據(jù)統(tǒng)計,鋼鐵行業(yè)耗電量約占全國總發(fā)電量的10%左右。推進鋼鐵行業(yè)節(jié)電工作,對緩解全國電力緊張狀況、促進鋼鐵企業(yè)節(jié)能增效有重要作用。近年來,鋼鐵行業(yè)積極開展綜合節(jié)電工作,大力推行節(jié)電工藝、技術(shù)和設(shè)備,取得了有效進展。但鋼鐵行業(yè)的電力需求側(cè)管理(指在政府法規(guī)和政策支持下,采取有效措施及運作方式,提高終端用電效率和改變用電方式,在滿足同樣用電功能的同時減少電力消耗和需求的管理活動)水平仍有差距,亟待提高。
探索:生產(chǎn)效能與用能配比合理性
冶金企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整進一步推動了節(jié)能降耗向深層次開展,即由單體設(shè)備節(jié)能向工藝系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能轉(zhuǎn)變,由單一抓能耗量降低向抓能耗量降低和用能費用降低相結(jié)合方向轉(zhuǎn)移;在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整投入中注重向節(jié)能基本建設(shè)和技術(shù)改造傾斜,堅持重大項目的技術(shù)高起點和節(jié)能高起點;注意上下工序的優(yōu)化配合和合理銜接,實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能。
冶金工藝節(jié)電應(yīng)注重新上項目設(shè)備選型時必須優(yōu)先采用節(jié)能、節(jié)電產(chǎn)品。在役設(shè)備要通過嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)改造措施,淘汰落后的工藝、技術(shù)和裝備,推廣節(jié)電節(jié)能產(chǎn)品和技術(shù)。積極采用相關(guān)節(jié)電生產(chǎn)工藝,如連鑄、連軋生產(chǎn)工藝。同時,還要重點抓好企業(yè)二次能源的綜合利用工作,如搞好余熱余能的回收利用,實施熱電聯(lián)產(chǎn)工程。
冶金設(shè)備向大型化、現(xiàn)代化轉(zhuǎn)化,使得生產(chǎn)節(jié)奏不斷加快,工藝對電力設(shè)備容量不斷加大,如電爐、軋機配電容量成倍大于其按產(chǎn)品單耗計算的用電功率。用超大的功率配置來換取生產(chǎn)中短暫的峰值負荷供給,其結(jié)果導(dǎo)致用電設(shè)備多數(shù)時段處于非經(jīng)濟運行狀態(tài),造成電能設(shè)備的極大浪費,影響需量電費增加。工藝在生產(chǎn)效能與用能配比的合理性上值得探索。
招式一:電網(wǎng)升壓改造
外部供電電源升壓改造節(jié)電。隨著冶金設(shè)備趨向大型化及高度自動化,工藝設(shè)備電氣裝機容量越來越大,同時鋼廠各車間包含大量一級和二級負荷,對供電的連續(xù)性、可靠性要求很高。對于500萬噸級以上鋼鐵企業(yè),電源電壓采用220kV較為合理,位置更靠近負荷集中的地方,能相對減少輸變電損耗,增加供配電系統(tǒng)的供電能力,提高可靠性、靈活性和適應(yīng)性,并為企業(yè)今后擴大發(fā)展用電需要奠定基礎(chǔ)。鋼廠自己配套建設(shè)專用220kV變電站,主變二次側(cè)可以采用35kV、10kV電壓等級,直接對煉鋼負荷供電,并采用35kV電壓等級向鐵前系統(tǒng)35kV變電所、煉鋼35kV變電所、軋鋼35kV變電所、制氧35kV變電所送電的方式確保項目用電。目前,全國幾大區(qū)域電網(wǎng)220kV和500kV網(wǎng)架均已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),是支持鋼鐵企業(yè)自建220kV變電所可靠的電源保證。220kV比110kV電壓等級電費每千瓦時低0.023元,以企業(yè)外購電量15億千瓦時計算,年可直接節(jié)省電費開支近3450萬元,應(yīng)引起企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的重視。
企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)升壓改造節(jié)電。許多鋼鐵企業(yè)多年來逐步形成的供配電系統(tǒng)與今天的生產(chǎn)形勢之間存在不盡合理的情況,加強企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)升壓改造也應(yīng)提到議事日程。結(jié)合結(jié)構(gòu)調(diào)整淘汰6kV電壓等級,新建項目高壓用電設(shè)備和車間變電所一次側(cè)全部采用10kV電壓,能有效提高高壓用電設(shè)備出力和系統(tǒng)供電能力。
招式二:變壓器經(jīng)濟運行
變壓器經(jīng)濟運行是通過優(yōu)化理論,將定量化計算與變壓器實際運行工作狀況相結(jié)合的一項應(yīng)用技術(shù),通過檢測、計算擇優(yōu)選取變壓器最佳運行方式、運行最佳組合以及負載調(diào)整的優(yōu)化、變壓器運行條件優(yōu)化措施,達到充分發(fā)揮變壓器效能的目的。這項技術(shù)投資很少,是向技術(shù)智能挖潛、向科學(xué)管理挖潛,實施內(nèi)涵節(jié)電的綜合技術(shù)。
變壓器經(jīng)濟運行的技術(shù)節(jié)電措施包括:有備用變壓器的變電所,選擇技術(shù)特性好的變壓器運行;并列運行的變壓器應(yīng)優(yōu)選最佳組合經(jīng)濟運行;按變電所負載變化規(guī)律,選擇變壓器運行臺數(shù)經(jīng)濟運行;常年負載波動大運行,可增設(shè)小容量的變壓器作為調(diào)節(jié),或配置兩臺不等容量的變壓器分列運行;相鄰分列運行的變壓器輕載時,可選擇共用的運行方式;設(shè)計選配、淘汰更新時,要確定變壓器經(jīng)濟運行方式和經(jīng)濟運行區(qū);調(diào)整變電所之間的負載,合理再分配達到變壓器經(jīng)濟運行;改善外部條件實現(xiàn)變壓器經(jīng)濟運行,包括提高變壓器負載側(cè)功率因數(shù)、降低運行溫度、避免變壓器超負荷運行;調(diào)整變電所之間的變壓器,改善特性達到經(jīng)濟運行;對需多級降壓的變配電所,優(yōu)先選擇大變比的變壓器或三線圈變壓器。
變壓器經(jīng)濟運行的管理節(jié)電措施包括:明確管理機構(gòu),建立考核制度;確定全面開展變壓器經(jīng)濟運行的方案;對在線變壓器運行情況進行檢測計算,完善計量、建立檔案;各變電所要標(biāo)明變壓器經(jīng)濟運行方式和運行區(qū)域圖表;各變電所要建立變壓器經(jīng)濟運行技術(shù)檔案和運行紀(jì)錄,每半年進行一次經(jīng)濟運行分析,并將結(jié)果存檔;當(dāng)用電量發(fā)生大的變化,變壓器臺數(shù)、容量發(fā)生變化時,應(yīng)重新校驗變壓器經(jīng)濟運行數(shù)據(jù);考核全年經(jīng)濟運行時間不得少于全部運行時間的80%。
招式三:電機系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)
鋼鐵企業(yè)電機的應(yīng)用非常廣泛,其電機耗電量占總耗電量的60%~70%,節(jié)能潛力很大。
電機系統(tǒng)能效提升的主要措施包括:一是更新淘汰低效電動機及高耗電設(shè)備,推廣高效節(jié)能電動機、稀土永磁電動機,高效風(fēng)機、泵、壓縮機,高效傳動系統(tǒng)等。二是提高電機系統(tǒng)效率,推廣變頻調(diào)速、永磁調(diào)速等先進電機調(diào)速技術(shù),改善風(fēng)機、泵類電機系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式,逐步淘汰閘板、閥門等機械節(jié)流調(diào)節(jié)方式,合理匹配電機系統(tǒng),消除“大馬拉小車”現(xiàn)象。三是以先進的電力電子技術(shù)傳動方式改造傳統(tǒng)的機械傳動方式,如電動機智能模糊控制器,根據(jù)負載改變電動機的做功大小滿足生產(chǎn)的需要,逐步采用交流調(diào)速取代直流調(diào)速,采用高新技術(shù)改造拖動裝置等。四是優(yōu)化電機系統(tǒng)的運行和控制,推廣軟啟動裝置、無功補償裝置、計算機自動控制系統(tǒng)等,通過過程控制合理配置能量,實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟運行。
招式四:電力無功補償
工廠中產(chǎn)生電力無功的主要耗用設(shè)備是電動機和變壓器,這些負載在運行時需提供無功負荷自然功率因數(shù)很低。據(jù)統(tǒng)計,當(dāng)功率因數(shù)cosφ由0.7提高到0.9后,電能總消耗將由8%降低到5%,即可以節(jié)約總電量的3%。
利用移相電容器產(chǎn)生超前電網(wǎng)電壓90度容性電流特性,與電動機、變壓器產(chǎn)生滯后電網(wǎng)電壓90度感性電流相補償作用,在用戶線路上分別適當(dāng)并聯(lián)移相電容器,可使前端電網(wǎng)上的無功電流大大降低。原則上無功消耗應(yīng)從源頭補償,移相電容器作為一種補償設(shè)備,宜安裝在靠近用電設(shè)備的分廠、車間變電所。分廠、車間級變電站實際功率因數(shù)較低,還會使變壓器的供電能力下降。對于容量較大、運行穩(wěn)定的異步電動機應(yīng)采用就地安裝無功補償裝置的方法。而企業(yè)各總降壓變電站宜適量補充調(diào)整高壓集中補償裝置,達到電力部門規(guī)定供電入口處的功率因數(shù)要求。
當(dāng)無功補償容量達到完全補償時,cosφ=1,節(jié)電效果最大。但此時易發(fā)生過補償,反而會使節(jié)電效果降低。通過計算可以得到,功率因數(shù)值選擇在0.92~0.95時,投資最經(jīng)濟適宜。
招式五:靜止型動態(tài)無功補償(SVC)
在現(xiàn)代大型鋼鐵設(shè)備中配置有電弧爐、精煉爐、熱連軋機等會對電網(wǎng)產(chǎn)生污染的工藝設(shè)備,生產(chǎn)中將產(chǎn)生有功沖擊、高次諧波和電壓閃變,波動負荷在整個工藝過程中,其功率因數(shù)不斷變化。為了滿足功率因數(shù)補償?shù)囊螅仨毟鶕?jù)現(xiàn)狀進行系統(tǒng)分析并快速采取治理措施。
國內(nèi)某特鋼公司因資金問題,投產(chǎn)后未安裝SVC動態(tài)無功補償裝置, 導(dǎo)致系統(tǒng)的功率因數(shù)僅在0.78左右,不僅影響電網(wǎng)電能質(zhì)量,造成生產(chǎn)時電能浪費,而且每月要上交罰款近20萬元。為改變系統(tǒng)自然功率因數(shù)較低,抑制煉鋼系統(tǒng)大量的高次諧波和無功、有功沖擊負荷,該公司在變電所35KV的Ⅲ段母線上裝設(shè)SVC動態(tài)無功補償裝置。措施實施后不但降低了電能消耗,優(yōu)化了設(shè)備運行工況及控制方式,而且能進一步減少設(shè)備維護維修費用,提高設(shè)備生產(chǎn)效率;不僅免除每年上交的200多萬元罰款,而且將系統(tǒng)的功率因數(shù)從0.78提高到0.92后,年可減少電能浪費825萬千瓦時,綜合節(jié)電效益為600多萬元。
招式六:實施技術(shù)管理手段
國家現(xiàn)行兩部電價,企業(yè)電費一方面按消費電量以千瓦時為單位繳納,另一方面按每月測量出的最大一個15分鐘的平均功率,作為電力峰值功率繳納需量電費。需量電費一般為30元/千瓦左右,或按20元/千伏安繳納(地區(qū)不同單價有所不同),這對冶金企業(yè)來講是一筆較大費用。如何提高用電負荷率,降低用電最大需量,從而減少需量電費開支,是企業(yè)節(jié)電增效工作又一大課題。
目前鋼鐵企業(yè)日平均負荷率普遍在70%左右,《評價企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》指出,根據(jù)不同的用電情況,企業(yè)日負荷率應(yīng)不低于以下指標(biāo):連續(xù)性生產(chǎn)95%,三班制生產(chǎn)85%,二班制生產(chǎn)60%,一班制生產(chǎn)30%。年產(chǎn)能1000萬噸的鋼企日平均負荷率由70%提高到85%的指標(biāo)后,最大用電負荷將同比降低10萬千瓦以上,年減少需量電費開支3600萬元,同時還可提高現(xiàn)有供電系統(tǒng)的供電能力,減少企業(yè)發(fā)展新建變電站的投資。
為減少需量用電,鋼鐵企業(yè)應(yīng)做到錯峰、避峰調(diào)控;加強電力調(diào)度管理手段,推行全廠供配電系統(tǒng)數(shù)字化管理,需量控制標(biāo)準(zhǔn)化、定量化管理,根據(jù)用電負荷情況曲線合理安排生產(chǎn),進一步通過技術(shù)移荷將各時段最大峰值負荷拉平降低,實現(xiàn)用電需量最小化。
招式七:企業(yè)供配電系統(tǒng)優(yōu)化
以年產(chǎn)1000萬噸的鋼鐵企業(yè)為例,一般有功最大負荷在820兆瓦左右,若變壓器的負載率控制在65%~70%經(jīng)濟運行范圍,功率因數(shù)補償?shù)酱笥?.92,一次配電變壓器配置總?cè)萘繎?yīng)在1350兆伏安左右。目前企業(yè)為保證供電安全,一次配電變壓器容量配置較高,保守在1500兆伏安以上。若合理調(diào)整負荷、提高變壓器利用率,僅減少變壓器自身損耗可節(jié)電2000千瓦,全年節(jié)約電能1600萬千瓦時,經(jīng)濟效益約800萬元。
2012年全國粗鋼產(chǎn)量超7億噸,有相當(dāng)多鋼鐵企業(yè)存在此類問題,估算減少變壓器損耗則可節(jié)電10萬千瓦,全年節(jié)約電能大于7.5億千瓦時,同時降低企業(yè)對社會的電力需求,減少需量電費支出。更進一步地講,企業(yè)從受電端到用電端需要2次~4次變壓過程,運行的變壓器數(shù)量多、容量大,電能損耗占總用電量的2%~6%。將企業(yè)2次~4次降壓變壓器總?cè)萘恳策M行合理控制,選用節(jié)能變壓器并且提高效率,將會獲得更大的經(jīng)濟效益。
招式八:綠色照明
照明節(jié)電不是降低照度,而是利用先進的照明技術(shù),采用高效節(jié)能光源和燈具。節(jié)能燈由于節(jié)電綜合效果顯著被世界綠色組織稱之為綠色照明。
在以三基色節(jié)能燈、半導(dǎo)體LED燈、金屬鹵化物燈、鏑燈、鈧鈉燈和高顯鈉燈為代表的第三代新光源問世以前,在車間的高大主廠房主要采用白熾燈、高壓汞燈,發(fā)光效率低,光色差,耗能多。節(jié)能電光源與白熾燈、汞燈、鈉燈相比,節(jié)電率高、顯色指數(shù)高、壽命長、無頻閃、無自熄、溫度低,具有很高的經(jīng)濟效益、社會效益,對保護工人視力、穩(wěn)定作業(yè)場所亮度、減少維護工作量也起到一定的作用,并可根據(jù)現(xiàn)場要求分別選用分體式或連體式,推廣價值高。
據(jù)介紹,寶鋼通過對廠區(qū)主干道路實施照明節(jié)電措施,年可節(jié)電180萬千瓦時;通過對生產(chǎn)區(qū)室內(nèi)外照明回路實行節(jié)電措施,年可節(jié)電660萬千瓦時;推進實施主工序生產(chǎn)廠房綠色照明工程,預(yù)計可節(jié)電1300萬千瓦時。
招式九:完善余熱余能自發(fā)電
當(dāng)前全國主要鋼鐵企業(yè)平均自發(fā)電比例約34%,最大發(fā)電能力約為1800萬千瓦,年發(fā)電量1100億千瓦時,對提高企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來明顯效果。目前,鋼鐵企業(yè)利用余熱余能自發(fā)電,仍有完善的空間。
發(fā)揮燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠的效率。國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)已建成近20臺燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組,但國內(nèi)僅寶鋼150兆瓦和武鋼150兆瓦燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機組在發(fā)電的同時外供蒸汽,為真正意義上的熱電聯(lián)產(chǎn),其余企業(yè)機組均僅用于發(fā)電,這大大降低了能源的熱電轉(zhuǎn)換效率。
重視低品位的余熱資源轉(zhuǎn)換電能??梢灾苯訉⒌推肺坏牟煌N類的余熱余能轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一形式的余熱蒸汽再轉(zhuǎn)換成電能,建立分布式發(fā)電站,實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)低品位余熱余能就近回收、就近輸送、就近使用,具有能源輸送效率高、耦合匹配率高的特點。不僅建廠投資成本低,而且經(jīng)濟效益顯著。
探索:生產(chǎn)效能與用能配比合理性
冶金企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整進一步推動了節(jié)能降耗向深層次開展,即由單體設(shè)備節(jié)能向工藝系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能轉(zhuǎn)變,由單一抓能耗量降低向抓能耗量降低和用能費用降低相結(jié)合方向轉(zhuǎn)移;在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整投入中注重向節(jié)能基本建設(shè)和技術(shù)改造傾斜,堅持重大項目的技術(shù)高起點和節(jié)能高起點;注意上下工序的優(yōu)化配合和合理銜接,實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能。
冶金工藝節(jié)電應(yīng)注重新上項目設(shè)備選型時必須優(yōu)先采用節(jié)能、節(jié)電產(chǎn)品。在役設(shè)備要通過嚴(yán)格的能效標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)改造措施,淘汰落后的工藝、技術(shù)和裝備,推廣節(jié)電節(jié)能產(chǎn)品和技術(shù)。積極采用相關(guān)節(jié)電生產(chǎn)工藝,如連鑄、連軋生產(chǎn)工藝。同時,還要重點抓好企業(yè)二次能源的綜合利用工作,如搞好余熱余能的回收利用,實施熱電聯(lián)產(chǎn)工程。
冶金設(shè)備向大型化、現(xiàn)代化轉(zhuǎn)化,使得生產(chǎn)節(jié)奏不斷加快,工藝對電力設(shè)備容量不斷加大,如電爐、軋機配電容量成倍大于其按產(chǎn)品單耗計算的用電功率。用超大的功率配置來換取生產(chǎn)中短暫的峰值負荷供給,其結(jié)果導(dǎo)致用電設(shè)備多數(shù)時段處于非經(jīng)濟運行狀態(tài),造成電能設(shè)備的極大浪費,影響需量電費增加。工藝在生產(chǎn)效能與用能配比的合理性上值得探索。
招式一:電網(wǎng)升壓改造
外部供電電源升壓改造節(jié)電。隨著冶金設(shè)備趨向大型化及高度自動化,工藝設(shè)備電氣裝機容量越來越大,同時鋼廠各車間包含大量一級和二級負荷,對供電的連續(xù)性、可靠性要求很高。對于500萬噸級以上鋼鐵企業(yè),電源電壓采用220kV較為合理,位置更靠近負荷集中的地方,能相對減少輸變電損耗,增加供配電系統(tǒng)的供電能力,提高可靠性、靈活性和適應(yīng)性,并為企業(yè)今后擴大發(fā)展用電需要奠定基礎(chǔ)。鋼廠自己配套建設(shè)專用220kV變電站,主變二次側(cè)可以采用35kV、10kV電壓等級,直接對煉鋼負荷供電,并采用35kV電壓等級向鐵前系統(tǒng)35kV變電所、煉鋼35kV變電所、軋鋼35kV變電所、制氧35kV變電所送電的方式確保項目用電。目前,全國幾大區(qū)域電網(wǎng)220kV和500kV網(wǎng)架均已經(jīng)聯(lián)網(wǎng),是支持鋼鐵企業(yè)自建220kV變電所可靠的電源保證。220kV比110kV電壓等級電費每千瓦時低0.023元,以企業(yè)外購電量15億千瓦時計算,年可直接節(jié)省電費開支近3450萬元,應(yīng)引起企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的重視。
企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)升壓改造節(jié)電。許多鋼鐵企業(yè)多年來逐步形成的供配電系統(tǒng)與今天的生產(chǎn)形勢之間存在不盡合理的情況,加強企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)升壓改造也應(yīng)提到議事日程。結(jié)合結(jié)構(gòu)調(diào)整淘汰6kV電壓等級,新建項目高壓用電設(shè)備和車間變電所一次側(cè)全部采用10kV電壓,能有效提高高壓用電設(shè)備出力和系統(tǒng)供電能力。
招式二:變壓器經(jīng)濟運行
變壓器經(jīng)濟運行是通過優(yōu)化理論,將定量化計算與變壓器實際運行工作狀況相結(jié)合的一項應(yīng)用技術(shù),通過檢測、計算擇優(yōu)選取變壓器最佳運行方式、運行最佳組合以及負載調(diào)整的優(yōu)化、變壓器運行條件優(yōu)化措施,達到充分發(fā)揮變壓器效能的目的。這項技術(shù)投資很少,是向技術(shù)智能挖潛、向科學(xué)管理挖潛,實施內(nèi)涵節(jié)電的綜合技術(shù)。
變壓器經(jīng)濟運行的技術(shù)節(jié)電措施包括:有備用變壓器的變電所,選擇技術(shù)特性好的變壓器運行;并列運行的變壓器應(yīng)優(yōu)選最佳組合經(jīng)濟運行;按變電所負載變化規(guī)律,選擇變壓器運行臺數(shù)經(jīng)濟運行;常年負載波動大運行,可增設(shè)小容量的變壓器作為調(diào)節(jié),或配置兩臺不等容量的變壓器分列運行;相鄰分列運行的變壓器輕載時,可選擇共用的運行方式;設(shè)計選配、淘汰更新時,要確定變壓器經(jīng)濟運行方式和經(jīng)濟運行區(qū);調(diào)整變電所之間的負載,合理再分配達到變壓器經(jīng)濟運行;改善外部條件實現(xiàn)變壓器經(jīng)濟運行,包括提高變壓器負載側(cè)功率因數(shù)、降低運行溫度、避免變壓器超負荷運行;調(diào)整變電所之間的變壓器,改善特性達到經(jīng)濟運行;對需多級降壓的變配電所,優(yōu)先選擇大變比的變壓器或三線圈變壓器。
變壓器經(jīng)濟運行的管理節(jié)電措施包括:明確管理機構(gòu),建立考核制度;確定全面開展變壓器經(jīng)濟運行的方案;對在線變壓器運行情況進行檢測計算,完善計量、建立檔案;各變電所要標(biāo)明變壓器經(jīng)濟運行方式和運行區(qū)域圖表;各變電所要建立變壓器經(jīng)濟運行技術(shù)檔案和運行紀(jì)錄,每半年進行一次經(jīng)濟運行分析,并將結(jié)果存檔;當(dāng)用電量發(fā)生大的變化,變壓器臺數(shù)、容量發(fā)生變化時,應(yīng)重新校驗變壓器經(jīng)濟運行數(shù)據(jù);考核全年經(jīng)濟運行時間不得少于全部運行時間的80%。
招式三:電機系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)
鋼鐵企業(yè)電機的應(yīng)用非常廣泛,其電機耗電量占總耗電量的60%~70%,節(jié)能潛力很大。
電機系統(tǒng)能效提升的主要措施包括:一是更新淘汰低效電動機及高耗電設(shè)備,推廣高效節(jié)能電動機、稀土永磁電動機,高效風(fēng)機、泵、壓縮機,高效傳動系統(tǒng)等。二是提高電機系統(tǒng)效率,推廣變頻調(diào)速、永磁調(diào)速等先進電機調(diào)速技術(shù),改善風(fēng)機、泵類電機系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式,逐步淘汰閘板、閥門等機械節(jié)流調(diào)節(jié)方式,合理匹配電機系統(tǒng),消除“大馬拉小車”現(xiàn)象。三是以先進的電力電子技術(shù)傳動方式改造傳統(tǒng)的機械傳動方式,如電動機智能模糊控制器,根據(jù)負載改變電動機的做功大小滿足生產(chǎn)的需要,逐步采用交流調(diào)速取代直流調(diào)速,采用高新技術(shù)改造拖動裝置等。四是優(yōu)化電機系統(tǒng)的運行和控制,推廣軟啟動裝置、無功補償裝置、計算機自動控制系統(tǒng)等,通過過程控制合理配置能量,實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟運行。
招式四:電力無功補償
工廠中產(chǎn)生電力無功的主要耗用設(shè)備是電動機和變壓器,這些負載在運行時需提供無功負荷自然功率因數(shù)很低。據(jù)統(tǒng)計,當(dāng)功率因數(shù)cosφ由0.7提高到0.9后,電能總消耗將由8%降低到5%,即可以節(jié)約總電量的3%。
利用移相電容器產(chǎn)生超前電網(wǎng)電壓90度容性電流特性,與電動機、變壓器產(chǎn)生滯后電網(wǎng)電壓90度感性電流相補償作用,在用戶線路上分別適當(dāng)并聯(lián)移相電容器,可使前端電網(wǎng)上的無功電流大大降低。原則上無功消耗應(yīng)從源頭補償,移相電容器作為一種補償設(shè)備,宜安裝在靠近用電設(shè)備的分廠、車間變電所。分廠、車間級變電站實際功率因數(shù)較低,還會使變壓器的供電能力下降。對于容量較大、運行穩(wěn)定的異步電動機應(yīng)采用就地安裝無功補償裝置的方法。而企業(yè)各總降壓變電站宜適量補充調(diào)整高壓集中補償裝置,達到電力部門規(guī)定供電入口處的功率因數(shù)要求。
當(dāng)無功補償容量達到完全補償時,cosφ=1,節(jié)電效果最大。但此時易發(fā)生過補償,反而會使節(jié)電效果降低。通過計算可以得到,功率因數(shù)值選擇在0.92~0.95時,投資最經(jīng)濟適宜。
招式五:靜止型動態(tài)無功補償(SVC)
在現(xiàn)代大型鋼鐵設(shè)備中配置有電弧爐、精煉爐、熱連軋機等會對電網(wǎng)產(chǎn)生污染的工藝設(shè)備,生產(chǎn)中將產(chǎn)生有功沖擊、高次諧波和電壓閃變,波動負荷在整個工藝過程中,其功率因數(shù)不斷變化。為了滿足功率因數(shù)補償?shù)囊螅仨毟鶕?jù)現(xiàn)狀進行系統(tǒng)分析并快速采取治理措施。
國內(nèi)某特鋼公司因資金問題,投產(chǎn)后未安裝SVC動態(tài)無功補償裝置, 導(dǎo)致系統(tǒng)的功率因數(shù)僅在0.78左右,不僅影響電網(wǎng)電能質(zhì)量,造成生產(chǎn)時電能浪費,而且每月要上交罰款近20萬元。為改變系統(tǒng)自然功率因數(shù)較低,抑制煉鋼系統(tǒng)大量的高次諧波和無功、有功沖擊負荷,該公司在變電所35KV的Ⅲ段母線上裝設(shè)SVC動態(tài)無功補償裝置。措施實施后不但降低了電能消耗,優(yōu)化了設(shè)備運行工況及控制方式,而且能進一步減少設(shè)備維護維修費用,提高設(shè)備生產(chǎn)效率;不僅免除每年上交的200多萬元罰款,而且將系統(tǒng)的功率因數(shù)從0.78提高到0.92后,年可減少電能浪費825萬千瓦時,綜合節(jié)電效益為600多萬元。
招式六:實施技術(shù)管理手段
國家現(xiàn)行兩部電價,企業(yè)電費一方面按消費電量以千瓦時為單位繳納,另一方面按每月測量出的最大一個15分鐘的平均功率,作為電力峰值功率繳納需量電費。需量電費一般為30元/千瓦左右,或按20元/千伏安繳納(地區(qū)不同單價有所不同),這對冶金企業(yè)來講是一筆較大費用。如何提高用電負荷率,降低用電最大需量,從而減少需量電費開支,是企業(yè)節(jié)電增效工作又一大課題。
目前鋼鐵企業(yè)日平均負荷率普遍在70%左右,《評價企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》指出,根據(jù)不同的用電情況,企業(yè)日負荷率應(yīng)不低于以下指標(biāo):連續(xù)性生產(chǎn)95%,三班制生產(chǎn)85%,二班制生產(chǎn)60%,一班制生產(chǎn)30%。年產(chǎn)能1000萬噸的鋼企日平均負荷率由70%提高到85%的指標(biāo)后,最大用電負荷將同比降低10萬千瓦以上,年減少需量電費開支3600萬元,同時還可提高現(xiàn)有供電系統(tǒng)的供電能力,減少企業(yè)發(fā)展新建變電站的投資。
為減少需量用電,鋼鐵企業(yè)應(yīng)做到錯峰、避峰調(diào)控;加強電力調(diào)度管理手段,推行全廠供配電系統(tǒng)數(shù)字化管理,需量控制標(biāo)準(zhǔn)化、定量化管理,根據(jù)用電負荷情況曲線合理安排生產(chǎn),進一步通過技術(shù)移荷將各時段最大峰值負荷拉平降低,實現(xiàn)用電需量最小化。
招式七:企業(yè)供配電系統(tǒng)優(yōu)化
以年產(chǎn)1000萬噸的鋼鐵企業(yè)為例,一般有功最大負荷在820兆瓦左右,若變壓器的負載率控制在65%~70%經(jīng)濟運行范圍,功率因數(shù)補償?shù)酱笥?.92,一次配電變壓器配置總?cè)萘繎?yīng)在1350兆伏安左右。目前企業(yè)為保證供電安全,一次配電變壓器容量配置較高,保守在1500兆伏安以上。若合理調(diào)整負荷、提高變壓器利用率,僅減少變壓器自身損耗可節(jié)電2000千瓦,全年節(jié)約電能1600萬千瓦時,經(jīng)濟效益約800萬元。
2012年全國粗鋼產(chǎn)量超7億噸,有相當(dāng)多鋼鐵企業(yè)存在此類問題,估算減少變壓器損耗則可節(jié)電10萬千瓦,全年節(jié)約電能大于7.5億千瓦時,同時降低企業(yè)對社會的電力需求,減少需量電費支出。更進一步地講,企業(yè)從受電端到用電端需要2次~4次變壓過程,運行的變壓器數(shù)量多、容量大,電能損耗占總用電量的2%~6%。將企業(yè)2次~4次降壓變壓器總?cè)萘恳策M行合理控制,選用節(jié)能變壓器并且提高效率,將會獲得更大的經(jīng)濟效益。
招式八:綠色照明
照明節(jié)電不是降低照度,而是利用先進的照明技術(shù),采用高效節(jié)能光源和燈具。節(jié)能燈由于節(jié)電綜合效果顯著被世界綠色組織稱之為綠色照明。
在以三基色節(jié)能燈、半導(dǎo)體LED燈、金屬鹵化物燈、鏑燈、鈧鈉燈和高顯鈉燈為代表的第三代新光源問世以前,在車間的高大主廠房主要采用白熾燈、高壓汞燈,發(fā)光效率低,光色差,耗能多。節(jié)能電光源與白熾燈、汞燈、鈉燈相比,節(jié)電率高、顯色指數(shù)高、壽命長、無頻閃、無自熄、溫度低,具有很高的經(jīng)濟效益、社會效益,對保護工人視力、穩(wěn)定作業(yè)場所亮度、減少維護工作量也起到一定的作用,并可根據(jù)現(xiàn)場要求分別選用分體式或連體式,推廣價值高。
據(jù)介紹,寶鋼通過對廠區(qū)主干道路實施照明節(jié)電措施,年可節(jié)電180萬千瓦時;通過對生產(chǎn)區(qū)室內(nèi)外照明回路實行節(jié)電措施,年可節(jié)電660萬千瓦時;推進實施主工序生產(chǎn)廠房綠色照明工程,預(yù)計可節(jié)電1300萬千瓦時。
招式九:完善余熱余能自發(fā)電
當(dāng)前全國主要鋼鐵企業(yè)平均自發(fā)電比例約34%,最大發(fā)電能力約為1800萬千瓦,年發(fā)電量1100億千瓦時,對提高企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來明顯效果。目前,鋼鐵企業(yè)利用余熱余能自發(fā)電,仍有完善的空間。
發(fā)揮燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠的效率。國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)已建成近20臺燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組,但國內(nèi)僅寶鋼150兆瓦和武鋼150兆瓦燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機組在發(fā)電的同時外供蒸汽,為真正意義上的熱電聯(lián)產(chǎn),其余企業(yè)機組均僅用于發(fā)電,這大大降低了能源的熱電轉(zhuǎn)換效率。
重視低品位的余熱資源轉(zhuǎn)換電能??梢灾苯訉⒌推肺坏牟煌N類的余熱余能轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一形式的余熱蒸汽再轉(zhuǎn)換成電能,建立分布式發(fā)電站,實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)低品位余熱余能就近回收、就近輸送、就近使用,具有能源輸送效率高、耦合匹配率高的特點。不僅建廠投資成本低,而且經(jīng)濟效益顯著。






