企业生产用电的精细化管理

2018-12-27都小平

中国氯碱 2018年12期

都小平

（河南永银化工实业有限公司，河南舞阳462400）

河南永银化工实业有限公司成立于2007 年，是一家生产烧碱、液氯、盐酸、PVC 树脂及水泥的综合性企业。由银鸽投资和永煤公司共同对原双力公司进行增资扩股设立，分新老两个厂区。老厂区位于舞阳县城张家港路中段，新厂区位于珠海路南段，建设10 万t/a 烧碱，12 万t/a 聚氯乙烯（PVC）及1 200 t/d电石渣制水泥熟料工程，于2009 年4月开工建设，2011 年6 月投运。

目前烧碱装置4 台日本旭化成电解槽满负荷运行，PVC 装置处于停产状态。为提高企业的生存能力，通过设备改造、避峰用电、改变设备运行方式等方法来降低生产成本，提高企业竞争力。

1 设备改造

该公司对所有30 kW 以上运行的设备进行排查，如果出现“大马拉小车”现象，进行更换设备或利用电厂、水泥现有变频器对其改造，排查结果及处理问题方式如下。

1.1 对-35 ℃盐水制冷机组进行整体设备更换

1.1.1 -35 ℃盐水制冷机组存在问题

（1）-35 ℃制冷机组原设计是供应PVC 装置和一次盐水膜法脱硝共同使用，由于PVC 装置停产，其单独供脱硝使用，存在俗称的“大马拉小车”现象。

（2）一次盐水膜法脱硝所需冷冻水的温度0 ℃即可满足要求，而-35 ℃制冷机组由于自身原因和避谷运行的需要，一般冷冻盐水温度控制在-15～-26 ℃，使得制冷效率低，造成脱硝供冷成本高。

（3）运行设备多，-35 ℃盐水系统需运行制冷机组、盐水输送泵、盐水储槽等设备。

1.1.2 解决方案

（1）选设备。一次盐水400 kg 膜法脱硝装置由广州新普利公司提供工艺包和成套装置。脱硝供冷可以直接采用0 ℃盐水，制冷量31 万kcal/h，制冷机组电机功率约125 kW。

（2）项目投资。0 ℃冷水机组（成套）购置费27.5 万元；乙二醇和氟利昂购置费2 万元；管道阀门购置费3 万元；电缆1 万元；其他（循环水盐水系统管道改造、机组基础、油漆保温等）0.5 万元，共计费用为34 万元。

（3）原供冷装置运行情况、数据说明。通常情况在0：00-8：00 连续运行8 h；22：00-24：00 运行1.0～2.0 h，夏季气温高-35 ℃冷冻机组在12：00-18：00运行1.0～2.0 h；-35 ℃冷冻机年平均日运行9.6 h，平均每小时用电量680 kW·h，日用电量6 528 kW·h；-35 ℃冷冻机组冷水循环泵（电机功率132 kW）全天运行，日用电量896 kW·h（电量少的原因是变频改造的结果），合计用电量为7 424 kW·h/d。

（4）新增0 ℃冷水机组日运行电量：125×0.85×24=2 550（kW·h）。

（5）数据计算参数。

年运行时间：330 d；平均电价：0.60 元/kW·h，高峰时段（8：00-12：00、18：00-22：00）0.900 57 元/kW·h；平段（12：00-18：00、22：00-24：00）0.586 03 元/kW·h；低谷时段（0：00-8：00）0.310 12 元/kW·h。

（6）0 ℃冷水机组代替-35 ℃冷冻机组改造后项目收益。

原冷冻机组日运行费用：680×0.310 12 元/kW·h×8 h+680×1.6h×0.586 03 元/kW·h＋896×0.60 元/kW·h=2 862.25（元）。

原冷冻机组年运行费用：2 862.25×330=944 542.5（元）。

0 ℃冷水机组日运行费用：2 550×0.60=1 530（元）；0 ℃冷水机组年运行费用：1530×330=504 900（元）；年降低生产成本94.45-50.49=43.96（万元）；投资回收期0.77 年。

1.2 对循环水泵、采卤泵、5 ℃水泵、热水泵、碱液循环泵进行变频改造

传统的工频运行设备，当后续系统的流量减小时，是通过关小阀门来实现的，变频设备是通过降低转速来实现的，当关小阀门时工频设备的耗用功率变化不大；变频设备的耗用功率是与转速的三次方成正比的，当后续系统流量减少时，转速会降低很多，耗用功率也会降低很多。故公司利用停产电厂现有变频器对较大设备进行改造，来降低电力成本。下面以盐矿采卤泵（额定功率400 kW）来举例说明。

永银化工盐矿采卤泵（10 kV，型号YKK-450-2电机参数：Pe=450 kW，Ie=28.6A，COS¢=0.86），存在设计容量偏大。运行时依靠阀门调节系统的流量及压力（阀门开度一般为30%～35%），兼顾电机负荷率（一般控制在额定电流Ie 的80%～85%）。电机启动、运行方式为真空断路器控制，水电阻降压启动，全压运行。在实际运行中轻载运行的时间所占的比例是非常高，满负载状态运行时间少的现实状况；流量、压力靠阀门控制，劳动强度大，精确度低，系统的稳定性差。阀前、阀后压差大，流量、扬程等不能按生产需要控制在最佳结合点处。阀门开度小，造成扬程高，浪费电能。

通过将停产热电厂闲置的630 kW 高压变频器加入至现有采卤泵动力拖动系统内，阀门开度始终处于最大开度，对采卤泵进行变频开环控制，操作人员依据生产工艺要求，进行频率调节，达到采卤泵流量、压力等调节，实现节能目的。

项目实施前后效果对比：

改造前：高压电机工频运行，运行功率约为340 kW,一天平均消耗电能8 160 kW·h（2013 年9 月统计数据）；改造后高压电机在44 Hz 运行，运行功率约为237 kW；一天平均消耗电能5 688 kW·h（2014 年2 月统计数据）；每天节约电能2 472 kW·h；每年节约电能：889 920 kW·h，按一度电0.60 元计算，年节约电费约53 万元。

循环水泵（额定功率710 kW）变频改造后，通过采取降低循环水系统压力，及时关闭停用设备冷却水、调整换热设备进出口温差等方法对循环水系统运行优化，使循环水泵运行频率有了大幅度降低，实施后经过统计，每天较原来降低电耗7 680 kW·h以上，每年为公司节约电费152 万元。5 ℃水水泵变频改造后，一年可节约电费约12 万元；碱液循环泵（额定功率45 kW）年也可节约电费约2 万元。

2 避峰用电管理

2.1 避峰用电管理的依据来源

河南省发展和改革委员会于2018 年4 月23日发布《河南省发改委关于2018 年电价调整有关事项的通知》附件2 中《河南省电网峰谷分时电价表》中变压器容量315 kVA 及以上用电、电压等级为110 kV 的企业用电价格分为3 个时段：高峰时段（8：00-12：00、18：00-22：00）0.900 57 元/kW·h；平段（12：00-18：00、22：00-24：00）0.586 03 元/kW·h；低谷时段（0：00-8：00）0.310 12 元/kW·h。峰谷时段之间的电价差异很大，高峰与低谷的差价0.590 45 元，平段与低谷的差价为0.275 91 元，如果能将所有间歇运行的设备集中到低谷时段运行，在用电总量不变的情况下，将为公司节约不少电费。

2.2 企业间歇运行设备负荷统计

对该公司所有间歇运行设备进行统计造册并对间歇运行设备的实际运行电流、功率进行测量、统计，以求全面掌握间歇运行设备的实际运行负荷，为今后的有效管控提供依据。避峰用电设备、装置执行统计表见表1。

表1 永银化工避峰用电设备、装置执行统计表

2.3 优化管控措施

永银化工公司的《避峰用电管理制度》要根据企业实际发展情况及时修订完善，确保制度的可行性。明确各单位的职责，明确此项制度的执行全由生产调度来实施完成，调度人员必须熟悉全公司的生产情况，掌握了解间歇设备运行情况，如零点班接班后，纯水装置要开机，要开深井泵补水。零点班下班之前要将盐酸罐V-708 液位打至最低，给八点、四点班生产留出储存空间，打酸时要开高纯盐酸泵P-706 及酸雾吸收泵P-909。在7：30 之前，要将碱罐V-901、V-902 内碱液循环均匀，保证碱液浓度均匀。在0：00-8：00，调度合理安排综合废水、生活污水、树脂塔再生废水等间歇设备启运时间，将其设备开启时间依次错开，避免设备集中启运。

在开启大型设备前，要了解目前公司的运行总负荷。2018 年6 月前公司向电业局申报最大用电负荷不超过33 600 kW，6 月后不超出35 175 kW（5 月重新申报负荷，6 月1 日开始执行），超过部分按双倍收取费用。所以生产调度要了解负荷组成情况，设备开启时电流一般是额定电流的4～7 倍，启运瞬间负荷很大，所以一定要留出一定的负荷余量，避免大型设备启运时，公司的负荷超出申报的最大负荷。如果实际负荷接近最高负荷时，可以停运循环水风机，停运外排水泵、综合废水处理系统、淡盐水返井泵（停运返井泵时必须严格按停泵操作法操作并记录）及其他间歇运行设备，待负荷调整正常后，再开启。

《避峰用电管理制度》规定各单位启运设备或切换设备，非紧急情况下，必须通知调度，经调度同意后方可启运或切换，对违反规定单位进行考核处罚。

建立奖罚激励机制，对控制负荷有效的班组进行奖励，对控制负荷不力的班组进行处罚，奖罚分明。

2.4 避峰用电收益

企业平均电价：（0.90057×8+0.58603×8+0.31012×8）÷24=0.598 9（元/kW·h）。企业所有避峰用电的设备额定功率加起来为1 731 kW，但实际运行时没有这么多，如：纯水装置设计总负荷为497 kW，实际运行功率为200～220 kW；深井泵电机功率75 kW，实际运行负荷为40 kW；废盐水泵P-165 额定功率15 kW，实际运行负荷15 kW；废盐水泵P-166 额定功率22 kW，实际运行负荷18 kW；碱液循环泵P-902 额定功率15 kW，实际运行负荷12 kW；碱液循环泵P-901 额定功率11 kW，实际运行负荷8 kW等，通过统计目前低谷时段避峰实际电量统计约为1 760 kW·h（由于香精厂试生产，-35 ℃冷冻机组未计算在内）。

一般氯碱企业生产年有效天数是按333 天计算，则每年通过避峰用电可以为公司减少电费16.9 万元。

3 设备运行方式改变

（1）该公司5 ℃水系统有2 种运行方式，5 ℃离心机组（厂家约克，机组型号YKTGTBJ35DGFS，制冷剂R134a，额定制冷量500 万kcal，电机功率1 224 kW）；热水型溴化锂机组（厂家大连三洋，制冷量：200 万kcal/h，机组电机功率加起来有8 kW）。

（2）5 ℃制冷机组原设计是供应PVC 装置和烧碱装置氯气、氢气处理使用的，PVC 装置停产，其单独供氯氢处理使用，和-35 ℃冷冻机一样也存在俗称的“大马拉小车”现象。

（3）溴化锂机组运行的可行性：溴化锂机组是一种利用热能为动力，省电、无噪音的一种设备。永银化工烧碱、PVC 装置以前使用的蒸汽是由热电厂通过管道送过来的，由于种种原因2013 年2 月热电厂关停。为保证公司连续稳定生产、为减轻环保压力、为提高氢气利用率，公司上了一台8 t/h 卧式燃氢锅炉，投运后，不仅满足了生产系统的需要，还有较大富余，这为溴化锂机组重新得以运行提供了保证。

（4）5 ℃离心机组变溴化锂机组后，设备开启时的电流一般是额定电流的4～7倍，启运瞬间负荷很大，设备运行方式改变后，消除了5 ℃离心机组启动瞬间负荷过大的因素，保证了公司用电负荷不超出所申报最大负荷，避免了电业局对超出所申报负荷的双倍罚款；启运溴化锂机组停运5 ℃冰机为公司降低了电量。

（5）实际运行统计数据：5 ℃冰机在夏季一般启运3 h，冬天一般启运1.5 h，按月平均2.25 h 计算年度耗电量1 224×0.85×2.25×333=779 519（kW·h）；溴化锂机组启运时需起运一台热水泵（额定功率45 kW），年度耗电量45×0.85×24×333=305 694（kW·h），故每年为公司节约电量473 825 kW·h，按0.60 元/kW·h计算，每年为公司节约电费约28 万元。