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山東節能協會

改造礦熱爐系實現節能降損

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、水冷系統、排煙系統、除塵系統、電機殼、電極壓放及升降系統、上下料系統、把持器、燒穿器、液壓系統、礦熱爐變壓器及各種電器設備。礦熱爐用變壓器的低壓側為典型的“低電壓、大電流”短網供電，一般來說，對于工業電爐的改造，用戶更關注的是電力節能和電能節能兩個方面，鑒于礦熱爐特性，節能專家認為對鐵合金冶煉用礦熱爐系的短網進行節能改造是實現節能降損重點任務。
稷山東方鐵合金公司作為運城地區耗能大戶，2015年在節能專家的指導下對所屬兩個冶煉分廠進行了節能改造，成效顯著。節能專家通過對該公司三個冶煉廠調研后發現，第三冶煉分廠為新上110kV生產礦熱爐，其能效情況較好，不在節能考慮范圍內。而第一冶煉分廠、第二冶煉分廠（簡稱一冶廠、二冶廠）的供電系統相對而言就比較老舊，另外用于全廠供水系統、空氣壓縮機系統的動力廠（1號站）及硅粉廠的供電系統也很老舊。根據一冶廠、二冶廠供電現狀，專家診斷出該企業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，節能是該廠降低能耗的主要部分。
首先，針對該企業電氣主接線，專家通過能耗診斷，制定出對該廠節能降損的改造重點。一是電氣主接線。節能專家通過對該企業的元件層、運行層、綜合指標層統計分析，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，節能專家提出了對一冶廠和二冶廠的礦熱爐的短網損耗進行節能降損系統改造。主要節能措施：一是，降低二冶廠礦熱爐的短網損耗。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，可使這部分降損節電，通過計算，每年節約人民幣700萬元，電能采購減少1750萬kWh/年，節約耗電成本700萬元/年。二是，降低一冶廠礦熱爐的短網損耗。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，每年可節約耗電成本800萬元，減少電能采購2000萬kWh/年，節約耗電成本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已有無功補償設備，實際運行過程中，專家發現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。補償后功率因數為0.80左右，為了滿足力率調整電費要求，只能在高壓進線側進行重復補償。但這樣補償的缺點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，節約電費120萬元，減少電量采購303萬kWh/年，節約耗電成本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。功率因數僅為0.70，低功率因數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，每年可節電1萬MWh，相當于每年節約人民幣400萬元，電能采購減少1000萬kWh/年；節約耗電成本400萬元/年。五是，優化供電線路。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電80萬kWh，相當于每年節約人民幣32萬元，電能采購減少80萬kWh/年；節約耗電成本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，可節約成本84萬元，減少電量采購210萬kWh/年，節約耗電成本84萬元/年。
通過節能改造后，截止2015年6月份，稷山東方鐵合金公司節約將近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，該節能技術在運城地區鐵合金企業節能改造中得到廣泛的推廣與應用。