鋼鐵冶金企業常見節電措施

張 穎，胡培培，劉立燦

（邯鋼能嘉鋼鐵有限公司能源動力廠，河北邯鄲 056015）

前言

節能降碳，是黨和國家的發展戰略，同時也是企業降本增效、提高市場競爭力的重要措施。鋼鐵冶金企業作為用電大戶，生產過程中要消耗大量電能。例如，多數高爐鼓風機采用大型電動機帶動，電動機的運行功率在幾千甚至幾萬千瓦；煉鋼使用的電弧爐是利用電極間電弧的高溫進行冶煉，功率也在幾千至幾萬千瓦；大型軋鋼機的功率同樣可達到幾千甚至幾萬千瓦。據統計，根據鋼鐵冶金企業生產工藝流程不同，噸鋼耗電量約為350～600 kWh，約占鋼鐵成本的10%。隨著市場競爭壓力的不斷增大，節約用電、降低外購電費是冶金企業降低生產成本、提高經濟效益的重要措施。

1 選用節能型高效電力設備

隨著材料科學和節能技術的不斷進步，電力設備的能效標準也越來越高，越來越多的節能設備得到應用和普及。淘汰高能耗電力設備，選用節能型用電設備，可以為企業帶來非?？捎^的經濟效益。

1.1 選用最新能效標準的變壓器

電力變壓器是實現電壓變換的電力設備，變壓器在運行中會產生一定量的損耗。2020 年5 月29日由國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會聯合發布的《電力變壓器能效限定值及能效等級》（GB 20052—2020），對不同電壓等級的電力變壓器能效等級及損耗進行了限定，這是從國家層面通過強制性標準，推動企業向綠色生產模式轉型升級。

鋼鐵冶金企業總用電負荷一般都在幾萬至幾十萬千瓦之間，因此供電電源的電壓等級一般都在35 kV 及以上，負荷較大的大型鋼鐵企業電源電壓都采用220 kV 等級。而用電設備電壓一般在10 kV、6 kV、380/220 V，需要建設降壓變電站，將高電壓變換成用電設備使用的低電壓。通常，鋼鐵冶金企業還建設一定數量的余熱余能回收發電機組，對于大型的發電機組，為降低線損，一般使用升壓變壓器將發電機發出的電能升壓后和電力系統并網。因此，變壓器在冶金供電系統中應用非常廣泛，對于大型冶金企業，變壓器的數量往往可達幾百臺，電力變壓器的節能改造也會給企業帶來不菲的經濟效益。

以10 kV、1 000 kVA 動力變壓器為例，按照《電力變壓器能效限定值及能效等級》（GB 20052—2020）生產的最新能效的節能型變壓器，空載損耗不超過665 W，負載損耗為7 415 W。而目前使用的S9-1 000/10 型變壓器空載損耗為1 700 W，負載損耗為10 300 W。

額定負載運行時，新國標能效的節能型變壓器與S9型變壓器相比，降低損耗為：

每年按30 天檢修工日、335 天連續生產作業工日計算，年降低能耗電量：

按每千瓦時電費0.6 元計算，每年可節約電費：

因此，使用新能效節能型變壓器，經濟效益非?？捎^。

目前，一臺新國標能效等級的10 kV、1 000 kVA箱式變壓器價格約為130 000 元，按照計算節約的電費：

7 年左右時間就能購買一臺新能效的同容量變壓器。

很多企業認為變壓器只要能用就可以一直運行，卻沒有認識到變壓器自身損耗的嚴重性，因此，按照最新國標選用最新能效的變壓器或按照最新國標對老舊變壓器進行節能改造，是節約用電的一項重要措施。

1.2 選用節能型電機

電機是電動機和發電機的統稱，電動機是電能轉換成機械能的裝置，發電機是機械能轉換成電能的裝置。高效節能的電機采用新型電機設計、新工藝及新材料，通過降低電磁損耗、發熱損耗和機械損耗，提高輸出效率。

大型冶金企業的電機數量眾多且裝機容量非常大，單臺電機容量從幾千瓦到幾萬千瓦不等，電機年消耗電量在10～40 億kWh，使用高效節能電機能提高企業經濟效益。

2020年5月由國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會聯合發布的《電動機能效限定值及能效等級》（GB 18613—2020），規定了不同功率電動機的效率限值。對于高能耗老舊電機進行節能改造，可以明顯降低損耗、節約電費支出。對于新建設項目，按照國家最新電動機能效標準選用高效節能電機，有利于進一步推進企業綠色、高效生產。

1.3 選用節能型照明燈具

鋼鐵冶金企業廠房、倉庫、路燈等照明用電一般占總用電量的3%～5% 左右。隨著新型節能光源的推廣普及，LED 照明燈具逐步得到普遍應用，價格也在降低。同等發光條件下，LED 燈具的耗電量僅為鹵素燈的四分之一左右，LED 燈的壽命也長于鹵素燈。全面推廣使用LED 高效節能燈具、對老舊照明燈具進行節能改造，可以節約大量照明用電。

一個大型廠房有100 盞鹵素照明燈，每盞燈功率250 W，總照明功率：

如果將50盞鹵素燈改成LED 燈具，每盞燈功率75 W，改造后照明總功率：

鋼鐵冶金企業都是連續作業，廠房照明24 h 工作，電價按0.6 元/kWh計算，一個廠房照明改造后每年節約電費：

以上只是一個廠房照明節能改造所節約的電費，對于擁有眾多廠房的大型鋼鐵冶金企業而言，工廠照明節能改造節約電費將非?？捎^。

1.4 選用節能型用電設備

除了主體用電設備外，工廠中還需使用大量空調、制冷、水泵、風機等設備，以上設備選用節能類型也是工廠節電的重要措施。

2 變頻調節技術節電

生產過程中，許多設備的負荷變化較大，如部分風機的負荷率在20%～90%間大幅變化，部分供水泵負荷率變化也較大。對于這些負荷率變化比較大的風機或水泵電動機，加裝變頻調節裝置是比較成熟和普遍的節電做法［1］。經過實際測算和統計，變頻調速在實際生產運行中一般可以節電30%左右，節電效益十分明顯。

需要注意的是，變頻節電只適合運行負荷變化比較大的工況，對于平穩負荷且接近于滿負荷工作的設備，則起不到節電作用。

3 余熱余能回收再利用節電

鋼鐵冶金企業利用余熱余能發電途徑很多，如煉焦、煉鐵、煉鋼冶煉過程中會產生大量煤氣副產品，這些煤氣成分復雜，含有一定的顆粒物，不能直接利用，但可以用來燃燒產生能量，帶動發電機發電。通過回收焦化、燒結生產過程中的余熱，可以進行發電；利用煉鐵高爐煤氣的壓力，推動透平機也可以進行發電。1 座500 萬t 的鋼鐵廠，發電機組的裝機容量約300 MW，自發電比例可以超過70%，提高自發電比例，可以大大降低外購電費，這已經成為鋼鐵冶金企業新的效益增長點。

近幾年來，隨著鍋爐技術的不斷進步，效率更高的亞臨界燃氣鍋爐和超臨界燃氣鍋爐相繼研發成功［2］。鋼鐵冶金企業新建的煤氣發電一般采用高效亞臨界燃氣鍋爐或超臨界燃氣鍋爐，與普通的高溫高壓鍋爐相比，效率能夠提高30%以上。據中國新聞網2022 年4 月2 日報道，世界上首套超臨界燃氣鍋爐已經在廣西盛隆冶金有限公司投產運行，該機組年發電量10.6 億kWh，一年可減少二氧化碳排放85.4 萬t，經濟效益和社會效益非?？捎^。

鋼鐵冶金企業余熱余能回收發電成本非常低，僅由人力資源、設備維修、設備折舊等費用構成。因此，許多鋼鐵冶金企業越來越重視余熱余能發電的運行和管理，把它作為降低成本、提高產品市場競爭力的重要措施。

4 生產管理節電

4.1 合理利用峰谷電價差降低電費

合理安排生產班次，充分利用峰谷電價差別，可大幅降低電費支出。

大工業電價一般采用峰、平、谷段不同電價結算，以河北南部電網220 kV 電壓等級電費結算價格為例，高峰段電價為0.733 0 元/kWh，平段電價為0.531 4 元/kWh，谷段電價為0.329 8 元/kWh。峰段電價比谷段電價高0.403 2 元/kWh。對于非連續作業的軋鋼生產廠，可以通過合理安排生產班次，使谷段滿負荷生產，峰段對設備進行維護保養。雖然相同產量下消耗的電量不會降低，但以谷段低電價計費，可以大大降低電費支出和生產成本。

4.2 利用煤氣柜調節發電功率降低外購電費

充分利用大型煤氣儲柜的調節作用，調節發電機組發電功率。谷段時煤氣柜充柜，峰段時降低煤氣柜儲量，提高發電機組發電功率，滿負荷發電，以減少峰段的外購電量，從而實現降低外購電費的目的。

4.3 其他管理節電

加強節電管理，還需要制定相應管理制度，加強制度的檢查監督和落實。室外照明、路燈白天要及時關閉，辦公室要人走燈滅、空調關閉，合理調節辦公室溫度等，培養全體員工的節電意識。

5 結語

隨著鋼鐵市場競爭壓力的增大，鋼鐵冶金企業已經認識到節約用電、降低外購電費的重要性。只有將節電作為一項重要的日常工作常抓不懈，從技術上和管理上采取多種綜合措施，才能實現節電目標，降低生產成本，提高產品的市場競爭力。

同時，要定期與同行業先進的生產電耗指標對標，找出自身的短板，制定改進措施，以實現噸鋼外購電費降低，成本降低，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。