洗涤剂行业通用节电技术及其发展趋势

王利民

（山东丽波日化股份有限公司，山东潍坊，261031）

洗涤剂行业通用节电技术及其发展趋势

王利民

（山东丽波日化股份有限公司，山东潍坊，261031）

本文主要对洗涤剂行业通用的节电技术进行了概述，阐述了这些节电技术的原理和使用场所，指出了该技术未来的发展趋势。

洗涤剂行业；节电技术；发展趋势

概述

2016年3月国家发布了《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》，其中指出“实施全民节能行动计划，全面推进工业、建筑、交通运输、公共机构等领域节能，实施锅炉（窑炉）、照明、电机系统升级改造及余热暖民等重点工程。大力开发、推广节能技术和产品，开展重大技术示范”。这对重点领域“十三五”期间节能减排提出了新的明确的要求。洗涤剂行业作为轻工业领域的一个重要分支，在“十二五”取得可喜成绩基础上，进一步做好“十三五”的节能减排工作，对整个行业发展起着重要作用。众所周知，洗涤剂产品目前最常见的是固体和液体两大类，膏状的产品相对较少。在各类洗涤剂的生产过程中，主要能耗除了洗衣粉的喷雾干燥工序需要较多的燃料消耗外，其次的就是各类用电设备的电耗。在单位产品燃料消耗存在理论极限的情况下，如何降低其电耗就显得格外重要了。为此，本文重点阐述适用于本行业的通用节电技术及其未来发展的趋势。

1 变配电系统优化设计减少线损

我国现有电力系统中，35kV及以上电压等级输变电系统主要担负着远距离传输电能的作用，而l0kV及380/220V电压等级则是配电系统的主体，与企业关系最为密切。输电过程中，在线路上会产生电能损耗，这个损耗与输电距离和电流的平方均成正比，而与导线截面积成反比，距离越远、电流越大、导线越细，输电损耗就越多。因此，要减少厂内输电损耗，变配电室的位置就应尽可能地接近生产车间的用电负荷中心，如果厂区较大或者生产车间较多，可根据不同车间或者不同生产线的装机容量分别设置几个变配电室，以缩短供电半径。外线供电到各变配电室的电压应采用高压传输，降低输电线路的电流，并按经济电流密度选择合适导线截面，最大限度地减少输电线路损耗。

2 减少变压器系统的电能损耗

在变配电系统中，最主要的电能转换设备就是变压器。生产企业应根据用电特点选择高能效的变压器，并采用灵活的接线方式，随各变压器的负载率及时进行负荷调整，以确保变压器运行在最佳负载状态。合理确定变压器的容量和负载与降低电能损耗有密切关系。变压器的三相负载也应力求平衡，不平衡运行会降低出力，也会增加损耗。还应减少变压的级数，变压级数越多，变压器系统自身的损耗就越高。有多台变压器共用时，合理分配变压器的负载也很重要，如果分配不当，重载有功损耗加大，轻载无功损耗也加大，功率因数变差，都会增加变压器本身的电耗。不同型号的变压器其能效不同，原来大部分企业所用的S7、S8、S9等系列的油浸式变压器和SCB8、SG(B)8等系列的干式变压器，均已被国家列入高耗能落后机电设备淘汰目录，因此企业应按规定时间进行淘汰，更新采用节能型的变压器，推荐采用高能效的非晶合金变压器，其空载损耗仅为S9系列的25%～30%。

3 对功率因数进行合理补偿

功率因数是有功功率与视在功率的比值。提高功率因数会提高电气设备的效率，减少电力系统线损、线路压降、电费支出等。供配电技术中的无功补偿与节能降耗关系密切，绝大多数工业企业用电设备属感性负荷，运行时会吸收大量无功功率，降低系统电压和功率因数，增加线路损耗、降低供电能力。而在洗涤剂生产企业中，一些大型变负荷的电动设备多数为变频控制，使用的变频器为非线性负载，会产生大量谐波电流，造成电网及配电系统不稳定。为解决供配电存在的隐患，在供配电系统用无功补偿技术是常用的措施，以提高供配电质量，确保生产顺利进行。功率因数的无功人工补偿，采用集中和分散相结合、高压和低压相结合的补偿方式是高效用电、节能降耗的有效方法。根据《评价企业合理用电技术导则》标准规定，企业在最大负荷时补偿后的功率因数不应低于0.90，但低负荷时也应调整无功补偿设备的容量，不得过补偿。在过补偿的情况下，系统中出现容性的无功电流，也会使系统的损耗加大。

4 合理调整企业生产负荷率

调整企业用电设备的工作状态，合理分配与平衡负荷，使企业用电均衡化，提高企业整体负荷率，能在一定程度上减少电能的浪费。根据不同的用电情况，国家标准规定的负荷率不应低于下列指标：连续性生产95%，三班生产85%，两班生产60%，一班生产30%。企业的负荷率太低，意味着“大马拉小车”，不利于节能。因此，需要调整生产班次，均衡用电负荷，减少电网高峰时段的用电，增加电网低谷时段的用电，从而提高用电负荷率，相对的降低电能消耗。此外，恰当选择电机容量，减少电机无功消耗，防止”大马拉小车”，避免电机或设备空载运行等，也能达到均衡生产、节约用电的目的。

5 电能转化为机械能的合理化

电机在电能转化为机械能的过程中，起着举足轻重的作用，它是洗涤剂工业当中不可或缺的一个重要设备。其工作原理是：依照物理学上的电磁感应定律来实现电能的转换；利用电能来产生转矩，然后为各种机械设备提供动力源。电机在实现电能到机械能转换过程中，自身也有能量损耗，因此，现有企业应根据国家高耗能落后机电设备淘汰目录和国家节能机电设备推荐目录，及时淘汰在用的Y、Y2、Y3、YB、YB2、YBF、YBK等系列的（含隔爆型）三相异步低压电机和JS、JK等系列的三相异步高压电机；而更新选用YX3、YB3、YE3、YJ3、YX3E、YBX3、YB3E、TCA、JM4等系列的三相异步低压电机和GX、YX2、YB2、YB3、YKS、YJS、YL、YBX、YLKK等系列的三相异步高压电机。对恒负载连续运行的功率在250kW及以上的，宜采用同步电机；而对功率在200kW及以上的，宜采用高压电机；除了特别负载需要，一般不应采用直流电机，从而减少电机自身的电耗。

6 合理采用变频节电技术

变频调速技术，是一种以改变电机频率和改变电压来达到电机调速目的技术。目前，无论哪种机械调速，都是通过电机和传动装置来实现的。洗涤剂生产企业有很多变负荷的用电设备，如洗衣粉生产用的高压泵、配料罐搅拌机、热风炉鼓引风机、塔顶尾气及基粉气提风机；液体洗涤剂配料罐搅拌机，净化灌装间空调机，包装塑料瓶（桶）用的挤出机、注塑机；磺化车间用的离心风机、罗茨风机、制冷机、磺化器的循环水泵；空压站的空压机，循环冷却水系统用的离心泵；污水处理用的罗茨风机、离心泵；锅炉用的鼓引风机、给水泵，等等。对这些设备中变负荷的，均可采用变频节电技术，不仅会大大减少设备电耗，而且会有利于稳定操作。但需要注意的是，变频节电技术只适用于变负荷的电动设备，不变负荷的电动设备用上也不节电，而且变频器本身运行时还需要耗电；此外，当频率降低到一定程度时，由于电机转速过慢，本身配套的冷却风扇冷却效果会降低，可能会造成电机过热烧坏，这时需要另行安装独立的电机冷却风扇。

7 “空载降压”节能技术

在洗涤剂企业生产中，电机运行的整个过程，大部分时间都没有实现满载运行，但此时的电压却始终处在一个极高的状态之下。这样一来，不仅会让整个系统陷入超负荷的状态，还会浪费掉更多的电能。为了有效改善这一现象，可将“空载降压”节能技术应用到电机及其系统当中来。“空载降压”节能技术的原理是：当电机出现轻载或者是空载的时候，按照电机的实际运行情况对电压进行适当的调整，与此同时，锭子铁所消耗的电量也会随着电压的改变而做出相应的改变，这可从很大程度上减少锭子铁的电能损耗，达到节电的目的。

8 有条件的使用蒸汽透平驱动技术

目前，从全国洗涤剂行业来看，生产中需要的蒸汽，有的是自备锅炉供给的，有的是没有自备锅炉而采用外来蒸汽供给的。不管何种情况，如果锅炉的蒸汽压力足够，对水泵、风机、空压机等通用的电动设备改用蒸汽透平驱动，则会大幅度减少这些设备的用电量，也会提高能源利用效率，这不仅能够节电，而且会做到蒸汽的梯级利用，显著降低生产成本。

9 采用节能型照明电器

据统计，工业发达国家中照明用电约占总用电量的10%以上。随着洗涤剂工厂生产条件的不断改善和办公生活及仓储场所对照明要求的逐步提高，照明用电比例逐年递增。在充分利用自然光的前提下，根据工厂建筑布局和照明场所，合理选择照明方式、选用节能光源类型是照明节电的有效方法。如1只20W电子节能灯的光通量相当于1只100W白炽灯的光通量。推广高效节能电光源，以电子镇流器取代电感镇流器；电子调光器、延时开关、光控开关、声控开关、感应式开关取代跷板式开关应用于相关场所，将大幅降低照明能耗和线损。因此，对工厂区域的照明应优先选用光效高、显色性好的光源，以及配光合理、安全高效的灯具（如LED），有条件的可采用太阳能照明灯具，可大大减少照明用电量。

10 采用合适的节电器

美国国家电力研究所（EPRI）的研究表明：60%的交流电动机是在其设计额定负荷的55%或更低状态下运行。在此状态下，电机消耗的电能中有相当部分是以发热、铁损、噪音与振动等形式浪费掉了。若在电机与电网之间加上一能量管理控制器----电机相控节能器，通过实时检测电机运行的电压和电流及其相位角的大小，判断电机所处运行负荷和效率状态，保证电机的输出转矩与负荷需求精确匹配，实现“所供即所需”的柔性化能量管理模式。采用相控技术的电机节电器在设计上完全不同于传统的变频调速节能技术，它采用了电流电压矢量传感动态监控独特控制技术，不改变电机原有的一切运行特性，从而避免了变频器因调低速度而导致生产效率下降的弊端，填补了变频器所不能及的空白。适用于经常处于轻载或变负载运行且不需要调速的交流电机软启动及节电控制，如皮带输送机、斗提机等。此外，还有专门用于空调和照明系统的节电器，在实际应用中的节电效果也很明显。

11 循环冷却水系统的改造

比较早的洗涤剂生产企业中的循环冷却水系统，工艺流程一般为：冷水池----冷水泵----生产装置换热----热水池----热水泵----冷却塔----冷水池。这种工艺中，换热后的热水先进热水池，再由热水泵打到冷却塔进行冷却后，水流回冷水池。而现在一般采用的工艺是：冷水池----冷水泵----生产装置换热----冷却塔----冷水池。这种工艺中，取消了热水池和热水泵，而是采用热水直接带压回水进入冷却塔，冷却后流回冷水池进行循环使用。前后对比可见，后者比前者少了热水泵和热水池，既降低了耗电，也减少了投资。此外，还可利用回水的余压直接驱动水轮机代替冷却风机电机而节电；也可采用无填料喷雾式冷却塔取代现用的有填料的冷却塔，大大减小空气通道的阻力，从而减小冷却风机的电机功率，达到节电的目的。

12 选用高效的机械传动方式

洗涤剂生产厂中，最常见的机械传动方式有：皮带传动、齿轮传动、链条传动、联轴器传动、轴传动、蜗轮蜗杆传动、电磁离合器传动、液压传动等。每种传动因连接方式的不同而效率不同，在满足使用条件的情况下，选择效率高的传动形式，在同样电机功率下，完成同样的生产任务，所消耗的电能会更少，也就是说高效的机械传动有利于节电。根据使用情况，传动效率高低依次为：直接传动＞联轴器＞齿轮＞链条＞三角皮带＞平皮带＞蜗轮蜗杆＞电磁离合器。可见，直接传动的效率高，间接传动的效率较低，且传动级数越多效率会越低，效率低意味着电耗高。

13 管理措施节电

目前用的电力多数是燃煤火力发电机组产生的，其次是水电和风电，再次是核电。电能广泛消耗在各种用电设备中，做好用电设备的管理工作，提高操作水平，加强用电指标考核，对企业节约用电有着重要意义。具体措施包括：企业内部大力宣传节约用电；按照GB17167-2006做好电能计量工作；对生产车间或班组实行用电定额考核制度，节奖超罚；做好用电设备的日常管理，对高耗电的落后机电设备尽快淘汰，更新选用国家推荐的高能效用电设备；洗涤剂的浓缩化；合理调配生产负荷或开停车时间，做好峰平谷的用电；根据PDCA循环法则做好长期的节电管理工作，等等。

14 节电技术的未来发展趋势

14.1 太阳能光伏发电技术的利用

太阳能是我国总储量最为丰富的可再生能源，我国陆地每年接受的太阳能辐射能理论估计值为1.47×108亿千瓦时，是我国继水电、风电之后最具规模化、产业化发展潜力的可再生能源。从使用的角度看，分布式光伏发电有许多优点，太阳能也是可利用的最清洁的能源。但太阳能光伏发电装置的安装需要比较宽阔的地面或楼面或房顶，且光照时间尽可能的长，作为洗涤剂生产厂的磺化车间、包装车间、仓库等建筑物的房顶是最适合建设的，具有条件的企业完全可以考虑。此外，厂区道路和车间及仓库的照明装置，也可以改用太阳能照明灯具。太阳能光伏发电技术的应用会减少企业购自电网的用电量，并且国家还有相应的优惠政策，有条件的企业不妨一试。

14.2 空气悬浮鼓风机和磁悬浮鼓风机

空气悬浮和磁悬浮离心鼓风机是一种全新概念的风机，它采用“超高速直联电机”、“空气悬浮或磁悬浮轴承”和“高精度单级离心式叶轮”三大核心高端科技，开创了高效率、高性能、低噪音、低能耗风机的新纪元，是采用航空涡轮机械设计经验而潜心研制的新一代高科技民用产品。它摒弃了传统风机的传动形式，采用叶轮和电机直连，启动后转动部分呈悬浮状态，基本消除了相对摩擦，大大提升了产品的工艺性能及运行可靠性，避免了噪音和振动，减少了润滑油等对环境造成的污染，减轻了设备维护工作量，节约了设备运行和维护成本。该类设备适用于取代锅炉（或热风炉）鼓风机、磺化车间罗茨风机、污水处理用的曝气风机、固体原料稀相气力输送用的罗茨风机等风压相对较高的风机，可大幅度降低这些设备的电耗。据报道，比普通鼓风机可节电25～40%。

14.3 新型节电器

诺比勒节电保护器采用最先进的高科技瞬变抑制技术，能够更有效地滤除配电网中的瞬变、浪涌、谐波，减少由于电网质量引起的用电设备无功损耗，提高整个用电系统的电能使用效率，并可保护末端设备不受雷电、瞬流、浪涌、谐波干扰或损坏，具有节电和安全保护双重功效。它通过降低谐波和瞬流带来的畸变功耗以及由于瞬变使电感性负载电流损失和温度升高而造成的大量铜损、铁损，同时通过抑制瞬流可以有效地防止接触电阻的增大而带来的能量损耗，达到节电的目的。特别适用于负荷变动较大或使用变频器较多的车间或供电支路上，如洗衣粉生产线、包装生产线、液洗生产线，皂类生产线、塑料瓶/桶吹制、机加工、空压站、锅炉房等车间，节电率一般可达10～25%。

14.4 开关磁阻电机

开关磁阻电动机(Switched Reluctance Drive : SRD)是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。 英、美等经济发达国家对开关磁阻电动机调速系统的研究起步较早，并已取得显著效果，产品功率等级从数W直到数百kW。我国对此研究与试制起步较晚，现已取得了从基础理论到设计制造技术多方面的成果与进展，但产业化及应用性研究工作相对滞后。该电机可广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域，在洗涤剂工厂特别适用于那些需要重载起动和较长时间低速重载运行的机械设备，如料浆高压泵、配料罐、拌料机、吹塑/注塑机、皂类挤出机、螺旋输送机、厂内电瓶运输车等。由于它起动转矩大，起动电流低，同样情况下，比现在用的普通电机更节电。作为一种新型调速驱动系统，开关磁阻电机以其结构简单、低成本、高效率、优良的调速性能和灵活的可控性，愈来愈得到人们的认可和应用。将会成为交流电机调速系统、直流电机调速系统和无刷直流电机调速系统的强有力竞争者。

12.5 节能型用电设备的推广应用

为了落实国家“节能减排”的一系列方针政策，到目前为止，工信部已经发布了《高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录》（第一至四批）和《节能机电设备（产品）推荐目录》（第一至六批），企业应按照国家规定限时淘汰在用的高耗能落后机电设备，而优先选用国家推荐的节能型机电设备，做到从源头上节约用电。

相信随着科技的发展，新的节电技术或高效的用电设备会不断出现，节约用电会成为全社会的共识，也会成为每个生产企业永恒的主题之一。

The General Electricity-saving Technology of Detergent Industry and Its Development Trend

Wang Limin
(Shandong Libo Daily Chemical Co., Ltd., Weifang 261031, Shandong, China)

The paper mainly reviews the electricityy-saving technology generally applied in the detergent industry, discusses the principle and application of the electricity-saving technology, and points out the development trend of the technology.

detergent industry; electricity-saving technology; development trend

TQ649；F273

A

1672-2701（2017）-07-50-06