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8“變”3的節(jié)能魔術(shù)——太鋼攜手西門子的一次時間觀和方之旅

問：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,，因為，鐵膽雄心的太鋼人顯然要在節(jié)能的數(shù)字之變上制造一個更大的魔術(shù),。經(jīng)過太鋼和西門子的通力合作,，變頻器化身“魔術(shù)師”，成功將燒結(jié)風(fēng)機中單個電機的耗電量從每小時8千度“變”為3千度,。

面積超過600m2的太鋼4號燒結(jié)機,，使用了兩套西門子羅賓康高壓變頻器與高壓電機。在這座大型不銹鋼企業(yè)里,，時間觀被詮釋為：節(jié)能,、生產(chǎn)都是一種與時間的賽跑。時間與能效可以“魔術(shù)”置換的感受,，尤為強烈,。一臺大變頻一個小時就能節(jié)電5千度，兩臺大變頻一天可節(jié)電24萬度,。如按自供電價0.4元/度計算,，一年節(jié)約電費3000余萬元,，18個月就收回了設(shè)備成本，節(jié)能率可達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,。 ①

不銹鋼巨子搭檔節(jié)能伙伴

從神舟一號到神舟十號，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)的不銹鋼以其優(yōu)勢占領(lǐng)了國內(nèi)不銹鋼市場近半壁江山,。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)動方案,，是一個重大的方向性選擇。

當(dāng)時準(zhǔn)備上馬的太鋼4號燒結(jié)機,，其規(guī)模當(dāng)屬大,。燒結(jié)面積越大，產(chǎn)量就越高,，對風(fēng)機的要求也越高，因此能源消耗巨大,。根據(jù)太鋼3號450m2燒結(jié)機的實際工況,，太鋼計劃在600m2大型燒結(jié)風(fēng)機中采用兩臺大變頻，來控制高壓電機的轉(zhuǎn)速,。盡管采用變頻驅(qū)動風(fēng)機能夠大幅節(jié)能,，且是大勢所趨。然而如此大規(guī)模的應(yīng)用并無先例可循,，技術(shù)難度大,，投資回報率未知，沒有十分把握,，誰也不敢貿(mào)然行事,。

自從有了設(shè)計中國大規(guī)模變頻調(diào)速風(fēng)機的想法，太鋼煉鐵廠電氣部趙宏部長就時刻留意各種知識和信息,。一天,，在與國外專家交流時，趙部長獲知風(fēng)機的性能曲線,，可以利用主氣流的溫度,、壓力以及流量來測算的消息后，如獲至寶,。“那正是太鋼需要的曲線,，有了這條曲線,，風(fēng)機的控制就更加精確了。”趙部長立馬組織團隊開始技術(shù)研究,。

經(jīng)過夜以繼日的計算和評估,，2008年趙部長團隊提交了十幾頁的項目可行性報告，決定采用變頻調(diào)速技術(shù),。這個方案前期投資大,，但著眼長遠，兩年之內(nèi)就可以收回全部投資,。經(jīng)過對*技術(shù)的研究和嚴(yán)密推理,，2009年4月太鋼正式開啟了變頻節(jié)能之路。

太鋼同時收獲的還有可靠的節(jié)能伙伴,。燒結(jié)車間敢于嘗新,，采用當(dāng)今*的變頻節(jié)能技術(shù)，這個過程西門子專家團隊起到了*的作用,。由于國內(nèi)沒有可以參考的項目,，整體技術(shù)方案必須依靠太鋼和西門子的通力配合，共同摸索,?；貞洰?dāng)時的情景，趙部長坦誠的說：“在終核算的幾天里,，晚上一直睡不著覺,，這可是關(guān)系到超過5千萬的投資，一旦誤差過大,，怎么向廠里交待,！”

管理三步走，節(jié)能一大步

*步,，充分識別和挖掘太鋼隱藏的節(jié)能潛力,。

能量流怎么識別呢？首先得給所有的設(shè)備能耗照張“X光片”,，哪個設(shè)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。只有掌握了較長時間段內(nèi),，電能,、水能、熱能的消耗數(shù)據(jù),，才能進一步改造,、優(yōu)化,。

西門子專家團隊首先以未使用變頻調(diào)速的3號450m2燒結(jié)機作為樣本，記錄車間和系統(tǒng)中的能源消耗,。經(jīng)過分析,，燒結(jié)主抽風(fēng)機的電耗一般占整個生產(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，評估車間和系統(tǒng)在整個生命周期內(nèi)的成本,，計算出具體應(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)機之后,，“評估”階段著手計算具體的節(jié)能潛力,，考量潛在措施的經(jīng)濟性，這是做出決策的關(guān)鍵一步,。這個步驟就像全科醫(yī)生拿著X光片和多種化驗報告,，進行病理分析，給出診斷結(jié)果的過程,。

風(fēng)機轉(zhuǎn)動越快,，送風(fēng)量就越多，但是能耗也隨之成倍增長,。如果轉(zhuǎn)速下降,，能耗也會翻倍減少。經(jīng)過反復(fù)論證,，在同樣產(chǎn)品、同樣產(chǎn)量的條件下,，變頻調(diào)速等于時時刻刻都在節(jié)能,，即使在整個燒結(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,。 ②

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

憑借醫(yī)生的診斷報告,，接下來就是對癥下藥了，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，太鋼終決定選用兩臺西門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,，受周圍環(huán)境的影響小，變頻室整潔,、干凈,。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(fēng)機每次起,、停接近50分鐘的等待時間，從而大大節(jié)省了能耗和時間成本,。

將能效與時效劃上等號

當(dāng)風(fēng)機在變頻工況下順利啟動的那一刻,，看到現(xiàn)場的有功功率僅為3000KW，遠低于不使用變頻器的8000KW,，趙部長團隊那顆懸著的心才真正踏實,。數(shù)據(jù)驗證前期測算非常準(zhǔn)確，在變頻工況下工作,，電機啟動電流小,、轉(zhuǎn)速低、振動小,，風(fēng)量調(diào)節(jié)平穩(wěn),，潛在的附加經(jīng)濟效益不可*。

程海峰是太鋼煉鐵廠電氣作業(yè)區(qū)的點檢員,，他也是在4號燒結(jié)機從事巡檢工作的工程師,，平常電氣室內(nèi)無人值守，只有另一名同事在中控室監(jiān)控,。每天早上9點他準(zhǔn)時到4燒變頻室一圈,，檢查有無異常情況，已經(jīng)接近4年,。

邁入變頻室的大門,，比想象得更為安靜和清爽。程工的喜悅溢于言表：“使用水冷大變頻，噪音小,，沒有風(fēng)冷的粉塵污染,。同事們的工作量有所減輕，工作環(huán)境也有所改善,，不用像3燒那樣頻繁的操作風(fēng)門擋板,。90%的現(xiàn)場數(shù)據(jù)在中控室就可以直觀顯示，維護量小,，運行穩(wěn)定,。”

“水冷變頻作為大型燒結(jié)風(fēng)機的系統(tǒng)驅(qū)動，在大型鋼廠是*應(yīng)用,，吸引了多家企業(yè)前來太鋼取經(jīng),。看到我們的有功功率和變頻器水冷溫度,，同行都非常贊嘆,。”趙部長指著變頻室的人機界面說，“能效與時效本質(zhì)相同,，只是很少有人意識到而已,。”

4號燒結(jié)機的節(jié)能故事只是能源管理的一個縮影。它的意義在于,，其實每一件事幾乎都有昂貴的和便宜的解決方法,，但是經(jīng)濟性的事實卻往往被“迷霧”遮蓋。只有評估整個產(chǎn)品生命周期的能效,，才能做出正確的決策,。

能源對于重型工業(yè)來說，是巨大的費用因素,。根據(jù)德國聯(lián)邦*2008年的數(shù)據(jù)顯示,，能耗在德國各個行業(yè)整個生命周期的成本中占據(jù)很高比例，如鋁業(yè)的能耗占57%,，水泥占47%,，鋼鐵占36%，制漿造紙占29%,，基礎(chǔ)化工占27%。對于電氣傳動系統(tǒng),，能源消耗至少占到生命周期成本的80%,。

在太鋼構(gòu)建資源節(jié)約型企業(yè)過程中，通過使用西門子變頻驅(qū)動解決方案,、全集成自動化,、奧鋼聯(lián)*的鋼鐵工藝等，保障產(chǎn)量年年增長，耗能卻逐年遞減,。太鋼總經(jīng)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(yè)*水平。”

這就是太鋼與西門子共同制造的奇幻魔術(shù),。在一連串?dāng)?shù)字的背后,，真實可感的是能耗的減少和環(huán)境的改善。鐵水奔流,，風(fēng)云靜好?，F(xiàn)在的太鋼廠區(qū)，金屬質(zhì)感的廠房間點綴著綠樹碧草,，成為一座名副其實的現(xiàn)代化花園式工廠,。

西門子正在努力幫助千百個像太鋼這樣的企業(yè)，實踐綠色工業(yè),。西門子（中國）有限公司執(zhí)行副總裁,，西門子?xùn)|北亞區(qū)工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域總裁吳和樂博士說：“除了需要在設(shè)備層面有節(jié)能的風(fēng)范，比如高效電機,、變頻器等,，要把眼光放遠，跨越產(chǎn)品設(shè)計,、生產(chǎn)規(guī)劃,、生產(chǎn)工程、生產(chǎn)實施以及服務(wù)的整個生命周期,，實現(xiàn)節(jié)能,。”西門子的節(jié)能產(chǎn)品與解決方案、能源管理咨詢,、節(jié)能改造服務(wù),，合同能源管理以及融資租賃服務(wù)，將工業(yè)企業(yè)的節(jié)能夢想變?yōu)楝F(xiàn)實,。

由8變3,，是一個開端，也是一個宣言,。站在創(chuàng)新科技的舞臺,，太鋼與西門子將攜手合作、迎風(fēng)而立,，繼續(xù)施展將能效數(shù)字由腐朽變神奇的魔術(shù),，創(chuàng)造鋼鐵未來的科技感性時代！

① 所節(jié)省的電能是在特定的條件下得到的。燒結(jié)風(fēng)機在投產(chǎn)前幾年一般都達不到滿產(chǎn),，因此,，給采用變頻調(diào)速實現(xiàn)節(jié)能提供了空間。尤其是在經(jīng)濟大環(huán)境對冶金行業(yè)產(chǎn)生巨大影響的情況下,，降低產(chǎn)能時能同時降低生產(chǎn)成本尤其重要,。

②通常來講，滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)指的是額定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn),，變頻調(diào)速起不到節(jié)能的作用,，變頻器本身也有損耗。只有當(dāng)選用的風(fēng)機有一定的裕度,，滿負(fù)荷運轉(zhuǎn) ≠ 額定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時,，例如：90%轉(zhuǎn)速時風(fēng)機的風(fēng)量等于系統(tǒng)設(shè)計要求的滿負(fù)荷風(fēng)量時，變頻調(diào)速可實現(xiàn)節(jié)能27.1%,。而太鋼燒結(jié)風(fēng)機的裕度超過10%,。