1、、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題九鋼 自備電廠負荷優化調廈系統聚光科技（杭州）股份有限公司2011.7匯報的主要內容一、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計三、預期效益四、需調研數據鋼鐵企業自備發電廠利用本廠富余煤氣進行發電，降低 了用電成本,在節能、環保、提高經濟效益上都起到了良 好的作用。我國鋼鐵企業自備電廠目前常見的發電方式有: 純燒煤氣鍋爐-蒸汽輪機發電方式;摻燒煤氣燃煤鍋 爐-蒸汽輪機發電方式;燃氣-蒸汽聯合循環發電方式(CCPP )。根據煤氣發電方式不同，各類機組的發電效率見下表。聚光科技(杭州)股份有限公司2020/4/4.I、鋼

2、鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題不同煤氣發電機組的發電煤耗與發電效率（不考慮熱電聯產）發電機 容量 /MW純燒煤氣方式摻燒煤氣孵方式CCPP發電煤耗 /kgce/kWh發電效率/%發電煤耗 /kgce/kWh發電效率/%發電煤耗 /kgce/kWh發電效率/%30.54022.8-60.52023.6-120.50024.60.48025.6-250.45027.30.44027.9-500.42528.90.42029.30.29342100-0.40030.70.273451100.41030.0-125-0.37532.7-150-0.35

3、035.10.26746.0300-0.33037.20.25648.0350-0.32038.4-聚光科技(杭州)股份有限公司2020/4/4.I、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題對國內典型鋼鐵企業自備電廠運行狀況的調硏表明,我國鋼鐵企業自備電廠在運行過程中還存在不少問題。其中，較為 典型的問題有:（1）燃料質/量波動大,負荷變化頻繁自備電廠一般以鋼鐵企業的富余煤氣（指滿足主生產工序用氣后富余的煤氣）為主要燃料。而鋼鐵企業的富余煤氣由于受生產波動的影響,其熱值或流量往往具有較大幅度的 波動特性,這使得整個自備電廠發電機組的負荷頻繁的變化, 最終影響機組的使用壽命和發電效率。聚光科技（

4、杭州）股份有限公司2020/4/4.I高爐煤氣流M(n/h)os-5 I至(h)mm游番熱負荷(G"h)200一 005ii2g § 8 § 焦爐煤氣流雖：(m'/h)壓力(kPa)2468W0 一00 200津出羊注(酋違)5-5 aft00 200 300 400 500 600 700BtMh)笳山酣»游蓉1170O 123456oooooo*0300 400 500 600 700 ss發電負荷(MW)、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題KEUflSl MtnUKE ME、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題KEUflSl Mt

5、nUKE ME、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題(2) 機組熱經濟性指標不高(3) 能源管理水平低(4) 運行并網難度大公輔系統能耗高KEUflSl MtnUKE ME、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題KEUflSl MtnUKE ME、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題聚光科技(杭州)股份有限公司2020/4/4KEUflSl MtnUKE ME二、鋼鐵企業自備電廠運行現狀及存在的主要問題九鋼自備電廠以企業富余的高爐煤氣和轉爐煤氣為燃料,配備純燒煤氣發電機組3臺（總裝機容量為110MW ） o純 燒煤氣發電機組的發電煤耗為0.53kgce/kWh （九鋼提 供）”發電效

6、率明顯低于行業平均水平；供電煤耗同樣會 明顯高于行業平均水平（2010年全國供電煤耗為0.335kgce/kWh ）。究其原因（有待進一步調研后細化），主要有能源轉換效率低、煤氣波動造成鍋爐負荷頻繁變化、負荷沖擊大可調節性差（響應操作延后）、公輔系統能耗高等。因此，本方案將針對九鋼自備電廠鍋爐本體部分、輔機部分（如泵與風機）以及整個發電系統的優化運行進行研究 和實施。目前,自備電廠的鍋爐輔機,如泵與風機,往往采用了變 頻調速等技術進行設備的運行優化。鍋爐本體也采用一些優化 控制技術,以選擇合適的主蒸汽參數、空氣過剩系數及排煙溫 度等,從而達到提高鍋爐運行效率的目的。但系統全面地綜合 考慮燃料供

7、應條件、機組運行特性、輔機運行特性進行整個發 電系統的優化運行工作,在自備電廠尚未開展,蘊含的節能潛 力非常大。聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I系統建設范圍聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I2.2系統建設目標自備電廠能源系統的全過程集中監控發電機組運行負荷進行實時優化調度二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計系統體系結構與主要功能聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I2.3.1系

8、統體系結構自備電廠丈屏幕顯不系統MES/ERP服芻器工程師站操作員站其它工備煤氣質/量波 動動態跟蹤鍋爐負荷 優化分配生產調度 綜合決策j勰級丿:11幺通訊網絡111111中心網絡-1丄廣1 RTU |1Z*"RTU |RTU | |RTU 1|RTU | |RTU |RTU11 RTU 1區域壞網區域壞網I RTll | iRTll I RtU 區域環網流雖狀杰莊力浪麼火皙:狀態逋訊RTURTJ自備電廠負荷優化調度系統體系結構聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I自備電廠負荷優化調度系統初步設計KEU.ImtnuKE Me自備電廠負荷優化調度系統初步設計2.3.2系統功能

9、樹自備電廠負荷優化調度系統機組負荷優化調度聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4KEU.ImtnuKE Me二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計2.3.3基礎數據維護2.3.4集中監控通過分布在現場的數據采集子站將現場數據采集至機房集 群SCADA系統I/O服務器上,數據中心的SCADA監控站從I/O服聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I在監控站上可實現實時監控、潮流顯示和全廠自發電的指揮、協調、平衡及故障情況下應急處理等功能。聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I、二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計2.3.5自備電廠負荷優化調度自備電廠鍋爐以煤氣為主要燃料用于生

10、產蒸汽和電力，但由于各鍋爐的容量、效率和燃料要求不同，煤氣 在若干效率不同的鍋爐間優化分配及 調度顯得尤為重要。同時，供給鍋爐 的煤氣壓力、流量都在波動。因此, 如何基于煤氣的這種波動特性,結合鍋爐運行特性進行各機組負荷的優化 調度是提高自備電廠能效的重要手段。鍋爐運行特性曲線煤氣質/量信息煤氣質/量波動動態跟蹤各機組負荷優化分配煤氣質/量波動預警主機運行參數設定送風系統參數設定循環水系統參數設定發電系統機組負荷優化調度方案I土二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計鍋爐效率與負荷特性曲線擬合鋼鐵企業自備電廠所用煤氣流量、壓力波動比較大,導致 鍋爐的負荷變化也較頻繁,因此，鍋爐常常在偏離設計工況

11、的情況運行，同_臺鍋爐的實際效率往往和設計值相差較大, 而實際運行狀態的變化會對鍋爐的效率產生較大影響，因此 鍋爐效率與蒸發量關系的變工況特性需要通過實測得到。二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計煤氣質/量波動動態跟蹤根據采集數據,計算設定 時間內供給自備電廠的煤 氣流量或熱值的變化率, 從而判斷煤氣質/量的變化 趨勢。基于多次連續判斷Art/min燃料波動動態跟蹤圖定義燃料變化速率為 血=詈結果,最終確定是否啟動當dQ連續保持同一變化趨勢，貝0 啟動負荷優化調度功能模塊。2020/4/4二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計 煤氣質僮波動預警當"Q超出設定值時，就啟動預警報警程序，當

12、血連 續多次超出設定值，則啟動負荷優化調度模塊，根據燃料波 動變化速率的跟蹤，獲得波動預警和調度信號。當> </X出現（為設定值），則啟動預警程序; 當連續多次出現，則啟動預警程序的同時啟動負荷倣眉模塊;當時上則既不報警也不啟動負荷優化調度模塊。dQ<dQ斗二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計 各機組負荷優化分配考慮一段時間內有P個操作周期的負荷優化調度問題,以全周期內總費用最小為目標函數,用連續變量代表單元設備的處理能力和流量,用二元變量（取值為0或1）來代表在給定工況下各設備的運行狀態（二元變量取值為時表示運行該設備,取值為0時表示不運行該設備）建立優化調度模型:r|li

13、 ob . rminC =為刃8化”打+ CZFJ+ ZWFpt *為為戸化|運行費用函數啟停費用函數外購動力的費用函數/外購蒸汽的費用函數 2020/4/4t n 二- 二r 1 t p 1 t r 1二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計約束條件:1）單元設備n的物料平衡2 ）單元設備n的能量平衡3）設備能力約束4 ）周期t單元設備n的運行約束5）單元設備啟停約束聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計 送風、給水系統調速節能電廠中送風系統、冷卻水系統和給水系統中需要大量的風機、水泵,而風機、水泵用電量約占廠用電量的65% ,因而對送風系統、冷卻水

14、系統和給水系統進行優化，節約應對機泵采E一般電廠機組,無論是調峰或帶基本負荷的機組,在 運行中都要進行負荷調節，因而機泵流量必須相應調節， 對送風系統、冷卻水系統和給水系統參數進行優化。聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.InH0機泵偏離額苣點物亍時的效率I；H max' y|BA二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計泵的有效調節方式是采用調速調節流量。當前，我國的機泵在運行中普遍存在的問題是:1）單機效率低，國內產品比國外的效率低5 10% ;2 ）系統運行效率低。據調查,有鋼 鐵企業機泵實際運行效率僅為6% , 這是因為系統單機匹配選型不當，裕 度系數過大和不合理的調節方式

15、所致。3）大多數企業仍沿用落后技術一 管道閘閥節流調節，若改為調速調 節,可節能2040% ;4）運行管理粗放,風機放空、水泵回流,跑冒漏滴現象隨處可 見，能源浪費嚴重。聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4前rcEuosi nitnwEE ate.I二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計我國火（熱）電廠的廠用電率通常在7.55%954%之間，如何降低廠用電率，是當前發電廠迫切需要解決的問題。因 此，電廠尋求節能改造主機的同時，需要把更多的技術與經 濟力量放在易于收效的輔機節能改造措施上。成都某熱電廠125MW機組的五爐五機母管制鍋爐給水泵 優化改造，與未使用前相比，給水單耗降低0.37k

16、Wh/t,年節 電200萬kWh；鞍鋼第二發電廠125MW機組的母管擴大單元式 鍋爐給水泵優化改造，與改造前相比，年節電216萬kWh。山東某電廠100MW機組鍋爐送風機優化改造，年節電54.9 萬 kWh。MtnUKE BK二、自備電廠負荷優化調度系統初步設計綜上所述,獲得的發電裝機負荷優化調度方案有:1）發電機組系統優化參數:鍋爐負荷、蒸汽輪機及發電關 鍵參數,煤氣流量,送風流量及壓力,過剩空氣系數,主蒸 汽壓力、溫度,給水溫度等。2 ）送風系統優化參數:各風機負荷，鼓風機壓力、流量、 功率，引風機壓力、流量、功率等。3）冷卻水系統優化參數:補水量,泵組負荷,循環泵的揚 程、流量、功率等。

17、4）給水系統優化參數:補水量,泵組負荷,循環泵的揚程、 流量、功率等。尋三、預期效益通過本系統的應用，可以實現:(1) 發電機組系統負荷優化調度,從而提高自備電廠 整體發電效率;(2) 根據發電機組負荷，優化送風系統運行參數,從 而減少廠用電量；(3) 根據發電機組負荷，優化冷卻水系統運行參數, 從而減少廠用電量；(4) 根據發電機組負荷，優化給水系統運行參數,從 而減少廠用電量。尋三、預期效益九江鋼鐵公司自備電廠目前的發電煤耗為053kgce/kWh ,通過應用本系統,預期可降低煤耗至05 kgce/kWh以下,年運行時間5500h ,則九江鋼鐵現有110MW發電機組年可節能約182萬噸標煤,減排CO? 4.7萬噸,實現經濟效益約2178萬元（標準煤每噸按1200元計算）。備注：上述為預期效益,實際效益要根據對九江鋼鐵自發電系統實地調研 后,再進行評估測算。聚光科技（杭州）股份有限公司2020/4/4.I需調研數據1）九鋼現有自發電系統冬季三個月、夏季三個月運行數據,包含燃料消耗、蒸汽參數和發電情況以及輔機系統參數等;2）九鋼現有自發電系統的日常管理手段有哪些？在負荷大 波動時，會有哪些措施？負荷小波動時，有哪些調節措施？（鍋爐如何調節、輔機及循環水系統如何調節、汽輪機、發 電機如何調節？）響應時間，如何操作？相應運行數據，