張 靜 王偉業 魏唐槐 安永軍

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司)

摘 要：以某大型鋼鐵公司壓縮空氣系統為例，分析了一般鋼鐵企業壓縮空氣系統存在的問題，通過提高設備管理水平、 壓力管控和降壓運行，實現大型鋼鐵企業壓縮空氣系統的節能降耗，對相關企業有一定的指導作用。 

關鍵詞：成本管理；壓縮空氣系統；系統節能

鋼鐵行業是一個高耗能產業，在國家工業總能耗中占有相當大的比重，同時能源成本一般占其制造總成本的20％ ~ 30％。 在鋼鐵企業中，壓縮空氣主要用于燒結輸灰、高爐噴吹、 連鑄霧化冷卻、轉爐底吹、帶鋼表面吹掃、氣動儀表閥門和脈沖袋式除塵器反吹等。壓縮空氣作為重要的動力能源，其能耗約占整個鋼鐵企業總能耗的10％ ~ 15％。因此，壓縮空氣系統節能降耗作為鋼鐵企業成本管理和能耗管理的重要部分，不僅關系到企業產品的競爭力，更關系到企業的持續發展。 

1 壓縮空氣系統節能措施

壓縮空氣系統由5空壓站、25臺壓縮機組構成。 依據用戶對壓縮空氣品質要求不同，合當地的氣候條件，選用 16 臺富盛 250m³ / min離心式空壓機，出口風壓 0.85MPa，無油無水，壓力露點 < －20℃，供應管網儀表壓縮用風、 燒結輸灰氣力、 高爐噴吹、 帶鋼表面吹掃和脈沖袋 式除塵器反吹；5 臺 400m³ /min 離心式空壓機，出口風壓 0.55MPa，供應煉鋼連鑄霧化用風；4 臺 100m³ / min 離心式空壓機， 出口風壓 0.55MPa，供應煉鋼連鑄霧化用風。 出口風壓0.85MPa 的壓縮空氣管網壓力在0.65~0.72MPa。出口風壓0.55MPa的壓縮空氣管網壓力一般在0.48—0.52MPa。壓縮空氣系統的供應端與用戶端主要通過管網連接，空壓機站具有站所分散，點多面廣，操作迅速，運行簡便，結構緊湊，調節性能良好和噪音低等優點。 

壓縮空氣系統自投產運行以來，主要存在兩個問題。一是空壓機采用的是離心式壓縮機，做功存在冬季出力大夏季出力小的現象。冬季空壓機出力大，當管網用戶用量減小時，會出現空壓機放散，夏季空壓機出力小，需要多開空壓機組以滿足用戶需求。二是壓縮風設備故障率高，檢修頻繁，增加了運行成本。 

1.1  源頭控制系統穩定

設備管理水平直接影響設備整體效能的發揮。突破傳統設備管理模式的根本出路，就是要全面創新設備管理的機制和體制^[1]。一是深化 “以點檢為核心，以定修為基礎” 的生產維修模式，實施 “檢修前有方案，檢修中有管控，檢修后有評價” 的檢修管理體系，實現設備檢修的PDCA閉環管控，同時明確檢修程序、 劃分檢修職責、 明確檢修責任，實現檢修過程的精益管控，切實把事故消滅在萌芽狀態，杜絕重大事故。二是提高職工的責任意識和點巡檢水平，加大獎懲力度，狠抓專業人員管理。同時，高度重視職工操作水平和緊急處理能力的提高，全面梳理可能對生產及安全造成重大影響的關鍵控制項目，注重操作實踐和效果檢驗，貼近實際開展各種形式的應急事故演練，綜合提升設備運行水平，保證源頭控制系統穩定。

1.2  管網壓力管控

鋼鐵工業節能理論和方法的創新研究中 ，采用系統的觀點，綜合考慮能源和物料的節約，從全流程的角度研究能量的最佳利用是非常必要的^[2] 。

分析使用出口風壓0.85MPa的壓縮空氣用戶的用氣特點，可知焦化、 煉鐵、 煉鋼、 熱軋、冷軋和原料等大部分用戶壓縮空氣壓力為0.6MPa即可滿足使用要求， 壓力要求在0.65MPa以下的用戶有三家： 燒結氣力輸灰、 煉鋼套筒窯控制閥門和質檢冶煉分析中心試樣輸送， 占壓縮空氣總用量的 8％ 左右。故將壓縮空氣管網按壓力等級分0.7MPa和0.6MPa兩級運行， 既滿足了用戶的用氣要求， 又降低了壓縮空氣系統耗電量。 

通過對使用出口風壓0.85MPa的壓縮空氣用戶的用氣規律進行研究，在0.7MPa的高壓管網與0.6MPa的低壓管網之間采用聯通技術， 增設聯通裝置，如圖 1所示。該技術彌補了多開機器浪費放散多、 少開不能滿足用戶的問題，也減少了不必要的開停機次數，同時當高壓儀表壓縮空氣管網用量有富余時，連鑄霧化管網串風，也可以減少儀表壓縮空氣的浪費； 每天通過串風可避免空壓機頻繁開停機，減少放散，節約能源。

出口風壓0.55MPa的壓縮空氣主要是供應煉鋼連鑄霧化，根據用戶的用氣特點，也采取了壓縮空氣串聯調節，即將其與0.7MPa 管網相連接，當用戶需求用量低，多開一臺機組需低負荷運行不經濟時，采取不開啟壓縮機組而是從0.7MPa管網串壓縮空氣進行補充。

1.3系統降壓運行

壓縮機功率計

式中: N為壓縮機功率， kW； P₁ 為壓縮機進氣壓力， MPa；q_v 為進氣條件下壓縮機的排氣量， m³ /min； Z₁、Z₂ 為壓縮機進、 排氣條件下的氣體壓縮系數。 

由式 (1) 可知，壓縮機功率主要受壓力和流量影響。而對于空氣壓縮系統，在用戶用氣穩定，壓縮機組正常運行時，進氣流量基本不變，且流量數量級很大，若將進氣壓力微降，則壓縮機功率降低顯著，進而節能顯著。壓縮空氣系統的降壓運行主要通過對用戶的用氣規律和特點進行分析，穩定基礎上，進一步通過用戶端和輸配端高效協同、 統一調度及鼓勵用戶降耗等手段降低用戶用氣量和放散量，實現系統降壓運行。

2 應用效果

通過對供應端、 用能端和輸配端的優化，影響壓縮機功率最主要的因素壓力和流量顯著降低，進而能夠實現系統節能。 第一實現了發生端穩定運行，故障率顯著降低，設備運行費用降低，同時機組穩定間接延長了空壓機組使用壽命。 第二通過梳理用戶的用能特點，實現用戶用氣穩定，同時通過高壓管網與低壓管網之間的串通閥連接，保證了管網壓力的穩定，增強了壓縮風系統的 穩定性。 

由近幾年高壓管網參數表1可知，壓縮空氣系統降壓效果明顯，尤其是出口風壓0.85MPa的壓縮空氣，通過系統優化由原來的管網壓力0.72MPa降至0.65MPa節能效果顯著。 壓縮空氣的用量相應節省了5080萬m³ 。將壓縮空氣串聯調節技術應用于出口風壓0.55MPa的壓縮空氣管網，節能同時保證了系統穩定，實現了系統降壓運行，達到了壓縮空氣管網系統穩定高效的效果。

3 總結

壓縮空氣系統通過管理與技術手段實現了系統優化。管理思路上，系統分析并梳理能源的發生端、 輸配端和用戶端的規律及特點。從源頭穩定、 管網調控和系統降壓出發，在穩定、 經濟、高效、 資源配置方面實現了系統節能且效果顯著。降低了設備維護成本，技術手段上利用了不同壓力等級壓風互備互調技術，提出空壓機機組儀表壓縮風管網分壓力等級控制，將高壓用戶單獨供應，降低了管網壓力，減少自身放散，進而實現公司壓縮風系統的安全可靠、 高質經濟運行。

參考文獻

[1] 劉保正 創新設備管理增強企業支撐力 [J] 中 國設備工程， 2007， (10): 24

[2] 張 琦， 蔡九菊，沈峰滿. 鋼鐵企業系統節能減排過程集成研究進展 [J] 中國冶金，2011， (1):