8“變”3的節能魔術——太鋼攜手西門子的一次時間觀和方法論之旅
問:8怎麼變成3?答:shuzhekandiaoyiban。zheshinaojinjizhuanwandemidi,quebushitaigangdedaan,yinwei,tiedanxiongxindetaigangrenxianranyaozaijienengdeshuzizhibianshangzhizaoyigegengdademoshu。jingguotaigangheximenzidetonglihezuo,bianpinqihuashen“魔術師”,成功將燒結風機中單個電機的耗電量從每小時8千度“變”為3千度。
麵積超過600m2的太鋼4號燒結機,使用了兩套西門子羅賓康高壓變頻器與高壓電機。在這座大型不鏽鋼企業裏,時間觀被詮釋為:節能、生產都是一種與時間的賽跑。時間與能效可以“魔術”置換的感受,尤為強烈。一台大變頻一個小時就能節電5千度,兩台大變頻一天可節電24萬度。如按自供電價0.4元/度計算,一年節約電費3000餘萬元,18個月就收回了設備成本,節能率可達40%,使得初始的設備投資轉化為一次成功的戰略性技術創新。

太鋼四號燒結風機係統外景
不鏽鋼巨子搭檔節能夥伴
從cong神shen舟zhou一yi號hao到dao神shen舟zhou十shi號hao,每mei一yi次ci飛fei船chuan升sheng空kong,都dou有you太tai鋼gang不bu鏽xiu鋼gang產chan品pin助zhu力li其qi中zhong。從cong一yi角jiao硬ying幣bi到dao火huo箭jian衛wei星xing,從cong百bai姓xing餐can桌zhuo到dao三san峽xia大da壩ba,太tai鋼gang生sheng產chan的de不bu鏽xiu鋼gang以yi其qi絕jue對dui優you勢shi占zhan領ling了le國guo內nei不bu鏽xiu鋼gang市shi場chang近jin半ban壁bi江jiang山shan。作zuo為wei不bu鏽xiu鋼gang熔rong煉lian的de初chu始shi流liu程cheng,燒shao結jie工gong序xu是shi關guan鍵jian所suo在zai。究jiu竟jing采cai用yong哪na種zhong變bian頻pin驅qu動dong方fang案an,是shi一yi個ge重zhong大da的de方fang向xiang性xing選xuan擇ze。
當時準備上馬的太鋼4號燒結機,其規模當屬世界最大。燒結麵積越大,產量就越高,對風機的要求也越高,因此能源消耗巨大。根據太鋼3號450m2燒結機的實際工況,太鋼計劃在600m2daxingshaojiefengjizhongcaiyongliangtaidabianpin,laikongzhigaoyadianjidezhuansu。jinguancaiyongbianpinqudongfengjinenggoudafujieneng,qieshidashisuoqu。ranerrucidaguimodeyingyongbingwuxianlikexun,jishunanduda,touzihuibaolvweizhi,meiyoushifenbawo,shuiyebuganmaoranxingshi。
所(suo)節(jie)省(sheng)的(de)電(dian)能(neng)是(shi)在(zai)特(te)定(ding)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)得(de)到(dao)的(de)。燒(shao)結(jie)風(feng)機(ji)在(zai)投(tou)產(chan)前(qian)幾(ji)年(nian)一(yi)般(ban)都(dou)達(da)不(bu)到(dao)滿(man)產(chan),因(yin)此(ci),給(gei)采(cai)用(yong)變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)提(ti)供(gong)了(le)空(kong)間(jian)。尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)經(jing)濟(ji)大(da)環(huan)境(jing)對(dui)冶(ye)金(jin)行(xing)業(ye)產(chan)生(sheng)巨(ju)大(da)影(ying)響(xiang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),降(jiang)低(di)產(chan)能(neng)時(shi)能(neng)同(tong)時(shi)降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)尤(you)其(qi)重(zhong)要(yao)。
自zi從cong有you了le設she計ji中zhong國guo最zui大da規gui模mo變bian頻pin調tiao速su風feng機ji的de想xiang法fa,太tai鋼gang煉lian鐵tie廠chang電dian氣qi部bu趙zhao宏hong部bu長chang就jiu時shi刻ke留liu意yi各ge種zhong知zhi識shi和he信xin息xi。一yi天tian,在zai與yu國guo外wai專zhuan家jia交jiao流liu時shi,趙zhao部bu長chang獲huo知zhi風feng機ji的de性xing能neng曲qu線xian,可ke以yi利li用yong主zhu氣qi流liu的de溫wen度du、壓力以及流量來測算的消息後,如獲至寶。“那正是太鋼需要的曲線,有了這條曲線,風機的控製就更加精確了。”趙部長立馬組織團隊開始技術研究。
經過夜以繼日的計算和評估,2008nianzhaobuchangtuanduitijiaoleshijiyedexiangmukexingxingbaogao,juedingcaiyongbianpintiaosujishu。zhegefanganqianqitouzida,danzheyanchangyuan,liangnianzhineijiukeyishouhuiquanbutouzi。jingguoduixianjinjishudeyanjiuheyanmituili,2009年4月太鋼正式開啟了變頻節能之路。
太(tai)鋼(gang)同(tong)時(shi)收(shou)獲(huo)的(de)還(hai)有(you)可(ke)靠(kao)的(de)節(jie)能(neng)夥(huo)伴(ban)。燒(shao)結(jie)車(che)間(jian)敢(gan)於(yu)嚐(chang)新(xin),采(cai)用(yong)當(dang)今(jin)最(zui)先(xian)進(jin)的(de)變(bian)頻(pin)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu),這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)西(xi)門(men)子(zi)專(zhuan)家(jia)團(tuan)隊(dui)起(qi)到(dao)了(le)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)作(zuo)用(yong)。由(you)於(yu)國(guo)內(nei)沒(mei)有(you)可(ke)以(yi)參(can)考(kao)的(de)項(xiang)目(mu),整(zheng)體(ti)技(ji)術(shu)方(fang)案(an)必(bi)須(xu)依(yi)靠(kao)太(tai)鋼(gang)和(he)西(xi)門(men)子(zi)的(de)通(tong)力(li)配(pei)合(he),共(gong)同(tong)摸(mo)索(suo)。回(hui)憶(yi)當(dang)時(shi)的(de)情(qing)景(jing),趙(zhao)部(bu)長(chang)坦(tan)誠(cheng)的(de)說(shuo):“在最終核算的幾天裏,晚上一直睡不著覺,這可是關係到超過5千萬的投資,一旦誤差過大,怎麼向廠裏交待!

太鋼4號燒結機采用的10,760kW西門子高壓電機

15,000kVA西門子羅賓康變頻器機櫃

采用變頻調速之前太鋼曾經使用風門擋板調節風量
管理三步走,節能一大步
西門子的能源管理方法論基於三個步驟,識別、評估和實現。此前的時間觀主要解決能效“怎麼算”的問題,這裏的方法論主要解決節能“怎麼做”的問題。有了方法論的依托,太鋼與西門子在節能合作上闊步向前。
第一步,充分識別和挖掘太鋼隱藏的節能潛力。
能量流怎麼識別呢?首先得給所有的設備能耗照張“X光片”,哪個設備能耗大,哪個能耗小,哪些能耗有用,哪些沒用,都能看個一清二楚。隻有掌握了較長時間段內,電能、水能、熱能的消耗數據,才能進一步改造、優化。
西門子專家團隊首先以未使用變頻調速的3號450m2燒結機作為樣本,記錄車間和係統中的能源消耗。經過分析,燒結主抽風機的電耗一般占整個生產線的50%,而風量控製準確程度直接決定成品的質量、產量。
第二步,評估車間和係統在整個生命周期內的成本,計算出具體應用的節能潛力和可行措施的成本效益。
能量流透明了,確定了最大的能耗設備——燒結主抽風機之後,“評估”階段著手計算具體的節能潛力,考量潛在措施的經濟性,這是做出決策的關鍵一步。這個步驟就像全科醫生拿著X光片和多種化驗報告,進行病理分析,給出診斷結果的過程。
風機轉動越快,送風量就越多,但是能耗也隨之成倍增長。如果轉速下降,能耗也會翻倍減少。經過反複論證,在同樣產品、同樣產量的條件下,變頻調速等於時時刻刻都在節能,即使在整個燒結廠滿負荷生產的情況下,保守估算節能率也將在35%以上。
第三步,采取有針對性的措施,將節能潛力變為現實,大約2/3的工業能源由驅動係統消耗,而將整個驅動係統的能耗,降低40-50%是十分具有操作性的。
通(tong)常(chang)來(lai)講(jiang),滿(man)負(fu)荷(he)運(yun)轉(zhuan)指(zhi)的(de)是(shi)額(e)定(ding)轉(zhuan)速(su)下(xia)運(yun)轉(zhuan),變(bian)頻(pin)調(tiao)速(su)起(qi)不(bu)到(dao)節(jie)能(neng)的(de)作(zuo)用(yong),變(bian)頻(pin)器(qi)本(ben)身(shen)也(ye)有(you)損(sun)耗(hao)。隻(zhi)有(you)當(dang)選(xuan)用(yong)的(de)風(feng)機(ji)有(you)一(yi)定(ding)的(de)裕(yu)度(du),滿(man)負(fu)荷(he)運(yun)轉(zhuan) ≠ 額定轉速運轉時,例如:90%轉速時風機的風量等於係統設計要求的滿負荷風量時,變頻調速可實現節能27.1%。而太鋼燒結風機的裕度超過10%。
憑借醫生的診斷報告,接下來就是對症下藥了,藥品可靠、藥力持久,病痛才能一掃而光。在考察了多種變頻方案之後,太鋼最終決定選用兩台西門子羅賓康高壓大功率變頻器,輸出電壓為10KV。bianpinqicaiyongshuilenggongyi,qineibucaiyongqulizishuixunhuanlengque,waibucaiyonggongyelengqueshuiercilengque。yukonglengxingbianpinqixiangbi,buxuyaoewaidekongtiaodenglengqueshebei,bianpinqizaoyindi,shouzhouweihuanjingdeyingxiangxiao,bianpinshizhengjie、幹淨。此外,西門子羅賓康高壓變頻器還具備“飛車啟動”功能,縮短了風機每次起、停接近50分鍾的等待時間,從而大大節省了能耗和時間成本。
將能效與時效劃上等號
當風機在變頻工況下順利啟動的那一刻,看到現場的有功功率僅為3000KW,遠低於不使用變頻器的8000KW,趙部長團隊那顆懸著的心才真正踏實。數據驗證前期測算非常準確,在變頻工況下工作,電機啟動電流小、轉速低、振動小,風量調節平穩,潛在的附加經濟效益不可限量。
程海峰是太鋼煉鐵廠電氣作業區的點檢員,他也是在4號燒結機唯一從事巡檢工作的工程師,平常電氣室內無人值守,隻有另一名同事在中控室監控。每天早上9點他準時到4燒變頻室巡視一圈,檢查有無異常情況,已經接近4年。

點檢員程海峰在向回訪的西門子服務工程師介紹變頻器工作狀態
邁入變頻室的大門,比想象得更為安靜和清爽。程工的喜悅溢於言表:“使用水冷大變頻,噪音小,沒有風冷的粉塵汙染。同事們的工作量有所減輕,工作環境也有所改善,不用像3燒那樣頻繁的操作風門擋板。90%的現場數據在中控室就可以直觀顯示,維護量小,運行穩定。”
“水(shui)冷(leng)變(bian)頻(pin)作(zuo)為(wei)大(da)型(xing)燒(shao)結(jie)風(feng)機(ji)的(de)係(xi)統(tong)驅(qu)動(dong),在(zai)大(da)型(xing)鋼(gang)廠(chang)是(shi)首(shou)次(ci)應(ying)用(yong),吸(xi)引(yin)了(le)多(duo)家(jia)企(qi)業(ye)前(qian)來(lai)太(tai)鋼(gang)取(qu)經(jing)。看(kan)到(dao)我(wo)們(men)的(de)有(you)功(gong)功(gong)率(lv)和(he)變(bian)頻(pin)器(qi)水(shui)冷(leng)溫(wen)度(du),同(tong)行(xing)都(dou)非(fei)常(chang)讚(zan)歎(tan)。”趙部長指著變頻室的人機界麵說,“能效與時效本質相同,隻是很少有人意識到而已。”
4號hao燒shao結jie機ji的de節jie能neng故gu事shi隻zhi是shi能neng源yuan管guan理li的de一yi個ge縮suo影ying。它ta的de意yi義yi在zai於yu,其qi實shi每mei一yi件jian事shi幾ji乎hu都dou有you昂ang貴gui的de和he便bian宜yi的de解jie決jue方fang法fa,但dan是shi經jing濟ji性xing的de事shi實shi卻que往wang往wang被bei“迷霧”遮蓋。隻有評估整個產品生命周期的能效,才能做出正確的決策。
能源對於重型工業來說,是巨大的費用因素。根據德國聯邦統計局2008年的數據顯示,能耗在德國各個行業整個生命周期的成本中占據很高比例,如鋁業的能耗占57%,水泥占47%,鋼鐵占36%,製漿造紙占29%,基礎化工占27%。對於電氣傳動係統,能源消耗至少占到生命周期成本的80%。
在太鋼構建資源節約型企業過程中,通過使用西門子變頻驅動解決方案、全集成自動化、奧鋼聯先進的鋼鐵工藝等,保障產量年年增長,耗能卻逐年遞減。太鋼總經理高祥明先生談到:“2011年與2005年相比,太鋼噸鋼綜合能耗下降22.9%;噸鋼新水消耗下降91%;二次能源年回收占總能耗的45%以上,達到行業領先水平。”
zhejiushitaigangyuximenzigongtongzhizaodeqihuanmoshu。zaiyilianchuanshuzidebeihou,zhenshikegandeshinenghaodejianshaohehuanjingdegaishan。tieshuibenliu,fengyunjinghao。xianzaidetaigangchangqu,jinshuzhigandechangfangjiandianzhuizhelvshubicao,chengweiyizuomingfuqishidexiandaihuahuayuanshigongchang。

現代化花園式工廠——太鋼
西門子正在努力幫助千百個像太鋼這樣的企業,實踐綠色工業。西門子(中國)有限公司執行副總裁,西門子東北亞區工業業務領域總裁吳和樂博士說:“除了需要在設備層麵有節能的風範,比如高效電機、變頻器等,要把眼光放遠,跨越產品設計、生產規劃、生產工程、生產實施以及服務的整個生命周期,實現節能。”西門子的節能產品與解決方案、能源管理谘詢、節能改造服務,合同能源管理以及融資租賃服務,將工業企業的節能夢想變為現實。
由8變3,是一個開端,也是一個宣言。站在創新科技的舞台,太鋼與西門子將攜手合作、迎風而立,繼續施展將能效數字由腐朽變神奇的魔術,創造鋼鐵未來的科技感性時代!

