286 工程科学学报，第43卷，第2期 80000 节约氧气放散总量对应空分系统的产氧能耗为 .70000 -Before scheduling After scheduling 1192.42kW-h. 60000 4.3氧气输送管网能耗的影响 50000 氧气在生产和输配过程中，能耗主要来自空 40000 分设备和氧压机2刚通常，空分设备的运行能耗可 30000 以采用氧气单位能耗来评价，如式(14)所示 盖2000 名1000 No:=WASU (14) ∑Vo2 36 8909T 10 式中，Wo2是制氧单耗，kW-h;∑WAsu是空分设备的 120 Time/min 总能耗，kWh;∑Vo,是氧气量，m3-h 图13中压放散阀氧气流量时间变化曲线 氧压机的能耗根据氧压机性能曲线来计算 Fig.13 Time-varying curve of oxygen flow of medium-pressure relief 根据某七万等级离心氧压机性能曲线图，利用 valve Matlab R2014A软件中的Regress函数对其进行拟 可知，仁89~91min为放散区间，根据氧气流量曲 合，得到该氧压机的流量一压力、流量一轴功率及 线计算氧气放散总量为1242.1m3,本文研究案例 与开度之间的关系 企业2019年年平均制氧综合单耗约为0.96kW-h, 离心氧压机能耗和效率的计算步骤如表3所示 表3氧压机能耗和效率的计算步骤 Table 3 Calculation steps of oxygen compressor energy consumption and efficiency Procedure Specific operation STEP1 Use Matlab R2014a software to calculate the inlet guide vane openingk according to the intake flowand exhaust pressure pa STEP2 Calculate the shaft power N.from the inlet guide vane openingk and the intake air flow STEP3 Calculate the isothermal efficiency combined with the isothermal efficiency calculation formula of centrifugal oxygen compressor. STEP4 Use the trapz function in Matlab R2014a software to calculate the integral of the shaft power N during the study period to obtain the value of the total energy consumption E. 根据表3所示步骤可求出调度前后氧压机的 -.Before scheduling 压缩能耗和等温效率，分别如图14和图15所示 -After scheduling 由图14和前面的研究分析可知，在120min研究 0.676 时长内：调度后氧压机的压缩能耗增大了41kWh, 减少1242.1m3氧气放散对应节约空分系统能耗 0.672 0.670 23060 0.668 23052kW-h MD/ 0.666 23040 毫23020 0.664 23011kW-h 0.662 23000 40 60 80 100 120 Time/min 22980 图15氧压机的等温效率对比 22960 Fig.15 Isothermal efficiency of oxygen compressor comparison 22940 22920 为1192.42kWh,氧气管网输配系统节约总能耗 22900 为1151.42kWh.同时由图15可知，调度后氧压 5 Before scheduling After scheduling Process 机的等温效率略微升高.综合计算来看，转炉用氧 因14氧压机的压缩能耗对比 调度应用到全年，预计减少氧气放散总量5.44× Fig.14 Compression energy consumption of oxygen compressor 106m3,节约氧气管网输配系统总能耗为5.22× comparison 10 kW.h.可知，t=89～91 min 为放散区间，根据氧气流量曲 线计算氧气放散总量为 1242.1 m 3 ，本文研究案例 企业 2019 年年平均制氧综合单耗约为 0.96 kW·h， 节约氧气放散总量对应空分系统的产氧能耗为 1192.42 kW·h. 4.3    氧气输送管网能耗的影响 氧气在生产和输配过程中，能耗主要来自空 分设备和氧压机[28] . 通常，空分设备的运行能耗可 以采用氧气单位能耗来评价，如式（14）所示. NO2 = ∑ WASU ∑ VO2 （14） NO2 ∑ VO2 式中， 是制氧单耗，kW·h；∑WASU 是空分设备的 总能耗，kW·h； 是氧气量，m 3 ·h−1 . 氧压机的能耗根据氧压机性能曲线来计算[29] . 根据某七万等级离心氧压机性能曲线图 ，利用 Matlab R2014A 软件中的 Regress 函数对其进行拟 合，得到该氧压机的流量—压力、流量—轴功率及 与开度之间的关系. 离心氧压机能耗和效率的计算步骤如表 3 所示. 表 3 氧压机能耗和效率的计算步骤 Table 3   Calculation steps of oxygen compressor energy consumption and efficiency Procedure Specific operation STEP1 Use Matlab R2014a software to calculate the inlet guide vane opening k according to the intake flow Qn and exhaust pressure pd . STEP2 Calculate the shaft power Nz from the inlet guide vane opening k and the intake air flow Qn . STEP3 Calculate the isothermal efficiency ηT combined with the isothermal efficiency calculation formula of centrifugal oxygen compressor. STEP4 Use the trapz function in Matlab R2014a software to calculate the integral of the shaft power Nz during the study period to obtain the value of the total energy consumption E. 根据表 3 所示步骤可求出调度前后氧压机的 压缩能耗和等温效率，分别如图 14 和图 15 所示. 由图 14 和前面的研究分析可知，在 120 min 研究 时长内：调度后氧压机的压缩能耗增大了 41 kW·h， 减少 1242.1 m 3 氧气放散对应节约空分系统能耗 为 1192.42 kW·h，氧气管网输配系统节约总能耗 为 1151.42 kW·h. 同时由图 15 可知，调度后氧压 机的等温效率略微升高. 综合计算来看，转炉用氧 调度应用到全年，预计减少氧气放散总量 5.44× 106 m3 ，节约氧气管网输配系统总能耗为 5.22× 106 kW·h. 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0 80 90 Time/min 110 120 89 91 Oxygen emission flow/(m3·h−1 ) Before scheduling After scheduling 图 13    中压放散阀氧气流量时间变化曲线 Fig.13    Time-varying curve of oxygen flow of medium-pressure relief valve 23060 23040 23020 23000 22980 22960 22940 22920 22900 Oxygen compressor energy consumption/(kW·h) 23011 kW·h 23052 kW·h Before scheduling After scheduling Process 图 14    氧压机的压缩能耗对比 Fig.14     Compression  energy  consumption  of  oxygen  compressor comparison 0.680 0.678 0.676 0.674 0.672 0.670 0.668 0.666 0.664 0.662 Isothermal efficiency of oxygen compressor 0 20 40 60 Time/min 80 100 120 Before scheduling After scheduling 图 15    氧压机的等温效率对比 Fig.15    Isothermal efficiency of oxygen compressor comparison · 286 · 工程科学学报，第 43 卷，第 2 期