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壓縮空氣系統節能優化探討

發布時間:2022-10-02 00:12人氣:

壓縮空氣系統節能優化探討壓縮空氣系統節能優化探討 趙 利 平 (首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司能源與環境部,河北唐山063200) [摘 要]:隨著我國碳達峰 和碳中和 目標的提出,意味著高能耗企業......

壓縮空氣系統節能優化探討
趙 利 平
(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司能源與環境部,河北唐山063200)
[摘 要]:隨著我國“碳達峰” 和“碳中和” 目標的提出,意味著高能耗企業不僅要為能源直接消耗買單,還要為超標的碳含量買單。壓縮空氣具有潔凈、易調節、輸送便捷的特點,因此被廣泛使用,據不完全統計,空氣壓縮機用電量占全國發電總量的95% ~10%,在工業領域空壓機占企業用電的10% ~35%之間,個別行業占比65%之多。從壓縮空氣零放散、壓縮空氣系統降壓運行、優化控制系統出發,對影響壓縮空氣節能潛力進行探討,以適應當下的節能減排要求。
[關鍵詞]:壓縮空氣;零放散;降壓運行;控制
中圖分類號:TH45  文獻標志碼:B
文章編號:1006-2971(2022)04-0056-04
 
 
1 引言
  節能降耗、高效環保是目前乃至將來世界經濟發展的趨勢和潮流,因此眾多的鋼鐵企業把深挖設備技術潛力、減少能源消耗、降低生產運營成本、開展節能增效作為企業發展和生存的根本。在鋼鐵企業中壓縮空氣是必不可少的能源介質,空壓機的電力消耗巨大,因此如何科學管理壓縮空氣系統、降低空壓機能耗,已成為各大鋼鐵廠能源管理人員和技術操作人員研究的熱點問題之一。
某大型鋼鐵公司設計年產鐵1347萬噸、鋼1370萬噸、鋼材13406萬噸,配套有7座空壓機站,按照相對集中的供氣模式分布,根據用能負荷,在主要用戶附近就近建立空壓機站。其中包括27臺流量250N·m3/min、壓力0.85MPa儀表用空壓機,4臺流量100N·m3/min、壓力0.85MPa儀表空壓機;5臺流量400N· m3/min、壓力0.55MPa煉鋼連鑄霧化空壓機,壓縮空氣系統日總耗電量為130萬kW,占公司日總用電比例約為5%,本文以某大型鋼鐵公司壓縮空氣系統節能應用實例展開探討,供同行業參考。
 
2 壓縮空氣系統節能分析及應用
2.1 煉鋼連鑄霧化壓縮空氣零放散運行
某大型鋼鐵公司現裝備連鑄機4臺,每臺鑄機2流,共計8流。板坯規格為:1#、2#鑄機規格相同(分0~19段),2150mm;3#、4#鑄機規格相同(分0~19段),1650mm,每臺鑄機設計拉速0.3~2.3m/s。連鑄霧化壓縮空氣使用的是由能源與環境部煉鋼空壓機站提供的普通壓縮空氣(壓縮空氣含水),其中1#、2#鑄機設計壓縮空氣平均使用量為373N· m3/min,最大使用量為434N·m3/min,3#、4#鑄機設計壓縮空氣平均使用量為317N·m3/min,最大使用量為365N·m3/min。隨著鋼品種結構調整,連鑄工藝變化,連鑄用壓縮空氣所需用量減少,實際用風量較初始設計低,通過對煉鋼作業部4臺鑄機實際用量統計分析,目前1#、2#鑄機分別對壓縮空氣需求為320~383N·m3/min,與初設基本一致;3#、4#鑄機目前分別對壓縮空氣需求為216~283N·m3/min,與初設需求量偏差較大。
 
當3#和4#鑄機有一臺鑄機在線生產時,空壓機進入節流模式,入口導葉進入最小運行角度時,放散閥開至15% ~25%,約8000N·m3/h壓縮空氣放散;當3#和4#鑄機同時澆鋼時,放散閥開至20% ~35%,約11000N·m3/h壓縮空氣放散。煉鋼連鑄4臺交替運行,3臺鑄機同時生產平均20h/d,1#、2#鑄機搭配3#、4#鑄機任意一臺設備運行時,平均放散量為9500N· m3/h, 日放散量為76000N·m3/d,空壓機運行過程中存在壓縮空氣放風情況,造成能源介質浪費,運行電耗高的問題。
以實現能源價值、能源效率的最優匹配,追求冶金企業能源流有序運行為目標,通過研究分析決定在煉鋼空壓機站空位增加一臺額定壓力0.55MPa,流量為200~250N·m3/min節能型離心式空壓機,由于現場沒有預留機位,需要增加設備基礎,同時配套空氣過濾器、配電系統、控制系
統、壓縮空氣管道、水管道等。
新增空壓機投運后當1#、2#鑄機任意一臺或兩臺在線運行時匹配等數量400N·m3/min空壓機;當3#、4#鑄機在線運行一臺時匹配250N·m3/min空壓機;3#、4#鑄機兩臺同時在線運行時匹配一臺400N·m3/min和一臺250m3/min空壓機,根據用戶實際需求量, 匹配等流量空壓機?,F有400N·m3/min功率為2424kW,低負荷運行時耗電量為2000kW·h,新增機組功率約1200kW,煉
鋼連鑄4臺交替運行,3臺鑄機同時生產平均15h/d,日節省耗電量約12000kW,折合人民幣5160元,全年經濟效益約181萬元。
 
2.2 儀表壓縮空氣系統降壓節能運行
在與同行業先進鋼鐵廠對標中發現,先進鋼廠儀表壓縮空氣管網壓力僅為5.5kgf/cm2,而本大型鋼鐵公司儀表壓縮空氣管網運行壓力6.5kgf/cm2,管網運行壓力高出1kgf/cm2,據技術統計壓縮空氣管網壓力降低0.1MPa,對于成本可降低8%,節能空間較大。
通過反復研究測算及實地考察,除燒結氣力輸灰、質檢驗部冶煉分析中心試樣輸送用氣壓縮空氣壓力需要超過065MPa外,其他用戶壓縮空氣用戶在管網壓力0.6MPa即可滿足生產需求,因此提出通過改變壓縮空氣管網運行方式,將壓縮空氣要求壓力高的生產單元獨立出來,單獨供氣,優化壓縮空氣供氣模式,降低整體壓縮空氣管網壓力,達到節能降耗的目的,具體實施方案為:
(1)燒結空壓機站現有3臺250N·m3/min機組,全部給B管供氣,兩用一備,B管再專供燒結東管,保證氣力輸灰生產線、冶煉分析中心壓力0.65MPa以上。
(2)增加兩組調節閥組,與公司管網A管聯通。管網如圖1。

圖片

空壓機站B管單獨給燒結東管供氣,關閉藍色色圈內的閥門。在如圖位置C處安裝調壓閥組,在專供B管壓縮機突然停車時,通過綜合管網快速供氣,保燒結區域用戶受影響最小。在空壓機站內增加調節閥組,當B管壓力高時,向管網供氣,減少放散。通過將燒結空壓站由2#、3#機單獨供燒結區域高壓管網,燒結1#機出口閥有30%高壓聯通低壓,用來保證燒結高壓管網壓力正常,同時從燒結高壓壓縮空氣管網取點引出一根管至質檢驗冶煉分析中心,從燒結高低壓管網趨勢看到,此期間燒結高壓管網在6.37~7.07bar之間,低壓管網在5.8~6.0bar之間,均可以滿足高低壓用戶要求。
項目實施后節能效果立竿見影,通過降低儀表壓縮風管網壓力減少了2臺250N·m3/min在線運行空壓機,通過減少空壓機在線運行臺數和時間從而達到節約電量的目的,與同期相比,上半年共節電量約2800萬kW·h,節約成本約1120萬元。
 
2.3 壓縮空氣控制系統植入智能DNA
某大型鋼鐵企業空壓機站實行無人值守定點巡視模式,將所有空壓機站數據上傳至煉鋼空壓機站,壓縮空氣控制系統根據現場負荷需要發出加/卸載命令時,系統只能按照原先設定好的壓力對空壓機進行加/卸載,或者通過人為經驗對設備進行加/卸載,然而這種加卸載方式存在很多不合理的地方。例如當管網壓力不能滿足用戶需求,然而此時用戶增加用風量較少,波動范圍不大,若此時加載一臺250N·m3/min空壓機,則系統會存在“大馬拉小車”的現象;若用戶用量較大,需要匹配一臺250N· m3/min空壓機,而實際啟動了一臺100N·m3/min空壓機,由于一臺100N·m3/min空壓機滿足不了生產需求,還需要再啟動2臺空壓機,這就會造成原本可以開一臺250N·m3/min空壓機就能滿足生產需求,變為開啟3臺100N·m3/min空壓機,這樣就會造成很大的資源浪費。而且壓縮空氣系統各站是獨立控制,未實現整個壓縮空氣管網的系統級優化、系統級產量精細調節功能,壓縮空氣總產量只能通過開停機、加/卸載進行粗放調整,從而造成了能源浪費。
通過建立調度智能控制模型,采用自平衡算法來優化調度機組的運行,它是基于容量匹配和運行時間平衡的算法。由于系統中設備容量存在差異,系統會實時計算用氣設備的需求容量,并通過調節IGV、增投、減投或換機(用較小容量機組替換較大容量機組)進行自動容量匹配,優化調度各設備工作時段,盡量減少無功運行。
而系統進行容量匹配,需要調節IGV、增投、減投或換機時,會自動平衡各設備的運行時間,即每次開機前系統均比較各臺設備的運行時間,使運行時間最短的設備最先起動,運行時間最長的最先關機,從而達到均勻各設備運行時間的目的。這樣,能夠使整個系統設備時刻保持最佳工況,使系統獲得!可靠性的同時實現高效節能的控制效果。優化調度控制策略原理如圖3所示。

圖片

壓縮空氣智能管控系統及優化集成技術主要包括用戶末端減壓節能技術、壓縮空氣產量智能調控技術、壓縮空氣輸送智能匹配技術,實現了壓縮空氣系統可以根據用戶使用情況優化調配各空壓站生產規模、精細化調整總產量,從而使各個用戶端壓力保持在穩定而最經濟水平,使壓縮空氣系統在生產環節優化節能,實現了根據用戶側壓力數據按照就近生產原則調節各空壓機站壓縮空氣產量,使用戶壓力穩定保持在最佳水平,避免遠距離輸送,使壓縮空氣系統在輸送環節優化節能,在用戶側應用末端減壓節能裝置,減少用戶壓縮空氣用量,使壓縮空氣系統在使用環節優化節能。最終使壓縮空氣管網平均壓力由0.58MPa下降至目前的0.55MPa,壓縮空氣平均電耗下降0.008kW·h/Nm3,使用戶壓縮空氣使用量下降6%。
 
3 結論
  壓縮空氣節能降耗是要從整個系統入手,以“源頭控制、過程管控、末端治理” 的原則實現系統優化,通過優化霧化用壓縮空氣運行模式,實現了霧化用壓縮空氣零放散,減少了霧化用壓縮空氣生產和供應,能源消耗隨之降低;摸排生產用戶用能需求,提出壓縮空氣分壓力等級供能,對個別高壓用戶單獨供風,同時對低壓儀表壓縮空氣用智能化手段撬動精細降本對新動能,實現了對空壓機機群智能調控。以上措施實施后,壓縮空氣系統節能效果顯著,壓縮空氣實現節能減排不僅有助于降低鋼鐵行業碳排放量,也能為全社會推進節能減排做出巨大貢獻。
 
參考文獻:
[1] 張靜,王偉業,魏唐槐,安永軍.大型鋼鐵企業壓縮空氣系統節能
措施[J].冶金能源,2019,(2):11-13.
[2] 周佃民.壓縮空氣系統節能技術綜述[J].上海節能,2010,(10):
36-41.
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