夠接受的，而在煤比持續保持相當高度后焦炭消耗的增加便逐漸體現出來。老區自2005—2010年持續提煤比，到2010年達到頂峰，2010年1—9月累計煤比超過185 kg/t，可燃料消耗也在持續升高；新二區經不斷探索，到2010年逐步成熟，燃料消耗接近或已步入最低點。

即在這5 a間煉鐵廠通過大幅度提高煤比而降低的工序能耗部分基本是新二區實現的，老區的貢獻是負值；而按照回歸分析預測，如新二區繼續提高煤比很有可能也出現負值。從這一點上來說，萊鋼高爐要想降低燃料消耗，就應該將煤比保持在一個最為合理的位置，而不是一味的追求高煤比。

根據目前統計數據分析，可得出在當前原燃料條件下，燃料消耗在接近470 kgce/t時就已接近拋物線頂點，此時即使條件有利于大提煤比也應采取微調煤比操作，否則將導致消耗不降反升；萊鋼老區合理的煤粉噴吹區間應在140～170 kg/t，萊鋼新二區為180～190 kg/t。2008—2010年，新二區高爐將煤比保持在這一區間，燃料消耗持續降低，已達到并超越老區歷史最好水平，且在生產中得到印證。

2.3 尋找煤氣計量系統問題

2.3.1 回收高爐煤氣計量

在對各區歷年的工序能耗進行統計后發現，新區、新二區的噸鐵回收高爐煤氣是逐年遞減的，這是由于富氧率逐年上升所致，但是老區回收高爐煤氣量同樣在富氧逐年上升的情況下卻出現了波動，于是回收高爐煤氣的統計分析工作從老區展開。

通過工藝計算結果和統計結果的比對，加之深入現場了解情況，弄清了數據出現異常的原因：由于荒煤氣計量表孔板經常堵塞，清理困難，近幾年來自動化部統計出下游煤氣用戶的總用氣量以確定整個煉鐵廠的煤氣發生總量，之后再進行三區分配，新區、新二區參照計量表出數，剩下的就分給老區，由于128 m3高爐生產時大部分回收煤氣都分配給了128 m3高爐，因此當128 m3高爐淘汰后750 m3高爐的煤氣發生量就突然增加了。所以，下游用戶計量不準或無計量、線路虧損、放散等基本上都包含在了煉鐵煤氣發生量里，這樣就導致實際統計的噸鐵煤氣發生量與理論計算值存在較大出入，極大影響工序能耗，使降耗工作處于十分被動的位置。

2.3.2 煤氣消耗計量

由于萊鋼焦化廠需配燒含硫量低的高爐煤氣以保證廢氣排放達到相關環境標準，出于煤氣平衡需要，老區熱風爐強制配燒焦爐煤氣以節約高爐煤氣讓焦化廠使用，但此后老區高爐煤氣單耗并沒有因為大量配燒焦爐煤氣而下降，反而有所升高，數據出現異常，因此，立即展開對煤氣消耗的統計分析。

由于回收高爐煤氣計量已發現存在問題，所以對高爐煤氣消耗進行統計分析時筆者將二者進行了比對分析，結果是：高爐煤氣發生量與高爐煤氣使用量波動趨勢驚人吻合，回歸分析結果二者成正比關系，如圖2所示。

圖2 高爐煤氣發生量、使用量的回歸分析

通過煉鐵強制配燒焦爐煤氣前后幾月焦化廠、煉鐵老區的煤氣消耗統計比對數據發現：從煉鐵廠老區強制配燒焦爐煤氣后，煉鐵廠的焦爐煤氣使用量明顯上升，可是焦化廠的高爐煤氣使用量卻明顯下降，且熱單耗，即（高爐煤氣+焦爐煤氣）/焦炭產量，也明顯下降，與實際不符。

統計數據表結合回歸分析結果可以斷定：煉鐵老區的高爐煤氣計量是不準確的，且高爐煤氣使用量是根據發生量計算得出（這一點從計量管理部門已得到證實）。由于計量存在的問題，進一步對數據深度分析便失去意義，煤氣分析到此終結。

2.4 系統改進

通過與萊鋼自動化部計控處溝通協調，對煉鐵廠老區煤氣存在的計量異議作了調整。1）計量器具配備。引入力爾巴插入式煤氣計量儀表，解決荒煤氣計量表孔板經常堵塞，清理困難的問題，確保計量相對準確。2）數據統計。定期將儀表計量值與工藝計算消耗值進行比對，出現異常及時校表。3）計量管理。實現煤氣日清日結，便于及時發現和解決計量問題。

3 結語

萊鋼能源統計分析在已有能耗統計基礎上，聯系生產實際，選用適當的統計分析方法對大量統計數字進行深加工，對能耗報表中的生產基本情況、能源利用程度指標進行了綜合分析，分析出當前生產條件下萊鋼煉鐵工序燃料消耗變化的規律，為制定能源計劃、降低工序能耗、增加效益提供科學的決策依據，從而年節約標準煤5 000余t，同時改進了煤氣計量系統，促進了能源管理工作的有效開展。

由于長期以來萊鋼煉鐵廠沒有形成專業的數據庫，導致統計分析工作開展困難，收集數據耗費人力且時間過長，建議建立專業數據庫，形成統計分析體制，從而更好地指導生產。

［1］隗斌賢.能源統計與分析［M］.北京：科學出版社，1992.

Application of Statistical Analysis in Ironmelting Energy Management

ZHANG Ming,CHEN Yanhui,LI Nan

（The Ironmaking Plant of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

Based on the statistical energy consumption existing,combining energy statistical analysis with production practice,the appropriate statistical analysis methods for deep processing of a large number of statistics was adopted.The unit consumption in ironmaking process fuel consumption can be decompounded statistic,The focus of statistical analysis is fuel consumption according to its consumption.Using regression analysis for each region the most reasonable blast furnace fuel consumption interval can be solved. Combined with the process of calculation,it is found that there is the scene of gas measurement problems and improved with statistical analysis method,implementation of energy saving in ironmaking system,standard coal 5 000 t was saved in about 5 years.

statistical analysis;energy management;ironmelting;energy saving

TK018

A

1004-4620（2015）03-0049-02

2014-08-12

張明，男，1970年生，1994年畢業于鞍山鋼鐵學院鋼鐵冶金專業。現為山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠副廠長，高級工程師，從事燒結、煉鐵技術管理工作。