改造礦熱爐系 實(shí)現(xiàn)節(jié)能降損
來源： 時(shí)間：2016-04-19
鐵合金冶煉用礦熱爐系是一種耗電量巨大的工業(yè)電爐，又稱電弧電爐。它主要用以從礦石中將主要元素還原，主要電器設(shè)備包括爐殼、爐蓋、爐襯、短網(wǎng)、水冷系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、電機(jī)殼、電極壓放及升降系統(tǒng)、上下料系統(tǒng)、把持器、燒穿器、液壓系統(tǒng)、礦熱爐變壓器及各種電器設(shè)備。礦熱爐用變壓器的低壓側(cè)為典型的“低電壓、大電流”短網(wǎng)供電，一般來說，對(duì)于工業(yè)電爐的改造，用戶更關(guān)注的是電力節(jié)能和電能節(jié)能兩個(gè)方面，鑒于礦熱爐特性，節(jié)能專家認(rèn)為對(duì)鐵合金冶煉用礦熱爐系的短網(wǎng)進(jìn)行節(jié)能改造是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降損重點(diǎn)任務(wù)。
稷山東方鐵合金公司作為運(yùn)城地區(qū)耗能大戶，2015年在節(jié)能專家的指導(dǎo)下對(duì)所屬兩個(gè)冶煉分廠進(jìn)行了節(jié)能改造，成效顯著。節(jié)能專家通過對(duì)該公司三個(gè)冶煉廠調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，第三冶煉分廠為新上110kV生產(chǎn)礦熱爐，其能效情況較好，不在節(jié)能考慮范圍內(nèi)。而第一冶煉分廠、第二冶煉分廠（簡(jiǎn)稱一冶廠、二冶廠）的供電系統(tǒng)相對(duì)而言就比較老舊，另外用于全廠供水系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力廠（1號(hào)站）及硅粉廠的供電系統(tǒng)也很老舊。根據(jù)一冶廠、二冶廠供電現(xiàn)狀，專家診斷出該企業(yè)的能源成本占全廠大概為50%，而無論是在三個(gè)分廠，還是全廠的能源消耗中，電耗均占全部能耗和水耗總成本的77%，足可見，節(jié)能是該廠降低能耗的主要部分。
首先，針對(duì)該企業(yè)電氣主接線，專家通過能耗診斷，制定出對(duì)該廠節(jié)能降損的改造重點(diǎn)。一是電氣主接線。節(jié)能專家通過對(duì)該企業(yè)的元件層、運(yùn)行層、綜合指標(biāo)層統(tǒng)計(jì)分析，繪出了一冶廠和二冶廠的電氣主接線圖。
（a）一冶廠電氣主接線圖 （b）二冶廠電氣主接線圖
其次，進(jìn)行能耗診斷。節(jié)能專家通過查看各計(jì)量點(diǎn)表計(jì)情況，診斷出2013年主要耗能設(shè)備為1號(hào)、2號(hào)熔煉爐，這兩個(gè)熔煉爐耗電量共占總耗電量的97.9%，動(dòng)力廠的供水耗電占總量的1.1%，硅粉廠的耗電占總量的1.1%。為此，節(jié)能專家提出了對(duì)一冶廠和二冶廠的礦熱爐的短網(wǎng)損耗進(jìn)行節(jié)能降損系統(tǒng)改造。主要節(jié)能措施：一是，降低二冶廠礦熱爐的短網(wǎng)損耗。二冶廠的礦熱爐的供電線路由于在一些接觸點(diǎn)上電阻較高，造成了很高的電量損失。實(shí)際運(yùn)行過程中，通過測(cè)溫，在一些連接點(diǎn)上的溫度甚至高達(dá)80℃。為此，專家提議通過擴(kuò)大連接點(diǎn)的截面積，并對(duì)接觸點(diǎn)進(jìn)行拋光及鍍錫后，可使這部分降損節(jié)電，通過計(jì)算，每年節(jié)約人民幣700萬(wàn)元，電能采購(gòu)減少1750萬(wàn)kWh/年，節(jié)約耗電成本700萬(wàn)元/年。二是，降低一冶廠礦熱爐的短網(wǎng)損耗。一冶廠的礦熱爐由一個(gè)集中的三相變壓器供電。集中的三相變壓器二次供電側(cè)的電線很長(zhǎng)，這樣的長(zhǎng)線路導(dǎo)致了很高的電量損失。針對(duì)一冶煉廠問題，專家提議通過將三相變壓器供電改為分散的單相變壓器，這樣就可縮短供電線路的長(zhǎng)度。通過計(jì)算，每年可減少2000萬(wàn)kWh的電量損失，每年可節(jié)約耗電成本800萬(wàn)元，減少電能采購(gòu)2000萬(wàn)kWh/年，節(jié)約耗電成本800萬(wàn)元/年。三是，對(duì)二冶廠的無功補(bǔ)償裝置改造。二冶廠的電爐變壓器的二次出口側(cè)已有無功補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)際運(yùn)行過程中，專家發(fā)現(xiàn)采用標(biāo)準(zhǔn)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備（額定電壓230V，單只銘牌容量20kvar），運(yùn)行電壓只有190V，所以無功補(bǔ)償嚴(yán)重不足，出力僅13.6kvar。補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.80左右，為了滿足力率調(diào)整電費(fèi)要求，只能在高壓進(jìn)線側(cè)進(jìn)行重復(fù)補(bǔ)償。但這樣補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)造成了很高的電量損失及變壓器不必要的高負(fù)載。針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)，專家提出了對(duì)單臺(tái)電爐變壓器無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行升級(jí)改造。若功率因數(shù)由0.8升為1.0，需增大補(bǔ)償容量0.75萬(wàn)kvar，銘牌容量1.1萬(wàn)kvar。這樣無功補(bǔ)償后，變壓器容量負(fù)載率可降至80%，降低變壓器損耗300萬(wàn)kWh，節(jié)約電費(fèi)120萬(wàn)元，減少電量采購(gòu)303萬(wàn)kWh/年，節(jié)約耗電成本121萬(wàn)元/年。四是，一冶廠加裝無功補(bǔ)償裝置。由上面的電氣主接線圖可以看出，目前一冶廠的113、114及3520供電線路上沒有采取無功補(bǔ)償裝置。功率因數(shù)僅為0.70，低功率因數(shù)造成了供電線路及電爐變壓器不必要的高負(fù)載和損失電量。通過加裝無功補(bǔ)償裝置后，每年可節(jié)電1萬(wàn)MWh，相當(dāng)于每年節(jié)約人民幣400萬(wàn)元，電能采購(gòu)減少1000萬(wàn)kWh/年；節(jié)約耗電成本400萬(wàn)元/年。五是，優(yōu)化供電線路。113、114線路的供電電壓目前為10kV，所以，通過提高供電電壓可以將一次側(cè)母線的線損降低到原來的10%左右。由于目前已有110kV的母線及變電站，所以可以用很少的投資將上述兩條母線升級(jí)。通過電壓升級(jí)每年可節(jié)電80萬(wàn)kWh，相當(dāng)于每年節(jié)約人民幣32萬(wàn)元，電能采購(gòu)減少80萬(wàn)kWh/年；節(jié)約耗電成本32萬(wàn)元/年。六是，更新變壓器。因?yàn)殡姞t變壓器的額定電壓為39kV，雖然3518、3519線路的額定電壓為35kV，但他們實(shí)際運(yùn)行的電壓卻為40kV。這樣直接導(dǎo)致了很高的功率損失和過高的二次電壓，配電線路的實(shí)際電壓高達(dá)420V。由于配電線路及所有相連的耗電設(shè)備的額定電壓均為380V，所以高電壓的長(zhǎng)期運(yùn)行嚴(yán)重縮短了設(shè)備的使用壽命，而且長(zhǎng)期超出額定電壓運(yùn)行也會(huì)引發(fā)很多安全問題。如果更換為額定電壓較低的電爐變壓器，可以將母線的電壓降到額定電壓。通過降低損耗，可節(jié)約成本84萬(wàn)元，減少電量采購(gòu)210萬(wàn)kWh/年，節(jié)約耗電成本84萬(wàn)元/年。
通過節(jié)能改造后，截止2015年6月份，稷山東方鐵合金公司節(jié)約將近4970萬(wàn)元人民幣，相當(dāng)于目前一冶廠、二冶廠、粉塵廠及動(dòng)力廠所有能源及水的消耗的12.6%。效果非常顯著。目前，該節(jié)能技術(shù)在運(yùn)城地區(qū)鐵合金企業(yè)節(jié)能改造中得到廣泛的推廣與應(yīng)用。
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