孟丹  張濤濤  霍馳  韋俊

（江蘇沙鋼鋼鐵有限公司  江蘇  張家港  215625）

摘要：淺析沙鋼原料燒結(jié)廠電力消耗偏高的原因，從優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏、強化除塵器運行等管理角度出發(fā)，在降低電力消耗總量，降低可比電價方面提出改善性的對策與措施，為節(jié)能降耗賦能提速。

關(guān)鍵詞： 電力消耗；生產(chǎn)成本；改善對策

1  前言

面對鋼鐵行業(yè)的持續(xù)疲軟，鋼材價格不斷跌破警戒線，而上游原輔材料的成本卻始終徘徊在高位，多數(shù)鋼鐵企業(yè)陷入利潤嚴重下滑的困境，甚至出現(xiàn)停產(chǎn)的情況。誰的成本控制力更強，就意味著在競爭激烈、困難重重的鋼材市場局面下，誰的生存發(fā)展空間更大。同時為響應(yīng)國家碳排放和能耗“雙控”政策，需要不斷強化責(zé)任意識，深挖降本潛力和提高節(jié)能調(diào)控能力，“勒緊褲腰帶”向內(nèi)求效益已成為生產(chǎn)組織的首要任務(wù)。

在冶金系統(tǒng)中，鐵前能耗占鋼鐵生產(chǎn)總消耗的35%左右，其中燒結(jié)工藝能耗又占鐵前總能耗的 40%~45%^[1]，因此降低燒結(jié)工藝消耗是提高成本控制力的關(guān)鍵，也是實現(xiàn)經(jīng)濟技術(shù)指標優(yōu)勢，生產(chǎn)成本下降的重中之重。燒結(jié)過程中的能源消耗主要包括固體燃料消耗、煤氣消耗、電力消耗、能源介質(zhì)消耗(氮氣、壓縮空氣等)以及余熱回收利用等，據(jù)統(tǒng)計，除占比最大的固體燃料消耗外，電力消耗占燒結(jié)總能耗的 10%~15%^[2]。本文從優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏、強化除塵器運行等管理角度出發(fā)，在沙鋼原料燒結(jié)廠現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)模、工藝裝備和原料條件下，探索降低電力消耗總量，降低可比電價的改善對策，做好路徑規(guī)劃與措施支撐，助力沙鋼在同行業(yè)成本對標改善中保位爭先。

2  能源消耗現(xiàn)狀

原料燒結(jié)廠作為煉鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)及前道工序，是沙鋼集團650萬噸板坯項目的主要配套工程，從碼頭上供料、燒結(jié)以及球團礦的生產(chǎn)開始，逐步優(yōu)化調(diào)度，合理控制成本，提高生產(chǎn)工藝水平，為高爐生產(chǎn)提供合格、優(yōu)質(zhì)的原料。目前，主體裝備有6臺360m²燒結(jié)機，1臺550m²燒結(jié)機，2臺4.5×60米鏈篦機，2臺6.1×45米回轉(zhuǎn)窯，20臺圓盤造球機，以及50余臺各種型號的堆取料機，1200余條皮帶機。最長管狀皮帶機可實現(xiàn)全線3.5公里燒結(jié)礦直送，年產(chǎn)燒結(jié)礦2700余萬噸和480萬噸酸性氧化球團，可同時滿足1座5800m³、3座2680m³,3座1580m³和7座500m³高爐煉鐵生產(chǎn)所需。

其中燒結(jié)生產(chǎn)成本主要由原輔料成本、制造費用、固定成本組成，2023年燒結(jié)礦產(chǎn)量2712萬噸，燒結(jié)工序能耗52kgce/t，生產(chǎn)成本與某先進企業(yè)對比有明顯差距，如表1所示，在電力消耗上比該先進鋼企高出4.23kWh/t。

表1  2023年沙鋼燒結(jié)生產(chǎn)成本

原料燒結(jié)廠的電力消耗主要來自料場供料和混勻條線電耗、燒結(jié)主輔條線電耗、球團主輔條線電耗以及除塵器等環(huán)保設(shè)備運維用電，如表2所示。

表2  2023年沙鋼原料燒結(jié)廠用電明細

對比分析2023年度各條線電力消耗：

（1）料場條線：主要是階段性作業(yè)工序除塵器長期運轉(zhuǎn)未進行同步管控，導(dǎo)致電耗超標。

（2）燒結(jié)條線：一方面是由于個別機組漏風(fēng)嚴重，導(dǎo)致較多無效風(fēng)進入燒結(jié)系統(tǒng)后影響能源的有效利用率和生產(chǎn)效率；另一方面是獨立的輔線系統(tǒng)在未進行作業(yè)時或主機檢修期間對應(yīng)的除塵器仍空轉(zhuǎn)運行等情況，導(dǎo)致電力損失。

（3）在可比電價方面：谷電占比率較低，與峰時用電量幾乎持平，主要是階段性作業(yè)工序未合理安排在平谷電階段。

綜上所述，在現(xiàn)有工況條件下，高耗能設(shè)備的節(jié)能降耗是縮小與先進企業(yè)生產(chǎn)成本差距的關(guān)鍵點，而布袋除塵器作為大功率的環(huán)保設(shè)備，只有通過各種途徑不斷提高設(shè)備的使用效率，才能為企業(yè)降低運行費用。

3  節(jié)能降耗對策

3.1  強化除塵器啟停狀態(tài)管理，降低電力消耗總量

在燒結(jié)工藝中除塵器是專門用于處理燒結(jié)機頭和機尾、燃料破碎、原燃材料運輸過程中的各種粉塵和煙氣，能有效去除廢氣中 99%以上的顆粒物^[3]，在保證環(huán)境安全的同時，具有運行效率高、占地面積小等特點，常用的除塵器有布袋除塵器、靜電除塵器、濕法除塵器、多管除塵器和水除塵器等。

目前，原料燒結(jié)廠共配備117臺各型除塵器，其中96臺為布袋式除塵器，包括65臺變頻布袋除塵器和31臺工頻布袋除塵器，主要通過布袋收集過濾技術(shù)，利用篩濾、慣性碰撞、勾附、擴散、重力沉降等綜合作用除去廢氣中的顆粒物。抓好布袋除塵器的運行來進一步降低用電成本，已得到生產(chǎn)企業(yè)的廣泛關(guān)注。

3.1.1  優(yōu)化單一工藝流程線除塵器管控。

   1~2#料場的焦炭篩分工藝主要是將碼頭運輸過來的焦炭按不同粒級進行分離，合格的焦炭進入焦貯倉，并根據(jù)高爐生產(chǎn)節(jié)奏通過振動給料機供料。該流程一共配備3臺除塵器，分別是焦炭篩分除塵器1臺（額定功率：560kW）和焦貯倉除塵器2臺（額定功率：160 kW），如圖1所示。

圖1  1~2#料場焦炭篩分流程

（1）優(yōu)化方式。根據(jù)碼頭供料情況，焦炭篩分除塵器與焦貯倉除塵器1同步運行，焦貯倉除塵器2可根據(jù)高爐生產(chǎn)情況進行同頻運行。

（2）效益計算。電費按照0.71元/kWh，年運行330日計算，對于焦貯倉除塵器1 ：

根據(jù)焦炭篩分除塵器的運行規(guī)律，焦貯倉除塵器1全年至少50%以上時間可以停運，平均運行電流24A，可節(jié)省電量約

=10kV×24A×1.732×24h×330日×50%=1646093kWh

年至少可節(jié)省電費116.87萬元/年。

對于焦貯倉除塵器2：

根據(jù)高爐焦炭供料規(guī)律同頻運行，預(yù)估每天停運6個小時，平均運行電流30A，可節(jié)省電量

10kV×30A×1.732×6h×330日=1028808kWh

年至少可節(jié)省電費73.05萬元/年。

該工藝線總計年可節(jié)約電費189.92萬元，折合該車間電耗下降0.22kWh/t。

3.1.2  根據(jù)供料環(huán)節(jié)，調(diào)整除塵器頻率

將篩分后燒結(jié)礦直接通過皮帶送至相應(yīng)的高爐，提高燒結(jié)礦直供率，可以有效降低高爐返礦比。我廠要求燒結(jié)礦直供率≥60%，基本可滿足皮帶滿負荷運載。

（1）優(yōu)化方式。根據(jù)燒結(jié)礦供料方式，及時調(diào)整燒結(jié)礦品礦槽除塵器運行頻率，在直送期間，此類除塵器要降頻運行，其余時間可恢復(fù)正常頻率運行。

（2）效益計算。直送期間成品礦槽除塵器降頻運行，電流可降低30%左右，平均運行電流20A，可節(jié)省電量

10kV×20A×1.732×30%×24h×330日×60%=493928kWh。

6臺成品礦槽除塵器年可節(jié)省電費210.37萬元/年，折合燒結(jié)總電耗下降0.02kWh/t。

3.2  強化峰谷電管控，降低可比電價

按照峰電單位價格1.06元/度、平電單位價格0.60元/度、谷電單位價格0.25元/度測算，降低可比電價的重點在于確保用電總量下降、用足谷電時段、用好平電時段的前提下，對峰電時段進行控制。

3.2.1  燃破系統(tǒng)高效智能化聯(lián)鎖

燃料破碎在燒結(jié)生產(chǎn)工藝主要負責(zé)將焦丁破碎成焦粉，為燒結(jié)生產(chǎn)提供燃料，在實際生產(chǎn)中，三班各自負責(zé)當班生產(chǎn)所需燃料，但破碎機、輸送帶、燃破除塵風(fēng)機一直長時間運行，在電耗方面造成了極度浪費，運行時間長導(dǎo)致檢修維護成本也有所增加。

（1）優(yōu)化方式。根據(jù)配料實際消耗焦粉用量，以及焦粉倉保證30%安全倉位的前提下，考慮峰谷電波段作業(yè),組織中夜班(屬于“谷電”)進行破碎生產(chǎn),白班峰電期間(8:00~15:00) 將破碎四輥、對輥、燃料線輸送帶、配套燃料破碎風(fēng)機全部停運進行檢維修,確保中夜班燃破系統(tǒng)設(shè)備正常運行。同時將燃破除塵風(fēng)機與焦粉供料皮帶的運行程序聯(lián)鎖，為確保環(huán)保降塵效果，設(shè)置燃破風(fēng)機比供料皮帶提前“120秒”開啟和滯后“300秒”停運運行的程序，提高設(shè)備啟停效率，相應(yīng)降低燒結(jié)工藝電耗指標，如圖2所示。
 

 

圖2  4#、8#燒結(jié)機燃破除塵風(fēng)機與焦粉供料皮帶聯(lián)鎖程序

（2）效益計算。四輥、對輥、輸送帶運行時總功率約487kW，燃破塵風(fēng)機500kW，低壓電機按實際功率 80%計算(487kW×80%=389.6 kW)，高壓電機按實際電流 60%計算(500kW×60%=300kW)。每天高峰時段可停機7小時，全年按峰谷電差0.3元/度計算，可節(jié)約電費約0.3 元/度×689.6kW×7h×330日×4臺=191.16萬元，折合燒結(jié)用電總量減少0.01kWh/t。

3.2.2  同步生產(chǎn)節(jié)奏，降低用電成本

6#料場車間承擔(dān)著 4#、6#、7#、8#燒結(jié)及1#、2#球團正常生產(chǎn)所需的混勻礦、熔劑等原材料的供料任務(wù)，涉及到各車間各生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏不一致，生產(chǎn)用料量和時間段不同步，所以總有車間因各種原因在不同時間段有供料需求，造成供料線基本處于不間斷供料狀態(tài),不能實施避峰作業(yè)，2023 年平均峰值電量占比 33.67%。

抓好生產(chǎn)節(jié)奏調(diào)整，谷電多供料，燒結(jié)球團車間調(diào)整各自生產(chǎn)節(jié)奏，谷電期間原料倉高料位操作，在上午下午峰電時間段，相關(guān)車間供料線設(shè)備全部停機。

（1）優(yōu)化混料及供料時間段。

嚴格執(zhí)行車間峰谷電管理，堅持利用平、谷時間段進行原輔料取料，同時限制設(shè)備檢修，將一些小微檢修全部放到上午峰電時間進行處理。燒結(jié)熔劑、高爐輔料打料一班保三班，只在夜班進行供料，白班補料也在平電時間段進行，避峰生產(chǎn)。

（2）嚴抓生產(chǎn)穩(wěn)定，提高皮帶機承載率和利用率。

抓好碼頭上料節(jié)奏，提前與海力公司溝通，計算好碼頭清倉時間，清倉時減少開機時間，杜絕出現(xiàn)皮帶空運轉(zhuǎn)等待物料。

修改高爐供料時間，規(guī)定車間白班打料工延遲1個小時交班，16:00~17:00所有高爐不允許停止供料(17:00開始為峰電時間），減少中班峰電使用時間，杜絕皮帶空載，造成用電浪費。

4  結(jié)論

原料燒結(jié)廠噸礦耗電量 2024 年一季度較2023年下降 2.12kWh/t，折合燒結(jié)礦成本下降 1.51元/噸，通過上述管控措施的舉一反三，強化同類問題的整改，降低成本效果顯著。

1、抓好峰平谷電時段管控。針對階段性生產(chǎn)工序，主要是燃料、石灰等破碎工序、料場混勻供料工序，要強化生產(chǎn)節(jié)奏，合理排班作業(yè)，盡量避開尖峰電時段作業(yè)。

2、抓好除塵器啟停管控。計劃檢修期間或設(shè)備故障超過2小時以上的情況，要求對應(yīng)產(chǎn)線的除塵器要及時關(guān)閉或降頻。原則上設(shè)備停運后，對應(yīng)的除塵器要在15分鐘以內(nèi)調(diào)控。

3、抓好變頻除塵調(diào)頻管控。變頻除塵器要根據(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)頻控制，如成品礦槽除塵器在燒結(jié)礦直送期間、燃料除塵器尖峰電期間可降頻運行。

4、抓好除塵器單一流程管控。如焦貯倉除塵器、各車間的汽車受料槽等在未進料時及時關(guān)閉或調(diào)至低頻狀態(tài)。

5、強化設(shè)備智能化聯(lián)鎖。對轉(zhuǎn)運站除塵器、燃破除塵器等可優(yōu)化控制程序，擠出了部分可停機的時間。

參考文獻

[1]  張春霞.燒結(jié)工藝清潔生態(tài)化技術(shù)[J].中國稀土學(xué)報,2004,8(22):588-591.

[2]  李曉云.降低燒結(jié)工序能耗的生產(chǎn)實踐[J].燒結(jié)球團,2006,9(21):239-241.

[3]  王寶倉,張遠沖. 鋼鐵冶金工程中環(huán)保工作的重要性與推進措施[J].冶金管理,2019,11:173-175.