鋼鐵聯(lián)合企業(yè)電力系統(tǒng)分析與優(yōu)化研究.pdf

1、鋼鐵工業(yè)既是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和工業(yè)化支撐產(chǎn)業(yè)，也是高耗能行業(yè)。電力作為鋼鐵生產(chǎn)中僅次于煤炭的重要能源之一，幾乎涉及到鋼鐵生產(chǎn)工序的每一個(gè)環(huán)節(jié)，來源包括自發(fā)電和外購(gòu)電兩種。鋼鐵生產(chǎn)以高溫冶煉、加工為主，伴生大量的余熱余能及副產(chǎn)煤氣資源。如何高效利用這部分資源產(chǎn)生電力，提高企業(yè)的自發(fā)電比例，同時(shí)提高主要用電設(shè)備的用電效率，降低用電消耗，是鋼鐵企業(yè)應(yīng)對(duì)電力供應(yīng)緊張局面的有效措施和降低生產(chǎn)成本的重要舉措。以此為研究背景，本文系統(tǒng)地研究了我

2、國(guó)長(zhǎng)流程鋼鐵聯(lián)合企業(yè)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝、消耗特點(diǎn)及其發(fā)展歷程;建立了電力生產(chǎn)系統(tǒng)的投入產(chǎn)出模型，建立了電力消耗系統(tǒng)的噸鋼耗電成本模型以及建立鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)決策平臺(tái);最后，以鞍鋼本部和鞍鋼鲅魚圈為典型應(yīng)用上述模型，提出了鞍鋼電力系統(tǒng)優(yōu)化方案及實(shí)施后的預(yù)期效果。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)根據(jù)多數(shù)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)長(zhǎng)流程的特點(diǎn)，剖析了鋼鐵企業(yè)在利用余熱余能、富余煤氣及燃煤自備電廠發(fā)電方面的生產(chǎn)工藝、消耗特點(diǎn)及其發(fā)展歷程。
　　(2

3、)建立了鋼鐵企業(yè)電力生產(chǎn)系統(tǒng)的電力投入產(chǎn)出模型，對(duì)鞍鋼本部和鞍鋼鲅魚圈電力生產(chǎn)系統(tǒng)的燃料消耗、電力產(chǎn)品的能值和成本進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。根據(jù)電力產(chǎn)品能值，提出了鋼鐵企業(yè)的最優(yōu)發(fā)電原則;根據(jù)電力產(chǎn)品成本及外購(gòu)電價(jià)格，提出了鋼鐵企業(yè)的低成本用電方案:①在峰段及平段，應(yīng)利用企業(yè)的自發(fā)電系統(tǒng)使其滿負(fù)荷運(yùn)行，保障燃煤電廠的發(fā)電負(fù)荷，發(fā)揮電力生產(chǎn)系統(tǒng)最大的發(fā)電能力，以降低外購(gòu)電量;②在谷段，在保證余熱余能和富余煤氣發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電的前提下，減少燃煤電

4、廠的發(fā)電負(fù)荷，增加外購(gòu)電量。
　　(3)建立了噸鋼電耗模型和噸鋼電耗成本模型，以此為工具對(duì)鞍鋼本部和鲅魚圈的電力消耗系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)鞍鋼本部的噸鋼電耗及噸鋼電耗成本指標(biāo)分別較鞍鋼鲅魚圈高23％和36.7％。如果鞍鋼本部不考慮冷軋工序，其噸鋼電耗及噸鋼電耗成本指標(biāo)分別較鞍鋼鲅魚圈高7.1％和20.6％。從降低噸鋼電耗及其成本的角度，提出主要措施如下：①節(jié)約各工序的耗電量，主要是軋鋼和能源加工與轉(zhuǎn)換工序;②提高設(shè)備的電能利用效率

5、，開展重點(diǎn)設(shè)備節(jié)電;③提高余熱余能、富余煤氣資源的發(fā)電效率，提高自發(fā)電比例。
　　(4)以鞍鋼作為我國(guó)傳統(tǒng)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的代表，系統(tǒng)分析了其近10年來電力系統(tǒng)隨企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模、加工深度和節(jié)能發(fā)電新技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)以2010年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)鞍鋼本部和鲅魚圈電力生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)電情況進(jìn)行了詳細(xì)的論述，對(duì)鞍鋼電力消耗系統(tǒng)進(jìn)行分析，找出鞍鋼電力系統(tǒng)存在的主要問題:①發(fā)電系統(tǒng)的季節(jié)性不平衡。主要受北方氣候的影響，供暖期大部分余熱余能用

6、來供暖，發(fā)電系統(tǒng)停止運(yùn)行;②TRT發(fā)電技術(shù)受煤氣溫度、爐頂壓力及煤氣量的影響與先進(jìn)鋼鐵企業(yè)相比差距較大;③高爐煤氣泄露量偏高;④電力系統(tǒng)產(chǎn)消不平衡，外購(gòu)電策略亟待完善。
　　(5)根據(jù)鞍鋼本部和鲅魚圈生產(chǎn)現(xiàn)狀，應(yīng)用自行開發(fā)的鋼鐵企業(yè)電力系統(tǒng)決策平臺(tái)，對(duì)我國(guó)典型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的自發(fā)電能力進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明:年產(chǎn)1500萬噸鋼鐵聯(lián)合企業(yè)不考慮外購(gòu)動(dòng)力煤發(fā)電的前提下，自發(fā)電比例達(dá)91％，尚有9％的電力需要外購(gòu)。年產(chǎn)500萬噸鋼鐵企業(yè)自發(fā)電

7、可以實(shí)現(xiàn)自給自足，且有2％的電力外供。同時(shí)年產(chǎn)1500萬t鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的焦鋼比、鐵鋼比及轉(zhuǎn)爐煤氣回收量每提高1％，自發(fā)電比例分別增加1.51％、0.99％及0.09％。因此可通過以下兩種途徑來增加煤氣量，提高自發(fā)電比例:①提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量;②按照焦炭與煤、廢鋼與生鐵的市場(chǎng)價(jià)格，合理調(diào)整焦鋼比、鐵鋼比。
　　(6)根據(jù)鞍鋼本部和鲅魚圈電力系統(tǒng)的產(chǎn)消現(xiàn)狀，運(yùn)用系統(tǒng)節(jié)能思想，從鋼鐵企業(yè)電力生產(chǎn)系統(tǒng)、電力消耗系統(tǒng)、電力產(chǎn)消平衡等三個(gè)方面