[word格式] 降低化纤企业单位GDP电耗的探点

[word格式] 降低化纤企业单位GDP电耗的探点 降低化纤企业单位GDP电耗的探点 TechhnlquesIanufacture 降低化纤企业单位GDP电耗的探讨 范永安 (浙江美丝邦化纤有限公司,浙江萧山311243) 生产技术 摘要:降低企业单位GDP电耗,是化纤企业降低成本,提高竞争力的重要手段.通过从整个系统设 备的布局,配电,用电负荷计算,空调余热余冷的利用,公用工程设备的配置以及控制方式,系统 的保温等6个方面分析论证,认为应在项目设计时就把降耗的理念融入进去,提高变压器,水泵,风 机,空压机,冷冻机的使用效率,可以减少设备运行的能耗以及投资,实现经济运行. 关键词:GDP电耗;化纤;节电 中图分类号:TI(Q340.9文献标识码:B文章编号:1001-7054(2008)10-0031—05 化纤行业竞争非常激烈,目前各家所采用的 设备基本一样,特别是锦纶6行业(POY,HOY 的设备大多是德国Barmag公司的,FDY设备是日 本TMT公司的),企业间的竞争,主要是质量和成 本的竞争.许多化纤企业的负责人,大部分是在包 装材料以及纸管回收上做减少成本的文章,而电力 消耗方面由于专业性较强,致使很少有企业的负责 人关注自己企业的变压器,水泵,风机,空压机, 冷冻机的使用效率(基本上每个企业都有巨大的潜 力可以挖掘).一般企业规模越大,通过合理的配 置,节能的空间也越大,产品的成本就越低,企业 的竞争力就越强! 造成化纤企业单位GDP电耗过高的原因主要 有三个方面:第一,目前企业新上或技改的项目负 责人大多没有经过专业培训,懂工艺技术的大多不 懂节能,懂节能的又不懂工艺技术;第二,国家对 电力设计单位,工程公司(项目工程总承包)为企 业设计出来的没有起到审核和监督的作用(设 计出来的方案是否节能,投资成本是否最少,与设 计单位没有利益关系,所有成本都是由企业买单); 第三,化纤行业大部分设备都是电加热的方式,国 收稿日期:2008-06—23修回日期:2008—08—15 作者简介:范永安(1964,).男,工程师,长期从事化纤设备与电 气的管理和技术工作,从1993年起参与筹建过两次涤纶项目,四次 锦纶项目. 家能源部门对电方?热设备的保温没有制定相关规定 (即使有也没有执行到位,监督不力),从目前睛况 来看,这个方面的管理和监督存在真空现象. 本文通过对化纤通用设备的合理配置进行探 讨,以期为化纤企业降低电耗提供思路,为新上化 纤企业提供设计借鉴. 1整个系统设备的布局 化纤企业在新上项目时,没备的整体布局相 当重要,也是最能体现节约能耗的地方.在设计 时,空压机房尽量布置在纺丝车间或者附近(加弹 机车间相对用气量较低),冷冻机应靠近空调间旁 边,卷绕的排油烟风机和油雾抽吸风机放在卷绕机 背后与主管直接相连节能效果最好.总之,辅助设 备离主机越近越好,管道越短压损就越小,节能效 果越明显! 义乌有一家大型化纤企业,将10台离心排油 烟风机放在三楼(卷绕系统在一楼),从一楼到三 楼的风机进口的管道有多处弯头,从三楼风机的出 口管道到四楼楼顶排放又是很长的距离,压损非常 大,造成抽油烟效果非常差.由于车间现场油烟, 油雾比较大,风机电机功率从15kW换成18-5kW, 最后又要换成22kW.如果将排油烟风机放在一楼 排放,每条线(32位)至少节约5kW的电耗,10条 合成纤维SFC2008No.1O31 生产技术 Techni~anufacture 大线就节约50kW,运行一年可节电50x24x31× 12=44.6万度.同样也是这家企业,其日本TMT公 司的FDY生产设备,将油雾抽吸和分离系统放在 二楼,从一楼到二楼的油雾抽吸风机进口的管道有 多处弯头,从二楼油雾抽吸风机出口管道到四楼楼 顶排放又有多处弯头,压损太大,使5.5kW的油 雾抽吸风机根本不起什么作用.开车半年,油雾分 离器只排出很少量的油.由于这种错误造成三种后 果:第一,从油雾发生器喷出来的油雾进入机器轴 承后,由于吸力小,大部分排到空气中,造成卷绕 间油雾多,空气混浊;第二,喷到机器轴承里的油 雾由于没有及时被吸走,除去排到空气里的那部分, 还有—部分残油留在轴承里,长丝企业中的机器轴承 运转的速度都在2万r/min以上,时间一长,残留在 轴承里的油就容易结垢,造成轴承使用寿命缩短,增 加运行成本;第三,如果1O条大线全部是FDY, 1O台5.5kW的风饥—年浪费的电能将是巨大的. 2配电设计 企业的外部供电为35kV进线时,是采用35/ 10/0.4kV还是采用35/0.4kV变压供电方式,目前 国家电力部门没有专门规定.但是,化纤企业与一 些山区和农村用电形式不同,变压器是放在靠近设 备的附近,所以采用35/0.4kV直配供电方式既节 省投资,又减少运行成本. 同样用是20000kVA容量的变电所,在金华 和江苏的供电局设计都是采用35/0.4kV,无所用 变;而萧山供电局的设计是采用35/10/0.4kV供电 方式,带所用变(因35kV所变最小为50kVA, 对于微型所来说显然是个浪费).金华采用直配供 电方式,比萧山的二级变电方式,每年节约用电 84万度,减少投资成本约230万元左右(从35kV 变成10kV容量为20000kVA的变压器,每小时 自身耗电为95kwh,一年为84万度电;采用直变 的35kV变电所,只需要一层平房摆放35kV开关 就可以满足要求,而采用二级变电的35kV变电 所,则需要三层楼房,一层摆放35kV/10kV的变压 器,二层摆放10kV系统的开关,三层摆放35kV 系统开关,增加的建筑及设备投资约230万元). 做为用户肯定希望采用运行成本低,投资少的方 案,但是目前用户只能按照地方电力设计部门设计 32合成纤维SFC2008No.10 出来的方案做!萧山地区还有不少化纤企业正在新 建35kV变电所.政府部门或者电力部门应该出面 监督,论证哪一种方案最节能,最经济,然后在电 力部门推广.在当前能源匮乏的时期,节能方案的 推广刻不容缓! 现场变压器在配置时,根据使用性质不同,分 为纺丝车间用,加弹车间用以及公用工程用,每个 部门的变压器之间要有联络开关.在配置公用工程 的变压器时,应尽量将冷冻机和冷冻水循环泵以及 冷却水循环泵(季节性设备)放在一台(组)变压 器上,与其它变压器之间要有联络开关;在冬季 11月份,春季4月份,将拖带冷冻机的变压器可以 部分和完全停运以及报停,以达到节能和节省固定 电费的目的1 3用电负荷计算 化纤项目的用电负荷计算都是由工程公司提 供的,一般工程公司计算的余量比较大,因此,新 上项目时一定要聘请有实际工作经验的工程师来计 算.特别要注意企业的最后一次(设备已经摆满, 不再继续上项目)用电增容以及空压机和冷冻机设 备的增容,对降低企业单位GDP电耗尤为重要! 义乌一家化纤企业在最后一次项目实施时, 以空压机和冷冻机同时达到最大负载为条件,来计 算用电增容.此项目本来只需增加2台2000kVA的 变压器就可以满足要求,结果是增加了2台2500kVA 的变压器,多出1000kVA的余量来,固定电费一 项每年多交24万元,加上变压器自身能耗,长期 运行将给企业带来严重的电能损耗.其实,这种最 大负载情况一般是不可能出现的,只有在夏季最热 的时候,所有设备全部满载,而且前后纺所有带有 网络的设备全部投入使用.如果真的遇到此种情 况,企业可在安排HOY和DTY(带网络)品种生 产时,避开夏季用电最高峰季节.以每年多增加 24万元固定电费换取保证几乎不可能出现的理论 用电高峰,是不计成本的思维. 纺丝车间的用电负荷计算,只要从四个方面 考虑,基本能够确保变压器效率在85%左右;第 一 ,基本上所有马达驱动都是由变频来控制调节 的,与马达在工频运转的情况下计算负荷相差很 大;第二,螺杆挤压机正常工艺开车时,联苯锅炉 以及螺杆部加热已经达到工艺设定温度,加热部分 此刻已经处于调节状态;第三,几十条螺杆不可能 同时开车,所有设备不可能同时在高限的工艺速 度;第四,卷绕卡盘驱动不可能同时都在满卷状 态,随着卷装的变化,电流在逐渐增加.计算负荷 越精确,变压器的效率就越高,企业每月的固定电 费就越少,变压器自身能耗也就越少. 2008年萧山一家化纤企业,新上288位锦纶6 项目,先上144位(FDY),接着再上144位.由 于原企业的电器人员缺乏经验,将纺丝车间288位用 电(不包括公用工程设备),配置了8台1600kVA 变压器.实际上此288位的纺丝车间,配置3台 2500kVA变压器就能完全满足生产需要,两者相 差5300kVA的容量.如果不改变设计,企业每年 要增加成本100万元以上(固定电费加变压器自身 耗能) 4空调余热,余冷的利用 现在大部分化纤企业在空调设计时,一般都 注意风机和水泵马达采用变频驱动以利节能,却忽 略了对车间内的余热,余冷进行充分利用.针对化 纤行业的工艺流程,在侧吹风楼面,增加一排回风 管道,在夏季的时候打开此回风管道的风阀(冬季 关闭),可将侧吹风的余冷利用起来(锦纶行业对 温度要求特别高,一般侧吹风的温度设定在l8,22 ?).在螺杆挤压机楼面,增加一排回风管道,利 用螺杆挤压机和熔体管道散发的热量,在冬季的时 候打开此回风管道的风阀(夏季关闭),又可以将 余热利用起来.目前,许多化纤厂家的工业空凋的 回风风机都采用轴流风机.轴流风机的压头比较 小,使用两年后,由于回风窗的油腻及毛绒清除不 彻底,会影响回风效果.如果采用离心风机,虽然 投资成本上有所增加,但利用余热,余冷的效果明 显优于轴流风机,运行成本大大降低. 另外,目前的空调风管大多数采用无机玻璃 钢风管和酚醛复合风管,风管制作就在施工现场. 无机玻璃钢通风管是由复合铝箔和离心玻璃纤维制 成的,由外向内共有4层,每层都有不同的工艺要 求.由于买方在制作现场缺乏监督,制作方经常偷 工减料,风管的制作质量很难得到保证.使用风量 达到300万m3/h的企业,这个环节把握得好(关 Technlq”奎i帕nufacture生产技术 键是风管制作的质量),空调系统将节约很大的能 源.酚醛复合风管的导热系数为0.016--0.036W/m?K, 在目前同类风管中属于导热系数较小的,如果在价 格上没有太大的差距,空调的风管应该采用导热系 数小的材料,可以降低运行成本. 5公用工程设备的配置和控制方式 5.1空压机 在配置空压机时,首先要考虑整个系统具有 调节功能,这是系统节能的关键.一般仪表和吸枪 的用气,各采用一台螺杆式变频空压机进行调节, 针对仪表和吸枪两路压缩空气不同的使用性质,采 取不同的配置方式,配置多大功率的变频空压机相 当重要.规模大的项目,不能采用多台同规格空压 机并列运行的方式,而应该采用多台并联大小搭 配,其中一台变频空压机作为调节,节能效果最 佳.如果用一台离心空压机(10kV)来替代多台 螺杆空压机(总容量不变),节电巨大. 在订购变频空压机时,要确定变频器必须是 真正电流矢量控制变频器,其特点是低频启动力矩 大,运行电流小(同样负载时与V/F控制的变频器 比).空压机控制器的控制设计应该有下限频率运 行时问,休眠和休眠唤醒等功能,其特点是更节 能,没有长时间最低频率运行过程.同样是采用变 频空压机,如果没有自动休眠和休眠唤醒功能,两 者运行成本就相差很大.所以在技术交流时,一定 要让有经验的技术人员参与,对企业的运行成本至 关重要! 空压机在实际运行当中,要注意四个方面:第 一 ,当空压机出口压力远大于用气设备的使用压力 时,会造成能量损失.因此,应按用气设备的使用 压力适当调整空压机的出口压力,既满足了使用需 求,又可降低空压机的负荷,减少不必要的损失, 节省电能.因为每降低设定压力0.1MPa,可以增 加排气量8%,可节能约5%一7%.第二,尽量减 少前后压损,过滤器密度只要满足工艺要求就可以 了,有的化纤企业网络喷嘴压缩空气末端采用 0.01m过滤器,压损巨大,且造成能源浪费.因 为每下降13.8kPa压力降将造成1%空压耗能损 失.第三,进风温度越高,空压机制气效率就越 低,电耗就越高.特别在夏季高温季节,进气口应 合成纤维SFC2008No.1033 生产技术 TeCh.ii删ture 采取遮阳措施,尽量降低空压机进气温度.空压机 房应该避免建在靠近西晒太阳那一面,空压机进气 温度每增加10?,实际排气量减少2%,4%.第 四,空压机组无集中控制单元的,应避免空压机在 空载状态下长时间运行.一般螺杆式空压机空载时 耗电40%,离心式空压机空载时耗电50%,70%. 5.2冷冻机 浙江地区由于原煤价格高,基本不采用溴化 锂冷冻机,一般都采用螺杆和离心式两种机型冷冻 机.在配置冷冻机时,采用大容量高压(10kv) 离心式冷冻机,同时整个系统带有调节功能的,这 是系统节能的关键.变频冷冻机组(大容量)在制 冷行业方面的应用,还没有普及,目前只有约克离 心变频机组在市场上推广.在系统设计时不能采用 多台同等功率的冷冻机并列运行的方式,而应该采 取大小配置的原则,其中一台(变频)冷冻机作为 调节作用,这样系统节能效果最好.对于多机系 统,并优先运行带变频的机组,由于可以长时间处 在较高负荷,回收期限会更短!鉴于用户对冷冻机 变频化的成熟度考虑,以及价格,产生谐波等原 因,目前推广起来还是有一定的难度,除非政府补 贴.如果冷冻机机组不采用变频进行调节,应该采 用一台多机头的冷冻机来作为系统调节. 在订购冷冻机时,变频螺杆式冷水机组由于 排气压力不随外界条件变化,在相当宽的运行范围 内,冷媒流量与消耗功率成正比,与恒速时仅采用 滑阀调节一样,因此变频没有很好的节能效果.它 无法与离心式冷水机组变频获得的节能效果相比, 而且由于其复杂的控制逻辑导致变频驱动装置价格 很贵,回收期很长,不能获得很好的经济效益,因 此在设计和改造时应该加以综合考虑. 冷冻机在实际运行当中,对于离心机来讲,负 荷在100%,40%之间.随着负荷的下降,每产生 1kW冷量的耗电比满负荷时少,而负荷在10% 40%时,随着负荷的下降,每产生1kW冷量的耗 电均比满负荷时大,因此,为了”节能”,必须将 冷水机组控制在100%,40%之间运行.另外,离 心机是采用进气口导向器叶片开度的变化来调节制 冷量的大小,制冷量过小也会产生喘振现象.所以 应尽量让负荷工作在4O%以上.同一个系统中, 只有在单台机组容量负荷达到100%时,才能再开 34合成纤维SFC2008No.10 启第二台冷水机组,以确保节能. 5.3水泵,冷却塔 现在许多企业的水泵和冷却塔风机是人为地 根据冷却水温度选择开启水泵及冷却塔的台数,非 常容易造成能源浪费现象.一般冷冻机组由冷冻水 泵,冷却水泵和冷却塔组成.冷冻机组是为企业侧 吹风空调和环境空调提供冷冻水最主要的设备,它 的运行好坏,将直接关系到生产车间温度的稳定和 工艺设备的正常生产,而冷却水质量的好坏将直接 影响到冷冻机组的制冷和空压机(水冷式)的制气 效果.许多企业包括正在新上的化纤项目,对水泵 节能的认识还比较淡薄,没有认识到它节能的重要 性,与冷冻机相匹配的冷冻水泵,冷却水泵不能根 据实际需求来调整循环量,几乎长期在100%负载 下运行,电机工作效率低下,造成极大的电力浪 费.在设计时应该根据使用量的不同,每一组配置 一 台变频和多台定频水泵进行自动调节,采用变频 器配合可编程控制器(PLC)组成控制单元,其中 工艺水泵,冷却水泵,冷冻水泵均采用温度自动闭 环调节即用温度传感器对冷却水,冷冻水的水温进 行采样,并转换成电信号后送至PLC,PLC将该信 号与设定值进行比较运算后决定变频器输出频率增 减以及水泵投入退出数量,实现自动控制,即第一 台变频运行,当负荷不够时,第二台定频启动,第 一 台继续变频运行;如果负荷还不够,继续启动第 三台定频设备,实现节能目的.根据用户要求和现 场的特点,也可以采用以压差为主,温度为辅的冷 冻水变频节能控制;或者以温度为主,压差为辅的 冷冻水变频节能控制,节电率在30%,40%以上, 特别是工艺水泵24h全年运行,能给企业带来巨 大的节能空间.水泵的配置不能采用多台同规格并 列运行的方式,应该采用多台并列,大小搭配,这 是节能最基本的方法.水泵和风机是最能体现节能 的工业通用装备. 过去由于价格的原因,变频技术应用推广较 难.在变频技术,计算机自动化控制技术非常成熟 的今天,用此技术与暖通空调专业技术相结合,其 投资回收一般在6,12个月.以变频控制器使用寿 命l0年计,其净收益在10倍投资额以上.图1是 公用工程系统节能的原理图. 6系统的保温 Tech.峨cture生产技术 多 机头定频冷冻机) 图1公用T程系统节电原理图 每个企业在新上项目或者技改时,都应去了保温方面应该制定相关 规定,无论国外,国内企业 解市场上最新节能设备和材料.而大部分企业在订的产品在保温方 面达不到要求的,不容许流通到市 购化纤设备时,对联苯炉,箱体,螺杆挤压机,热场上,从而在源头上促 使单位GDP电耗的下降. 辊的外壳温度并没有具体的要求(对企业的降耗至 关重要),以上设备全部是电加热的,会造成买方 在生产中能耗增大.正规的企业在联苯管道,熔体 管道外包加工时,都要求施工方在管道保温以后的 表面温度不能超过30?(减去现场环境温度),但 很少有企业在生产运行中进行质量把关(实测温 度),有的企业甚至连这方面的要求都没有(技术 力量薄弱). 降低热损冷损的关键在于企业能否在保温材 料的质量(密度和导热系数)以及施工质量上面把 好关,很多企业都忽略这方面的工作(热损耗和冷 损耗都是隐性的),造成巨大的能源浪费(电耗). 我们国家的能源部门,对电加热设备的制造企业在 7结语 我国单位GDP的能耗是日本的7倍,美国的 6倍,甚至是印度的2.8倍.目前化纤行业单位 GDP电耗降低空间非常大,无论是空压机还是冷 冻机在配置时,采用大容量的高压(1okV)离心 机与变频机组或者螺杆机组进行科学配置(配置适 当是相当重要的),节电最明显.水泵(包括锦纶 行业单体抽吸水泵)和风机是最能体现节能的设 备,如果充分利用好变频调节的功能,一定能够达 到事半功倍的节能效果.希望此文能够给在建的化 纤项目或者准备技改的项目有所帮助. Di?lIBBi佃 aboutthePowerCoas-mnfio.ReductionofGDPinChemi~.1Fiberlllan, FANYong——an (ZhejiangMeisibangChemicalFiberCoLtd,Xiaoshan311243,Zhejiang,China) ,gJ~uract:Theanalysiswasmadeonsixsectionsofthelayoutofequipments,thedesignofthepowersup— ply,calculationofthepowerload,recoveringsurplusheatandcoldoftheairconditioningsystem,selec— tionofutilityequipmentandthecontrolstyleandtheinsulationofthesysteminchemicalfiberplant.The powerconsumptionreductionofGDP,cuttingdowncostandenhancingcompetitireabilitycouldbeeffect— edbyincreasingtheefficienciesofthetransformer,thewaterpump,thefan,theaircompressorandthe refrigeratingmachine. Keyw讪:consumptionofGDP,chemicalfiber,power-saving 合成纤维SFC2008No.1035