現代鋼鐵企業電力系統節能型重構與優化研究

唐京瑞 重慶化工職業學院

鋼鐵廠電力系統結構主要包括外部電網購電、內部余能余熱自發電、總降壓站及各車間變、配電所等。隨著以電能形式回收余能的設備和技術的完善，鋼鐵廠電力系統通過重新優化構建節能型系統來緩解外部電力供應緊張，在節約電力成本方面具有較大潛力。鋼鐵企業節電一方面是從電氣設備裝置入手，研究節電技術和產品。另一方面則是電氣設備的優化運行，即從管理的角度探討節電的方式與方法。利用企業內部自備電廠二次能源的轉換和利用以及企業能源動力中心建設都需要從能源系統整體出發尋找最優規劃方案。

1 余熱余能發電的方式與回收

大型鋼鐵生產企業在生產過程中存在許多可回收利用的余熱余能用于自發電，主要方式包括煉焦過程中干熄焦鍋爐與發電裝置（CDQ），煉鐵環節利用高爐爐頂余壓建設TRT發電裝置，以及燃氣-蒸汽聯合循環熱點裝置（CCPP）。以重慶鋼鐵為例，重鋼長壽新區6座60孔6米焦爐均采用新型的干熄焦工藝，每小時節水達到135立方米，年回收蒸汽130萬噸，折合標煤15.7萬噸。利用TRT發電設備分別裝設了TRT發電，新建的4#高爐，也預設有4#TRT自發電廠。據統計燃料作業區3臺TRT發電機發電總量達到2264.19萬千瓦時，同時利用燃氣-蒸汽聯合循環熱點裝置（CCPP），熱力作業區2號余熱發電量屢創新高，分別達到17.9千瓦時、17千瓦時和16.9千瓦時，噸鋼發電節約成本9元，達到國內同行業先進水平。

2 電力系統及其節能型重構與優化

2.1 鋼鐵企業電力系統設施基礎現狀

我國大多數鋼鐵企業建成年代較久，在不斷引進先進技術及擴大生產規模的發展過程中，往往只注重了產品及工藝設備技術的改進，卻忽視了能源電力公輔設施的建設，導致內部電力供電系統結構不合理。隨著技術的發展和規模的擴大，鋼鐵廠內部電力系統自供電能力挖掘不夠，外購電比例過高以及供電電壓等級過低，層次過多等問題逐漸顯現。

伴隨著原材料鐵礦石價格上漲，鋼鐵需求量降低，客觀上這就需要鋼鐵企業自身提高生產技術，優化內部資源，實現節能減排降低成本。其中增加企業自發電，優化電力系統結構，挖掘節電方法在節能減排中具有很大潛力。

2.2 鋼鐵廠電力系統節能型重構模式

實現鋼鐵企業的電力系統節能重構及優化，首先要按照調整當前電力系統內部結構、優化管理政策，在更新改造工藝設備的同時實現工廠電力基礎設施的擴建，實現供配電規模大型化，提高總降進線電壓等級，減少中間電壓等級，對于年產300萬噸及以上的鋼鐵企業的進線電壓應當從110KV提高到220KV；并采用SCADA自動化調度監控系統投入以穩定運行等方式節約電能；其次，利用余熱余能建設各類自發電機組并優化自發電并網方式，增加自發電比例，減少外部購電等方式。第三，加強節電節能制度建設與管理。

因此，在通過提高電源進線電壓等級和變配電設備大型化的基礎上，減少中間配電環節，提高設備工作效率，鋼鐵廠電力系統重構模式的核心是通過采用余熱余能發電回收電能的方式并進行合理并網，這種重構模式在我國年產粗鋼近7億噸，有數百家鋼鐵廠的鋼鐵大國具有廣闊的應用空間和可觀的經濟與社會效益。

3 鋼鐵企業電力系統重構案例應用實踐

2011 年，重慶鋼鐵通過發展自身優勢，節能減排，在利用余熱余能上先后新建了1#余熱發電，2#余熱發電，1#CDQ，2#CDQ，1#TRT，2#TRT，3#TRT 和 1座 CCPP自發電 廠。在電壓等級上擴建了220KV的變電站，很大程度上提高了廠區供電能力和可靠性。同時，重鋼220KV該總降出線直接只分配了有兩個電壓水平，即110KV和35KV，減少了中間配電環節。據統計2011年1月份，重鋼新區自發電量比例為28.37%，2月份為38.49%，6月份重鋼自發電1億度，當月自發電占總用電量的63%。而2016上半年，新區自發電率已達到63.34%。一系列發展循環經濟的新技術、新工藝實施后，重慶鋼鐵噸鋼綜合能耗在600kgce/t以下，每年發電量可達17億KWH、可減少消耗天然氣5億立方米，居全國先進水平。

重鋼CCPP-CDQ項目實現發電約13.5億千瓦時，算上重鋼自有的發電機組，預計重鋼新區利用生產余熱的發電量全年達到16-17億千瓦時。目前，重鋼集團自發電比例預計在70%以上，自發電量達到3346.74萬千瓦時，創下月自發電量歷史新高。

[1]孫浩，涂序彥.鋼鐵廠電力系統的節能型重鋼研究[J].節能，2006(2):13-14

[2]程寶芳，李賀昌.大型鋼鐵廠電力系統經濟運行實踐[J].冶金動力，2016(8):55-56