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 8“變”3的節(jié)能魔術(shù)
——太鋼攜手西門(mén)子的一次時(shí)間觀和方法論之旅
問(wèn)：8怎么變成3？答：豎著砍掉一半。這是腦筋急轉(zhuǎn)彎的謎底，卻不是太鋼的答案，因?yàn)椋F膽雄心的太鋼人顯然要在節(jié)能的數(shù)字之變上制造一個(gè)更大的魔術(shù)。經(jīng)過(guò)太鋼和西門(mén)子的通力合作，變頻器化身“魔術(shù)師”，成功將燒結(jié)風(fēng)機(jī)中單個(gè)電機(jī)的耗電量從每小時(shí)8千度“變”為3千度。

面積超過(guò)600m2的太鋼4號(hào)燒結(jié)機(jī)，使用了兩套西門(mén)子羅賓康高壓變頻器與高壓電機(jī)。在這座大型不銹鋼企業(yè)里，時(shí)間觀被詮釋為：節(jié)能、生產(chǎn)都是一種與時(shí)間的賽跑。時(shí)間與能效可以“魔術(shù)”置換的感受，尤為強(qiáng)烈。一臺(tái)大變頻一個(gè)小時(shí)就能節(jié)電5千度，兩臺(tái)大變頻一天可節(jié)電24萬(wàn)度。如按自供電價(jià)0.4元/度計(jì)算，一年節(jié)約電費(fèi)3000余萬(wàn)元，18個(gè)月就收回了設(shè)備成本，節(jié)能率可達(dá)40%，使得初始的設(shè)備投資轉(zhuǎn)化為一次成功的戰(zhàn)略性技術(shù)創(chuàng)新。


太鋼四號(hào)燒結(jié)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)外景

不銹鋼巨子搭檔節(jié)能伙伴

從神舟一號(hào)到神舟十號(hào)，每一次飛船升空，都有太鋼不銹鋼產(chǎn)品助力其中。從一角硬幣到火箭衛(wèi)星，從百姓餐桌到三峽大壩，太鋼生產(chǎn)的不銹鋼以其絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)不銹鋼市場(chǎng)近半壁江山。作為不銹鋼熔煉的初始流程，燒結(jié)工序是關(guān)鍵所在。究竟采用哪種變頻驅(qū)動(dòng)方案，是一個(gè)重大的方向性選擇。

當(dāng)時(shí)準(zhǔn)備上馬的太鋼4號(hào)燒結(jié)機(jī)。燒結(jié)面積越大，產(chǎn)量就越高，對(duì)風(fēng)機(jī)的要求也越高，因此能源消耗巨大。根據(jù)太鋼3號(hào)450m2燒結(jié)機(jī)的實(shí)際工況，太鋼計(jì)劃在600m2大型燒結(jié)風(fēng)機(jī)中采用兩臺(tái)大變頻，來(lái)控制高壓電機(jī)的轉(zhuǎn)速。盡管采用變頻驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)能夠大幅節(jié)能，且是大勢(shì)所趨。然而如此大規(guī)模的應(yīng)用并無(wú)先例可循，技術(shù)難度大，投資回報(bào)率未知，沒(méi)有十分把握，誰(shuí)也不敢貿(mào)然行事。

自從有了設(shè)計(jì)變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)的想法，太鋼煉鐵廠電氣部趙宏部長(zhǎng)就時(shí)刻留意各種知識(shí)和信息。一天，在與國(guó)外專家交流時(shí)，趙部長(zhǎng)獲知風(fēng)機(jī)的性能曲線，可以利用主氣流的溫度、壓力以及流量來(lái)測(cè)算的消息后，如獲至寶。“那正是太鋼需要的曲線，有了這條曲線，風(fēng)機(jī)的控制就更加精確了。”趙部長(zhǎng)立馬組織團(tuán)隊(duì)開(kāi)始技術(shù)研究。

經(jīng)過(guò)夜以繼日的計(jì)算和評(píng)估，2008年趙部長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)提交了十幾頁(yè)的項(xiàng)目可行性報(bào)告，決定采用變頻調(diào)速技術(shù)。這個(gè)方案前期投資大，但著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，兩年之內(nèi)就可以收回全部投資。經(jīng)過(guò)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的研究和嚴(yán)密推理，2009年4月太鋼正式開(kāi)啟了變頻節(jié)能之路。

太鋼同時(shí)收獲的還有可靠的節(jié)能伙伴。燒結(jié)車(chē)間敢于嘗新，采用先進(jìn)的變頻節(jié)能技術(shù)，這個(gè)過(guò)程西門(mén)子專家團(tuán)隊(duì)起到了不可或缺的作用。由于國(guó)內(nèi)沒(méi)有可以參考的項(xiàng)目，整體技術(shù)方案必須依靠太鋼和西門(mén)子的通力配合，共同摸索。回憶當(dāng)時(shí)的情景，趙部長(zhǎng)坦誠(chéng)的說(shuō)：“在最終核算的幾天里，晚上一直睡不著覺(jué)，這可是關(guān)系到超過(guò)5千萬(wàn)的投資，一旦誤差過(guò)大，怎么向廠里交待！”


太鋼4號(hào)燒結(jié)機(jī)采用的10,760kW西門(mén)子高壓電機(jī)


15,000kVA西門(mén)子羅賓康變頻器機(jī)柜


采用變頻調(diào)速之前太鋼曾經(jīng)使用風(fēng)門(mén)擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量

管理三步走，節(jié)能一大步

西門(mén)子的能源管理方法論基于三個(gè)步驟，識(shí)別、評(píng)估和實(shí)現(xiàn)。此前的時(shí)間觀主要解決能效“怎么算”的問(wèn)題，這里的方法論主要解決節(jié)能“怎么做”的問(wèn)題。有了方法論的依托，太鋼與西門(mén)子在節(jié)能合作上闊步向前。

第一步，充分識(shí)別和挖掘太鋼隱藏的節(jié)能潛力。

能量流怎么識(shí)別呢？首先得給所有的設(shè)備能耗照張“X光片”，哪個(gè)設(shè)備能耗大，哪個(gè)能耗小，哪些能耗有用，哪些沒(méi)用，都能看個(gè)一清二楚。只有掌握了較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，電能、水能、熱能的消耗數(shù)據(jù)，才能進(jìn)一步改造、優(yōu)化。

西門(mén)子專家團(tuán)隊(duì)首先以未使用變頻調(diào)速的3號(hào)450m2燒結(jié)機(jī)作為樣本，記錄車(chē)間和系統(tǒng)中的能源消耗。經(jīng)過(guò)分析，燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的電耗一般占整個(gè)生產(chǎn)線的50%，而風(fēng)量控制準(zhǔn)確程度直接決定成品的質(zhì)量、產(chǎn)量。

第二步，評(píng)估車(chē)間和系統(tǒng)在整個(gè)生命周期內(nèi)的成本，計(jì)算出具體應(yīng)用的節(jié)能潛力和可行措施的成本效益。

能量流透明了，確定了大的能耗設(shè)備——燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)之后，“評(píng)估”階段著手計(jì)算具體的節(jié)能潛力，考量潛在措施的經(jīng)濟(jì)性，這是做出決策的關(guān)鍵一步。這個(gè)步驟就像全科醫(yī)生拿著X光片和多種化驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行病理分析，給出診斷結(jié)果的過(guò)程。

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越快，送風(fēng)量就越多，但是能耗也隨之成倍增長(zhǎng)。如果轉(zhuǎn)速下降，能耗也會(huì)翻倍減少。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，在同樣產(chǎn)品、同樣產(chǎn)量的條件下，變頻調(diào)速等于時(shí)時(shí)刻刻都在節(jié)能，即使在整個(gè)燒結(jié)廠滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，保守估算節(jié)能率也將在35%以上。

第三步，采取有針對(duì)性的措施，將節(jié)能潛力變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，大約2/3的工業(yè)能源由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)消耗，而將整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗，降低40-50%是十分具有操作性的。

憑借醫(yī)生的診斷報(bào)告，接下來(lái)就是對(duì)癥下藥了，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后，太鋼最終決定選用兩臺(tái)西門(mén)子羅賓康高壓大功率變頻器，輸出電壓為10KV。變頻器采用水冷工藝，其內(nèi)部采用去離子水循環(huán)冷卻，外部采用工業(yè)冷卻水二次冷卻。與空冷型變頻器相比，不需要額外的空調(diào)等冷卻設(shè)備，變頻器噪音低，受周?chē)h(huán)境的影響小，變頻室整潔、干凈。此外，西門(mén)子羅賓康高壓變頻器還具備“飛車(chē)啟動(dòng)”功能，縮短了風(fēng)機(jī)每次起、停接近50分鐘的等待時(shí)間，從而大大節(jié)省了能耗和時(shí)間成本。