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山東節(jié)能協(xié)會

改造礦熱爐系實現(xiàn)節(jié)能降損

來源：時間：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，對于工業(yè)電爐的改造，用戶更關注的是電力節(jié)能和電能節(jié)能兩個方面，鑒于礦熱爐特性，節(jié)能專家認為對鐵合金冶煉用礦熱爐系的短網(wǎng)進行節(jié)能改造是實現(xiàn)節(jié)能降損重點任務。
稷山東方鐵合金公司作為運城地區(qū)耗能大戶，2015年在節(jié)能專家的指導下對所屬兩個冶煉分廠進行了節(jié)能改造，成效顯著。節(jié)能專家通過對該公司三個冶煉廠調(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（簡稱一冶廠、二冶廠）的供電系統(tǒng)相對而言就比較老舊，另外用于全廠供水系統(tǒng)、空氣壓縮機系統(tǒng)的動力廠（1號站）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，針對該企業(yè)電氣主接線，專家通過能耗診斷，制定出對該廠節(jié)能降損的改造重點。一是電氣主接線。節(jié)能專家通過對該企業(yè)的元件層、運行層、綜合指標層統(tǒng)計分析，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，進行能耗診斷。節(jié)能專家通過查看各計量點表計情況，診斷出2013年主要耗能設備為1號、2號熔煉爐，這兩個熔煉爐耗電量共占總耗電量的97.9%，動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)能專家提出了對一冶廠和二冶廠的礦熱爐的短網(wǎng)損耗進行節(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上電阻較高，造成了很高的電量損失。實際運行過程中，通過測溫，在一些連接點上的溫度甚至高達80℃。為此，專家提議通過擴大連接點的截面積，并對接觸點進行拋光及鍍錫后，可使這部分降損節(jié)電，通過計算，每年節(jié)約人民幣700萬元，電能采購減少1750萬kWh/年，節(jié)約耗電成本700萬元/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，這樣的長線路導致了很高的電量損失。針對一冶煉廠問題，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度。通過計算，每年可減少2000萬kWh的電量損失，每年可節(jié)約耗電成本800萬元，減少電能采購2000萬kWh/年，節(jié)約耗電成本800萬元/年。三是，對二冶廠的無功補償裝置改造。二冶廠的電爐變壓器的二次出口側(cè)已有無功補償設備，實際運行過程中，專家發(fā)現(xiàn)采用標準低壓無功補償設備（額定電壓230V，單只銘牌容量20kvar），運行電壓只有190V，所以無功補償嚴重不足，出力僅13.6kvar。補償后功率因數(shù)為0.80左右，為了滿足力率調(diào)整電費要求，只能在高壓進線側(cè)進行重復補償。但這樣補償?shù)娜秉c造成了很高的電量損失及變壓器不必要的高負載。針對這個缺點，專家提出了對單臺電爐變壓器無功補償裝置進行升級改造。若功率因數(shù)由0.8升為1.0，需增大補償容量0.75萬kvar，銘牌容量1.1萬kvar。這樣無功補償后，變壓器容量負載率可降至80%，降低變壓器損耗300萬kWh，節(jié)約電費120萬元，減少電量采購303萬kWh/年，節(jié)約耗電成本121萬元/年。四是，一冶廠加裝無功補償裝置。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載和損失電量。通過加裝無功補償裝置后，每年可節(jié)電1萬MWh，相當于每年節(jié)約人民幣400萬元，電能采購減少1000萬kWh/年；節(jié)約耗電成本400萬元/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。通過電壓升級每年可節(jié)電80萬kWh，相當于每年節(jié)約人民幣32萬元，電能采購減少80萬kWh/年；節(jié)約耗電成本32萬元/年。六是，更新變壓器。因為電爐變壓器的額定電壓為39kV，雖然3518、3519線路的額定電壓為35kV，但他們實際運行的電壓卻為40kV。這樣直接導致了很高的功率損失和過高的二次電壓，配電線路的實際電壓高達420V。由于配電線路及所有相連的耗電設備的額定電壓均為380V，所以高電壓的長期運行嚴重縮短了設備的使用壽命，而且長期超出額定電壓運行也會引發(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84萬元，減少電量采購210萬kWh/年，節(jié)約耗電成本84萬元/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4970萬元人民幣，相當于目前一冶廠、二冶廠、粉塵廠及動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)能技術在運城地區(qū)鐵合金企業(yè)節(jié)能改造中得到廣泛的推廣與應用。