煉鋼廠動態管控和全員全效的能源管理體系

陳艷峰，揭兆省

（河北鋼鐵集團邯鋼公司三煉鋼廠，河北 邯鄲 056015）

煉鋼廠動態管控和全員全效的能源管理體系

陳艷峰，揭兆省

（河北鋼鐵集團邯鋼公司三煉鋼廠，河北 邯鄲 056015）

通過實施重要能源因素優先控制，提高二次能源回收利用率，開發和應用信息化與動態掌控相結合的能源管理創新，推行全員參與、全效運行的全方位、全過程的管理理念，實現精細化、高效化的用能目的，持續大幅度降低煉鋼能耗。

能源管理體系；動態管控；全員全效；工序能耗

河北鋼鐵集團邯鋼公司三煉鋼廠（以下簡稱三煉鋼廠）自1994年5月11日開始籌建，1997年12月12日投入生產，現擁有1座120T雙工位復合噴吹脫硫站、1座單吹顆粒鎂脫硫站、4座100 t頂底復吹轉爐（配備8萬m3煤氣柜一座，采用四代“OG”濕法除塵方式，

無副槍），4座120TLF精煉爐、1座120T真空精煉爐、1臺八機八流方坯連鑄機及2臺直弧型板坯連鑄機等主體設備，年生產能力500萬t。近年來，三煉鋼廠借助完備的能源計量體系，開發和應用信息化與動態掌控相結合的能源管理創新，實施消耗定額管理，推行全員參與、全效運行的管理理念，積極開展節能、節水和二次能源回收利用工作，使煉鋼系統的全工序能耗指標有明顯降低。本文通過對三煉鋼廠在能源管理上的經驗做法進行分析和總結，旨在為冶金企業在“非鋼創效”方面提供一些借鑒。

1　建立和完善全員、動態、全效的能源管理體系

三煉鋼廠通過創新工作思路和方法，全面推進信息化管理以提高工作效率滿足生產需求。充分利用公司EMS(EnergyManagementSystem)能源系統對各項介質進行數據收集，并統計匯總做趨勢分析，關注各介質的趨向變化，從生產組織流程、工藝標準化操作、設備性能差異等方面進行異常原因分析，并預測能耗的變化趨勢。然后通過局域網絡設備管理信息平臺實現各項管理信息和基礎數據的資源共享，為各層次的能源管理人員提供精準的決策依據。通過改進操作方式、調整優化生產組織流程、恢復設備功能精度和適時的技術改造革新，消除異常穩定消耗。推行“受控管理”，實現閉路循環（PDCA）的能源管理，為用能精細化、系統化、科學化提供基礎支撐。

1.1能源管理的全員參與

煉鋼系統的能源管理是一個龐大的系統工程，不是依靠某個個體力量所能實現的，因此組織管理尤為重要。組建科學的、全覆蓋、立體化、全流程的能源管理組織體系，是實現能源精細管理的保障。

三煉鋼廠成立了以廠一把手為最高指揮者的矩陣結構的能源管理組織，設縱向和橫向兩種不同類型的工作部門。縱向部門為設備管理科、生產科、技術科等職能管理科室，橫向部門為各用能車間。設備管理科做為牽頭單位，協同用能車間設置能源管理機構，并指定專職能源管理員，分解用能指標到各工區、班組和每一名在崗職工，明確崗位任務和職責，實現無盲區、全覆蓋的能源組織管理。

根據分解到位的用能指標，完善用能考核制度，明確考核辦法和獎懲標準。對于超指標用能，以班組為單位進行分析，屬于非合理性能源消耗予以考核。同時嚴格執行標準化作業，杜絕因個體習慣性操作造成的消耗增加，推廣先進的節能操作法，對于善于總結降耗明顯的個人和班組予以獎勵。通過鼓勵性獎勵與約束性考核的有效統一，實現用能的科學性、準確性。

成立以能源管理為主的介質專業檢查組，重點針對崗位上跑冒滴漏和非有效用能進行監督檢查，檢查結果形成介質檢查治理表，以曝光促進整改。并注重整改后的效果檢驗，效果顯著者給與適當獎勵。鼓勵和促進職工實現自主式、全員參與的能源管理，提升有效用能意識。

1.2能源管理的動態管控

在生產實踐中，三煉鋼廠通過建立生產組織調度和能源在線監控一體化的模式，利用數字化模擬和系統組織的方法，將生產調度與能源管理有機結合起來。按照監控與管理這兩大職能，動態過程控制煉鋼系統的物質流、能介流、信息流。依據實時監測獲取的計量數據，依托計算機系統的支撐，在明確生產計劃、成本目標、能源需求、資源供給強度的基礎上，進行系統的策劃、實施、檢查和改進，及時分析，適時調整，實現能源平衡和生產協調的有效結合。

根據管轄區域和側重點不同，各單位制作不同效力等級和不同形式的日報表。如同樣是轉爐煤氣回收日報表，維修車間著重統計風機轉速、風量、喉口開度等設備參數，轉爐車間著重統計氧壓、吹煉時間、回收時間等工藝參數。再輔以蒸汽回收日報、軟水日報，精煉電耗日報、混合煤氣消耗日報，鋼包周轉日報等不同形式日報表，在廠內設備管理信息平臺發布予以共享。設備管理科進行收集和匯總后形成廠級能源日報，并分析節超原因和消耗變化趨勢，出現異常立即向用戶車間發出警告，同時組織用戶車間和相關科室查找原因，制定措施，全過程跟蹤整改，實現能源消耗“受控管理”。

完備的計量體系和數據化的采集系統為動態管控能源消耗提供了物質保證。目前三煉鋼廠廠際間計量設備配備率100%，單體用能用戶計量設備配備率95%。2012年公司上線的EMS(EnergyManagementSystem)能源管理系統，實現了能源數據的采集、處理、分析等技術功能。在此基礎上，三煉鋼廠通過運用現代化管理手段，優化能源的管理和物流的平衡，不僅促進了能源績效管理的提升，也提高了技術裝備的利用效率。

1.3能源管理的全效運行

根據不同的生產計劃，以及各工序生產節奏、各臺套設備運行耗能特點，三煉鋼廠專門制定了“設備優化運行管理方案”。以生產的飽和程度確定機組的開停機順序，最大限度發揮設備效能，降低公輔系統消耗。該方案明確要求以設備管理科作為專業管理單位，負責制度的制定和完善，負責組織運行檢查和考核。以生產科作為調度管理單位，負責按照管理方案規定的模式，組織生產和運行調度。各車間作為執行單位，服從調度管理，并進一步細化車間內部管理制度，要做到操作和責任明確，執行及時規范，嚴格確認制度，確保生產和設備安全。

“設備優化運行管理方案”明確了各工序的停機順序，比如轉爐排產順序為2#-1#-4#-3#；LF精煉爐排產順序為4#-1#-3#-2#；連鑄機排產順序為方坯連鑄-板二連鑄-板一連鑄-CSP。排序的原則是根據各機組和工序的個體差異性不同，相對能耗高利用率低的排在前列，在生產組織允許的情況下，優先停機。各車間結合“設備優化運行管理方案”，并本著隨時停用隨時停機的原則，制定本車間各系統設備停機運行控制表，明確停機設備名稱、開停機時間點、所涉及介質能耗的停送時間點、操作責任者，并執行好內部停產、復產確認，確保用能的有效和高效。

2　優先控制重要能源因素

在與三煉鋼廠煉鋼過程中所關聯的14項能源介質中，蒸汽和回收轉爐煤氣在煉鋼工序能耗中所占比重高達65%以上，且蒸汽和回收轉爐煤氣作為作為煉鋼產生的自產能源，回收后并入公司管網，由能源中心再統一調配使用，主要用于公司自發電系統。因此蒸汽和轉爐煤氣作為二次能源，其回收效率的高低，不僅影響到三煉鋼廠的全工序能耗指標水平，同時對公司提高自發電比例以及能效配平、優化利用方面起著舉足輕重的作用。三煉鋼廠將其作為優先控制的重要因素，實施重點能源管控，并作為推進節能技術改造的重點項目。下面就優化轉爐余熱蒸汽回收系統和轉爐一次除塵煤氣回收系統運行的實例重點介紹。

2.1轉爐余熱蒸汽回收系統運行優化（圖1）

2.1.1存在問題

原有系統存在問題有：第一，蓄熱器容積小；第二，轉爐除氧器和外送公司管網蒸汽在一路調節，無法實現用戶分路分級控制；第三，R H真空精煉爐生產時，由于自動化控制手段不足，蒸汽系統需人工調壓分配，用量和壓力分配控制精度差，蒸汽有放散現象。

2.1.2優化措施

第一，蓄熱器擴容，增加120 m3；第二，增設蓄熱器穩壓調節閥，并將轉爐除氧器和外送公司管網蒸汽管路分離，增設壓力調節閥，實現分級分路控制；第三，專設R H真空精煉爐生產模式的自動化控制程序，實現計算機一鍵式轉換，自動分級配汽，在穩定供應R H生產使用轉爐余熱蒸汽的同時，各級用戶用汽自動分配。

此外，為降低轉爐汽化冷卻強制循環系統水泵運行電耗，減少非吹煉期煙道熱損失，提高轉爐余熱蒸汽回收量，三煉鋼廠還對煙道高低壓強制循環泵運行優化，降低水泵低速運行頻率25～30 Hz。

2.2轉爐一次除塵煤氣回收系統運行優化

2.2.1存在問題

（1）2013年下半年起，轉爐氧槍四孔改五孔氧槍，轉爐吹煉時間縮短10%，轉爐爐氣量和煙氣量增加，風機系統設備能力有欠缺。

（2）受變頻器性能影響，風機高速區過長，低速轉速過高，不利于爐口微正壓延長轉爐煤氣回收時間，非吹煉期汽化煙道冷風量大。

（3）轉爐煤氣回收和放散兩個狀態，由于風機機后壓力差異大，風機電流波動大。

2.2.2優化措施

（1）在轉爐一次風機至放散煙囪管道上安裝調節閥門，提高放散備壓，降低放散態電流，消除轉爐煤氣回收態和放散態切換過程的風機電流波動對風機變頻系統的瞬時沖擊，降低運行電耗。

圖1　轉爐余熱蒸汽回收系統優化示意圖

（2）根據三煉鋼廠轉爐實際生產情況，優化風機高低速自動化控制程序，壓縮風機高速區，降低風機低速轉速，風機運行轉速按吹煉前期、中期、后期分階段控制，延長轉爐煤氣回收時間，降低煙道非吹煉期冷風量，降低運行電耗。改造前后風機運行曲線對比如下圖2、圖3所示。

通過風機運行優化前后曲線對比，可以明顯看出，風機運行高速區縮短，風機低速區轉爐降低，達到適應五孔氧槍吹煉、高效生產，并實現延長回收時間的目的。同時風機低速風量降低12 000 m3/h，煙道冷風量的大幅度降低，減少煙道待吹期冷卻強度，有利于蒸汽回收量的提高，并降低一次除塵風機和煙道冷卻高壓強制泵的運行電耗。

通過對轉爐余熱蒸汽和轉爐煤氣回收系統運行優化，三煉鋼廠的轉爐余熱蒸汽回收量提高10 kg/t，達到100 kg/t以上；轉爐煤氣回收量按2 000 Kcal/m3折算達到110 m3/t；系統水泵和風機運行電耗降低0.7 kW·h/t。

2.3動態管控和全員全效的能源管理體系取得效益

三煉鋼廠通過創新采用信息化與動態掌控相結合的能源管理手段，大幅壓減全工序能源消耗，提高二次能源回收利用率。轉爐煤氣噸鋼回收量的提高為東區優化能源平衡和提高自發電水平提供了有力支持。轉爐余熱蒸汽品質的改善，回收總量的提升，為公司夏季優化蒸汽供應、減停燃氣鍋爐、以及進一步自發電開發創造了良好條件，發展前景可觀，潛在經濟效益顯著。2015年，三煉鋼廠全工序能耗達到-22.23 kgce/t（圖4）。

圖2　優化前風機運行曲線

圖3　優化后風機運行曲線

圖4　2011～2015年工序能耗趨勢圖

3　結語

河北鋼鐵集團邯鋼公司三煉鋼廠借助能源信息管理平臺對介質數據進行采集、趨勢預測、異常分析，通過能源組織架構的建立、生產調度的優化、設備的高效運行、重要能源因素的優先控制等措施，開發和應用動態管控和全員全效的能源精細化管理體系。實踐證明，它對不僅對提高能源管理水平，同時對生產組織的統一調度、工藝過程的流程優化也起到十分明顯的促進作用。

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A

1671-0711（2016）09（下）-0029-03