甘肃瑞驰电炉节能技术改造项目建议书培训讲学571

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项 目 建 议 书 1 总论 1.1 项目名称 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司节能技术改造工程 1.2 企业概况 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司，位于甘肃省兰州市皋兰县城西北约 30 公里处的西岔镇 占地面积 235 亩， 是甘肃省外贸生产出口 75%硅铁的定点企业企业始建于 1984 年，原为兰州市皋兰铁合金厂，2004 年甘肃锐驰贸易公司全资收购并投资新建 2 台 12500KVA 矿热炉，生产能力达到 3 万吨/年资产总额 6000 余万元，从业员工 426 人，其中技术管理人员 31 人产品主要出口美国、日本、韩国、台湾等国家和地区，年创汇额 1300 万美元 2007 年企业完成工业总产值（现价）12262.7 万元，销售收入 11876 万元，工业增加值 3543.92 万元，实现利税 252 万元硅铁实物产量完成 26782吨，折合标准 75%硅铁 25995 吨产品达到 GB2272-08《硅铁》标准，根据用户要求还可生产 75%低铝硅铁企业主要生产设备为 2 台 6300kVA 和 2 台12500kVA 半封闭铁合金矿热电炉、及相应的变压器、电力传输系统、除尘系统等。

2 台 6300kVA 电炉计划在 2010 年淘汰 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司现代企业制度完善、安全质量体系健全2004 年取得工矿企业国家进出口企业资格证书 2006 年公司通过了 ISO9000：2000 质量体系认证2007 年评为兰州市 “十强企业”和“甘肃省集体经济50 强工业企业” 国家农业部、商务部评为“全国乡镇企业出口创汇先进单位” 公司于 2007 年 5 月通过甘肃省环保验收，2007 年 7 月通过省发改委组织的铁合金行业准入审核，2009 年 7 月通过国家工信部现场复核，等待国家第四批行业准入公告 1.3 项目内容与规模 1.3.1 2×12500KVA 硅铁电炉节能改造 （1）2×12500KVA 硅铁电炉二次短网进行节能改造对短网改造后，达到了降低短网电阻和短网电损的目的 （2）改进 2×12500KVA 硅铁电炉炉变二次出线方式，提高电炉自然功率因数，降低无功损耗变压器二次侧采用外三角接线 （3） 2×12500KVA 硅铁电炉采用隔磁材料和新型炉衬，降低磁场损耗，减少电能损失 （4）2×12500KVA 硅铁电炉进行低压补偿，提高有功功率在电炉变压器二次侧并联电容器组进行无功功率的补偿，提高电炉的功率因数，补偿后炉变二次端电压上升近 8～10V，可改善炉内功率分布，扩大坩埚结构，使操作更平稳，更有利于增产降耗目标的实现。

1.3.2 2×12500KVA 硅铁电炉除尘风机进行变频调速，实现节能给除尘系统 2 台(1×250kW，1×185kW)低压风机加装变频调速装置，实现在冶炼期间利用变频调速系统调节除尘风机的风量，转速自动调节，除尘风机配套电机采用“一拖一”变频控制，最终实现节能降耗 1.3.3 2×12500KVA 硅铁电炉生产回水余热利用对生产冷却水的余热进行充分的回收再利用，将回收的热量用于解决生活区和厂区的生活、卫生用水，提高能源再利用率，节约原煤 1.3.4 利用 2×12500KVA 硅铁电炉烟气进行余热发电对 2 台 12500kVA 硅铁电炉产生的高温烟气进行余热回收利用(每年可利用的废气余热总量为20MW) ，项目拟建设 1×25t 余热锅炉和 1 台 3MW 余热电站，以及相关的辅助设施 1.4 建设年限 2010 年至 2013 年 1.5 概算投资 项目总投资 5245 万元 1.6 效益分析 项目完成后预计每年节约用电 3243 万 kWh,年可降低成本 1656 万元，年创社会效 18870 吨标煤 2 项目建设的必要性和条件 2.1 建设的必要性分析 在企业发展与资源、能源和环境产生尖锐矛盾的关键时刻，甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司响应国家建设节约型社会和企业的号召，遵循开发与节约并举，把节约放在首位的原则。

充分考虑资源、能源供给状况和自身特点，以技术节能改造为突破口，积极采用新技术、新工艺、新设备，开展技术创新、节能降耗、挖潜增效和资源综合利用 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司有2台矮烟罩半封闭矿热炉 （两台12500KVA矿热炉） ，2008 年公司综合能源消耗量为 37457.66 吨标准煤，其中：硅铁冶炼耗能 35239.57 吨标准煤，占能耗总量的 94％，年耗电 15895.96 万千瓦时，占总能耗量的 58%公司产品单位能耗指标高，成本高，主要是由于工艺结构不合理、部分设备落后造成的如矿热炉用变压器低压端因没有进行无功补偿，自然功率因数仍然较低为 0.82，变压器无功功率损耗较高供用电的各个环节电能损失约占整个电炉能耗的 10%左右 如电能通过高压母线→开关站→电炉变压器→硬铜排→软母线→导电铜管→铜瓦→电极等在各个部位和接触面上都会产生电能损失，因此，供电损失大是造成公司能耗水平高的主要原因之一 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司进行电炉节能技术改造工程，是符合国家能源建设政策，也是顺应时代发展要求的 2.2 建设条件分析 2.2.1 地质地貌 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司地处甘肃省兰州市皋兰县县城西北约 25 公里的西岔镇西岔村。

位于龚巴川、羌风沟（川）、彭家墩川和西岔至罗圈沟（川）交汇的川口处南北宽约 2 公里的龚巴川河谷二级阶地， 海拔 1911 米西隔丘陵相望西岔村，东西 2 公里内无住户，南邻望山，北隔 200 余米农田为皋营公路和变电站地理构造属昆仑-秦岭地槽褶皱系，为祁连贺兰山字型构造体系厂区地质地貌较好，自然条件优越，交通方便，水电供应便利，具有良好的发展环境 2.2.2 气象条件 皋兰县属大陆性干旱气侯，冬、夏季多风，气温低，干旱少雨，日照时间长，风沙多，温差大，冬季寒冷，夏季凉爽年均降雨量：263.4mm，年均蒸发量：1785 mm，年均气温 7.0℃，极端最低温度：-25℃，最高气温 38.9℃年均湿度：54%，主导风向：北风，最大风速 24 米/秒，最大冻结深度 119cm，地震基本裂度 7 度 2.2.3 交通运输 2.2.3.1 铁路 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司距离包兰铁路皋兰县站西北约 24 公里，产品经公路运输至该站发运，铁路运输便利 2.2.3.2 公路 厂区与皋营公路相邻，东经皋兰县与白兰公路相通经皋兰县城至兰州距离 67 公里，交通运输便利快捷 3 电炉节能技术改造工程方案 3.1 2×12500KVA 硅铁电炉节能改造 该项目预计总投资1910万元， 项目完成后每年节约用电3112.4万 kWh，年创经济效益1089万元，年创社会效益10893吨标煤。

3.1.1 电炉二次短网进行节能改造 矿热电炉生产硅铁，要获得良好的生产技术经济指标,电气及电炉设计参数是关键的,而电炉短网的设计与生产技术经济指标及设备投资更有着密切关系电炉短网的特点是电流大,组合母线外形轮廓复杂,工作环境恶劣,不能按通常电气装置载流导体进行选择虽然电炉短网长度不大,但其电阻,尤其是电抗对电炉装置工作有很大影响,在很大程度上决定了电炉装置的效率,功率因数及电炉是否能进行稳定生产因此优化短网阻抗就是在保证物理尺寸最短前提下，寻求短网阻抗最小的平衡 短网的合理结构及布置，对降低功率损耗，提高熔池功率，提高炉子的有效相电压，提高功率因数，提高电效率，降低电能损耗，有极大的意义 为降低短网电损，就要降低短网电阻，短网有效电阻与很多因素有关 短网有效电阻公式: R= ρL /s(1+αΤ)R—导体的殴姆电阻；ρ—为导体比电阻；α--为电阻温度系数；Τ—为导体温度；K1—表面效应系数；K2—邻近效应系数；L—为导体长度 现分别讨论这几个因素 比电阻（ρ）取决于导体材料，可查表采用比电阻最小的紫铜（0.0169Ωmm2/m）作导电管 导体温度（Τ）越高， 电阻越大，故要千方百计降低导体温度，因负荷不同，所处环境不同，短网各段温度不同：距炉口较近的软线和导电铜板，因受炉口辐射热的影响，温度较高，结果导致电能损失增加，而且导体氧化， 电阻更大。

为降低导体温度，使用隔热板挡住导体铜板，用石棉板挡住软线，采用水冷导电铜管 表面效应系数（K1）它是导体磁通所引起的电流趋近表面的现象，会使导体断面负荷不均匀断面周长与断面比例愈大，表面效应愈小，故多采用空心铜管作成导电体，以降低表面效应 邻近效应系数（K2）它是由相邻电磁场变换而引起的现象，结果使导体断面上电流密度不均匀，使电流集中于某一侧，导致电阻增加，进而能耗增加其值与导体之间的间隙、导体高度和电流频率成正比，与导体厚度成正比 导体长度（L）应尽量将炉子布置得距变压器近些，即短网短些通过降低导体的长度和降低其自感亦能有效降低短网电抗 考虑实际生产的复杂性，降低短网电阻的有效途径是：增加短网的截面积，缩短短网长度 3.1.1.1 原电炉短网布置情况 由于变压器体积大, 考虑散热条件, 原短网设计较长, 使短网电阻增大, 且在设计短网部分时, 忽视电流以变压器载运行条件, 使铜管面积偏小, 引起铜管发热, 由于导体的电阻与导体的温度成正比, 温度越高, 电阻越大另外，短网部分连接件较多,当短网流过强大电流时,产生较大的交变磁场, 引起涡流, 使连件铜管发热传热, 接触面氧化, 使导体电阻增大。

原电炉短网布置情况：变压器离电炉距离远造成短网过长；连接采用内三角方式，短网上的电流为二次侧线电流；每相采用∮50×10 的铜管 12 根，三相短网铜管总长度约 416 米,其截面积为： （50/2）2- （50-20) ×3.14（mm2） 由电工手册查出：紫铜的电阻率为 0.0169Ωmm2/m，三相短网铜管总电阻:R1=0.0169Ωmm2/m×416 m /1256 mm2=0.0056Ω一台 12500kVA 电炉（二次运行电压按 145V 计）短网年损耗计算： 每相的电流为 12500kVA÷145V÷3=49700A 每根铜管上的平均载流量约为：49700÷12=4142（A） 三相短网的有功损耗: △P1=I2R=41422×0.0056=96（kW） 改造前 12500kVA 电炉短网年损耗： 96kW×24 小时/天×330 天/年=76（万 kWh） 因此，改造前二台电炉短网年损耗： 76 万 kWh×2＝152 万 kWh 3.1.1.2 改造后电炉短网布置情况 将变压器靠近电炉安装、缩短软母线，使短网长度尽可能缩短，同时加大短网和软母线的截面。

改变短网的连接方式，使其通过电极形成外三角连接，短网电流为二次侧相电流，以此降低电炉短网无功损耗 改造后电炉短网布置情况：每相采用∮60×10 的铜管 16 根，三相短网铜管总长度约 320m，每根铜管截面积为：  60/2）2- （60-20) ×3.14（mm2） 由电工手册查出： 紫铜的电阻率为 0.0169Ωmm2/m， 三相短网铜管总电阻: R2=0.0169Ωmm2/m×320 m /1570 mm2=0.00344Ω 一台 12500kVA 电炉（二次经常运行电压按 145V 计）短网年损耗计算： 每相的电流为 12500kVA÷145V÷3=28700（A） 每根铜管上的平均载流量约为：28700÷8=3587(A) 三相短网的损耗: △P2= I2R2=35872×0.00344=44（kW） 改造后 12500kVA 电炉短网年损耗： 44 kW×24 小时/天×330 天/年=34 万 kWh 因此，改造后二台电炉短网年损耗： 34 万 kWh×2＝68 万 kWh 3.1.1.3 改造二台电炉短网年节电量： 152 万 kWh -68 万 kWh =84 万 kWh 3.1.2 改进电炉炉变二次出线方式，提高电炉自然功率因数 3.1.2.1 变压器二次侧采用外三角接线 改造前变压器二次侧采用内三角接线，即：变压器二次侧在变压器内部已经连接成三角形，然后三相分别经短网连接到电极上，短网上的电流为变压器二次侧线电流，这样短网上的损耗大，输入炉内的有功功率降低。

变压器二次侧内三角接线图如下： 变 压 器 二 次 侧变压器内三角接线图r1r2r3IaIbIcIa1Ia2Ib1Ib2Ic1Ic2RaRbRc短 网电 极熔 池 改造后变压器二次侧采用外三角接线，即：变压器二次侧在变压器外部经电极连接成三角形，短网上的电流为变压器二次侧相电流，这样可减少短网上的损耗，提高电炉的有功功率变压器二次侧外三角接线图如下： 熔 池电 极RcRbRar3r2r1Ib2Ib1Ia2Ia1Ic1Ic2短 网变压器外三角接线图变 压器 二 次 侧 3.1.2.2 变压器二次出线采用换位布置法，达到良好的补偿效果，能减少回路中的电感，提高电炉的自然功率因数变压器二次出线换位布置图如下： b变压器二次铜管换位布置图byaxzczcaxyaxbyczaxbyczxaybzcxaybzc 3.1.2.3 合理布置短网，提高电炉的自然功率因数 电炉短网和变压器二次侧出线一样采用换位布置法，使铜管上下左右形 成电容，达到较好的补偿效果短网上的感抗可分为两部分，一是在变压器到分相为止，这部分由于采用不同极性导体交错排列，互感系数值较大，电感很小，虽距离较大，其电抗值并不大，约占总电抗的 30-40%。

二是分相后的单相部分，这部分导体上的电流虽然都是同一方向的电流，但约占整个炉子总电抗的 50-60%，所以尽量减小软母线的长度、降低分相后单相部分导体的感抗,达到提高电炉自然功率因数的目的 通过以上几方面提升改造后，电炉自然功率因数由原来的 0.82 提高到0.90 以上 3.1.2.4 节电量计算 12500kVA 电炉正常生产单位电耗为 8936kWh/t（考虑实际生产中线损、动力电、烧穿器、烘炉等用电，综合电耗按 9200 kWh/t 计算） 电炉综合运行系数取 0.95,运行天数按 330 天计算 改造前年可耗有功电量 =变压器台容量×cosΦ×运行系数×年运行时间 =12500kVA×0.82×0.95×24 小时/天×330 天/年 = 77123600 kWh 设备提升改造后，cosΦ提高到 0.9，则 改造后年可耗有功电量 =变压器台容量×cosΦ×运行系数×年运行时间 =12500kVA×0.90×0.95×24 小时/天×330 天/年 = 84645000 kWh 则一台 12500kVA 电炉对短网设备提升改造后，每年节电量： 84645000 kWh-77123600kWh ≈ 752.6 万 kWh 因为变压器的容量是不变的，节约的电量实际就是将短网的无功转化为有功，硅铁产品的综合电耗仍按 9200 kWh/t 计算，则短网改造后增加产量为： 752.6 万 kWh÷9200 kWh/t=818 t 二台电炉改进炉变二次出线方式提升改造后年节电量为：752.6×2＝1505.2（万 kWh） 。

改造后的短网见附图一 3.1.3 电炉采用隔磁材料和新型炉衬，降低磁场损耗，减少电能损失 3.1.3.1 短网周围的夹件、吊挂、料管烟罩等部位采用隔磁不锈钢材料制作，减少短网周围的磁场损耗 12500kVA 电炉正常运行时,二次电压在 110V～175V 之间，常用二次电压为 145V,正常运行时二次电流在 48000A 左右在电流经过的短网和电极周围分布着很强的磁场，原电炉磁场周围的设备多为普通的碳钢制作，而普通碳钢在磁场中可感应出较大的涡流，产生热量，既对设备运行不利又消耗了大量的能量我们此次改造主要是将大电流导体附近的铆焊件全部采用不锈钢隔磁材料（成分 1Cr18Ni 9Ti） ，降低因电流感应产生的磁滞损耗和涡流损耗，实现节能 A、B、C 三相电极下把持器和铜瓦保护套采用隔磁不锈钢制作，由于电流集肤效应的影响，单相电极周围的磁场最强，感应的涡流损耗最严重，大量的磁场能量产生的热量被循环冷却水带走，改用隔磁不锈钢后，冶炼单耗大大降低 其中电极夹持环内径为1100mm，外径1500mm ，高500mm，电极中通过48000A的电流，则一个环中的感应电能损失理论计算值为为24KW，磁滞损失为2.2KW，三个环总损失为78KW，这是相当可观的。

同时由于烟罩部分也采用不锈钢等隔磁材料，这部分的损耗也相应降低 改造材料明细见表 3-1 12.5MVA 改造材料明细表 表 3-1 序号 名 称 单位 数量 重 量 (kg) 备 注 单 重 总 重 1 导向滑轮 套 1 360 360 2 料 管 件 5 568 2839.2 3 加料溜槽 件 3 322 967.2 4 旋转接头 件 3 135 405.6 5 炉 壳 套 1 34450 34450 6 烟 罩 套 1 18653 18653 7 烟 道 套 2 11719 23438 8 烟道阀 套 2 2150 4300 9 密封套 件 3 335 1005 10 压力环 件 3 853 2558.4 11 保护套 件 3 1970 5910 12 把持筒 件 3 3611 10833 13 上抱闸座 套 3 437 1310.4 14 下抱闸座 套 3 634 1903.2 15 压放限位 套 9 35 318.24 16 支承螺杆 根 48 2 99.84 17 固定板 块 96 1 50.4 18 铜瓦压板 块 24 6 132 19 铜瓦吊挂 件 24 17 399.36 20 压力环吊挂 件 12 23 274.56 21 保护套吊挂 件 12 12 149.76 22 上水分水器 套 1 580 580 3.1.3.2 采用新型炉衬结构节能 铁合金冶炼过程是一个高温物理化学过程，铁合金炉的炉体构造必须充分满足使用的特殊需要。

铁合金炉的炉体是由一定厚度的锅炉钢板制造的炉壳和炉衬构成其炉壳大部分采用圆柱型圆柱型炉壳散热面积小，强度大，加工容易，利于节能 对炉壳要求有足够的强度， 能承担炉衬受热后剧烈膨胀而产生的热应力炉壳要有一定厚度，本次改造采用 20mm 的锅炉钢板为提高炉壳强度，除沿钢板纵向作成立筋加固外，还制作了三&个水平加固圈，出铁口流槽也用铸钢制成 炉衬是炉体更为重要的部分，因为在使用过程中要承受高温，虽然有些炉料与炉壳等与高温电弧相隔，但炉衬仍要承受1400～1800℃的高温，炉衬还要承受炉料、高温炉气和熔融铁水的机械冲刷，受炉渣的物理化学侵蚀，因而易被熔化、软化、熔蚀甚至崩裂炉衬的损坏会直接影响到冶炼过程的正常进行另外绝热性能不好，也会使炉壳散热增加，电能消耗增高所以炉衬要用特殊的建筑材料、耐火材料和绝缘材料来砌筑对这些材料要求是：有较高的耐火度，能耐高温；在高温低温下都有足够的强度；能承受温度激变不致损坏，即具有很高的耐激冷激热性；有足够的耐化学侵蚀性；热容量大，导热系数小，也就是绝热性能好；体积膨胀系数小；有一定的绝缘性 本次改造以新型碳质材料为主，改造后的电炉炉衬见附图二炉衬材料明细见表3-２。

筑炉材料明细 表 3-2 序号 名 称 规格型号 数量（块） 单重（KG） 总重（T） 1 水玻璃 1.5 2 石墨粉 3 3 粘土砖 T－3 600 3.5 2.1 4 高铝耐火泥 GB2994－82 19 5 细缝糊 0.5 6 (低温)粗缝糊 25 7 高炉高铝砖 G－7 1000 4.8 4.8 8 高炉高铝砖 G－4 1800 8.4 15.12 9 高炉高铝砖 G－2 1450 9.2 13.34 10 高炉高铝砖 G－3 3500 6.1 21.35 11 高炉高铝砖 G－1 1800 6.3 11.34 12 拱砖 8 40 0.32 13 出铁口外立炭砖 2 0.86 14 流槽炭砖 2 0.52 15 出铁口内立炭砖 2 0.8 16 环形炭砖(高 1.4 米) 50 16.69 17 电极底部炭砖（最上层） 一层 14 18 电极底部炭砖（下二层） 二层 38 19 高炉高铝砖（环墙） G－3 2200 6.1 13.42 20 高炉高铝砖（环墙） G－1 1200 6.3 7.56 21 高炉高铝砖（炉底） G－1 11000 6.3 69.3 22 高铝轻质砖(炉底） T－3 3100 1.36 4.22 23 高铝轻质砖(环墙) T－3 4000 1.36 5.44 24 硅酸铝耐火纤维毡 10--15mm 100 平方米 0.36 25 石棉板 10 ㎜ 150 平方米 9.6 1.44 通过以上不锈钢材料和炉衬保温材料的应用，产品单位冶炼电耗有了较为明显的下降，根据实际测算，改造后硅铁产品单位电耗平均下降约300kWh/t。

12500kVA 电炉年产硅铁 9711 吨，那么一台 12500kVA 电炉采用不锈钢隔 磁材料、新型炉衬改造后年节电量: 9711t×300kWh/t=291.3 万 kWh 二台 12500kVA 电炉年节约电量: 291.3×2 =582.6 万 kWh 3.1.4 电炉进行低压补偿，提高有功功率 3.1.4.1 低压侧并联电容器补偿的意义 采用低压补偿能进一步提高电炉的功率因数和设备的利用率能将功率因数由 0.9 提高到 0.95 左右,增加电炉的入炉功率 本次改造采用分区段分别补偿它吸纳了以往补偿方式的优点，使无功补偿投资费用相对降低，又能取得理想的补偿效果原理如下图： 在电炉变压器二次侧并联电容器组进行无功功率的补偿，从理论上讲补偿点越是靠近负荷侧则补偿的效果越佳，有利于提高功率因数，增加电能利用率，提高了经济效益同时降低了谐波污染，改善了系统电气参数，提高了电能质量 3.1.4.2 低压电容器无功补偿的特点 （1） 采用 PLC 可编程控制器， 通过检测电炉的功率因数来投切电容器组，实行动态补偿当电炉的功率因数较低时，投入电容器组较多；当电炉的功率因数较高时，投入电容器组较少。

（2）采用晶闸管复合开关投切电容器组，为减小投切入时的冲击，同时 防止电网会形成较高的谐波成份 （3）为了在无功补偿的同时消除变压器二次回路的高次谐波和降低电容器的运行温度，要在电容器回路串联适当的电抗器 （4）对电容器组的过压保护由于变压器二次回路直流电阻较小，当电容器组投切时，会产生较高的反电动势，为防止电容器的击穿，在接触器的进口并联压敏电阻 低压补偿设备明细见表 3-3 2×12.5MVA 矿热炉低压补偿设备明细 表 3-3 序号 名称 型号 规格 单位 数量 备注 1 电容器 BSMJR–0.22–18.2 只 864 2 熔断器 RT3–100 只 864 3 真空接触器 CKJ5–400 台 72 4 晶闸管 KP1500/10 只 144 5 电流互感器 LMZ–1500 只 72 6 隔离开关 HD13–400/3 台 72 7 消谐波电抗器 KDG–0.22 只 864 8 数显电流表 块 84 9 数显电压表 块 3 10 液晶触摸屏 1 西门子 11 可编程序控制器 S7–200 台 1 西门子 12 电压信号变换器 个 3 13 电流信号变换器 个 3 14 功率因数变换器 个 3 15 直流操作电源 ZG–100/220 台 1 16 电能质量控制器 台 3 17 通信接口 485 个 3 18 循环水冷系统 套 1 19 铜管、铜排 套 3 20 水冷软联电缆 套 3 21 控制柜体 800×600×2200 个 1 22 电容柜体 800×1600×2200 个 18 3.1.4.3 电炉低压无功补偿年节电量 通过低压无功补偿改造后，电炉自然功率因数由原来的 0.90 提高到约0.95，硅铁综耗按 9200kWh/t, 电炉综合运行系数取 0.95,运行天数按 330 天计算。

改造前年耗电量（有功） =变压器台容量×cosΦ×运行系数×年运行时间 =12500kVA×0.90×0.95×24 小时/天×330 天/年 = 84645000 kWh 改造后年耗电量（有功） =变压器台容量×cosΦ×运行系数×年运行时间 =12500kVA×0.95×0.95×24 小时/天×330 天/年 = 89347500 kWh 12500kVA 电炉进行低压无功补偿改造后，每年节电量： 84645000 kWh -89347500kWh≈470.3 万 kWh 年增产量： 470.3 万 kWh÷9200kWh/t=511 t 一台 12500KVA 电炉不做任何节能改造时，其正常年产量为： 变压器台容量×cosΦ×运行系数×年运行时间÷产品单位电耗 =12500×0.82×0.95×330×24÷9200 =8382（吨） 短网改造后一台 12500KVA 电炉增加年产量为 818 吨 采用低压补偿后增加年产量为 511 吨合计增加年产量为： 818＋511=1329(吨) 故改造后，一台 12500KVA 电炉年产量为： 8382（吨）＋1329(吨)=9711 吨 二台 12500kVA 电炉改造后节电量为： 470.3 万 kWh×2 = 940.6 万 kWh 3.1.5 2×12500KVA 硅铁电炉节能改造后年节电量为： 84 万 kWh +1505.2 万 kWh +582.6 万 kWh +940.6 万 kWh =3112.4 万 kWh 折合标煤： 3112.4 万 kWh ×3.5 吨/KWh=10893 吨标煤 3.2 除尘风机变频调速技术 该项目预计总投资 78 万元，项目完成后每年节约用电 130.9 万 kWh, 折合标煤 458.15 吨，年节约资金 73 万元。

3.2.1 除尘风机现状 目前，公司烟气净化系统 2 台(1×250kW，1×185kW)低压风机，无任何调速措施，仅仅依靠挡板的开度调节风量，造成了大量的电能浪费风机、水泵等采用变频调速是我国节能的一项重点推广技术，而且，近几年，一些兄弟单位通过系统节能改造工程变频调速项目的具体实施，得到节能带来的巨大的经济效益，为进一步提高企业在市场上的竞争力，降低生产成本，公司将对一厂所有矿热炉除尘风机进行变频调速节能改造 3.2.2 低压变频器调速技术 该技术应用先进的电子技术、计算机控制技术、现代通信技术和低压电气、电机拖动等综合性领域的学科技术，其优点: (1) 节电效率高依据计算机模糊控制原理，确保系统始终在最经济状态下运行，平均节电率一般不小于 40% (2) 操作简单采用国际上先进的可编程技术，自动调节电机运行状态，并可实现计算机远程监控 (3) 安全稳定，可靠性高采用国际上最先进的低压电器，保证设备本身稳定性；采用自动转换和双备用模式，在系统或设备故障时，可自动启动备用设备 (4) 谐波抑制加装输入，输出电抗器和滤波器，使谐波低于国家标准 (5) 使用该设备可提高电动机功率因数，可达到 0.96 以上。

3.2.3 变频调速装置在除尘系统中的应用原理 变频调速节能原理： H2H1H(m)Q(m /h)3AB321 (N=N1)Q: 流 量H: 水 压Q2Q14 (N=N2)H3C 1122QnQn21122HnHn31122PnPn 对除尘风机进行变频改造，可以实现根据冶炼期间炉况的变化，通过自动调节风机转速，实时调节除尘风机的风量，达到节能降耗之目的 3.2.4 变频调速装置选型（见表 3-4） 低压除尘风机变频技术参数表 3-4 电源电压和功率范围 3AC380V～10%至 460+10% 输入频率(Hz) 47～63 输出频率(Hz) 0～120HZ 合闸冲击电流 小于额定输入电流 控制方法 温度、湿度、压力、无传感器矢量控制 模拟输入 2 路，0V～10V,0mA～10Ma,4～20mA 模拟输出 2 路，可扩展 逻辑输入 5 个可编程逻辑输入 逻辑输出 2 路，可扩展 串行接口 RS-485,可选 RS232 电磁兼容性 选用的 EMC 滤波器符合 EN55011 标准 A 级或 B 级的要求 设备内置的 A 级滤波器也符合该标准的要求，谐波含量低于国家标准 防护等级 IP20-IP40 过载能力 额定电流的 120%，时间 60S 安装海拔高度 海拔 1000 米以下不需要降容，海拔 1000 米以上时，每升高 100 米降容 1%，不能超过 3000 米 温度范围 -10℃～+50℃无降容 存放温度 -40℃～—70℃ 相对湿度 ≤95%RH 无凝霜 工作位置 垂直 安全防护 欠电压，过电压，过负载，接地，短路，缺相，过温 操作方式 手动，自动，远控 端子控制 一用一备 3.2.5 改造后效果评价 改善了生产工艺。

投入变频器后矿热炉除尘风机可以非常平滑稳定的调整风量，运行人员可以自如的调控，电炉运行参数得到了改善，提高了生产效率 维护量减少采用变频调速后，无论哪种工艺条件，随时可以通过调整转速使风机在接近额定状态下工作，这样就可避免使风机过多偏离额定工作区而引起的振动通常情况下，变频调速系统的应用主要是为了降低风机的转速，由于启动缓慢及转速的降低，相应地延长了许多零部件的使用寿命同时变频器较液力耦合器有较高的可靠性，相应减少了维护费用开支，每年节约的维护费用在 10 万元以上 工作强度降低由于调速系统在运转设备与备用设备之间实现计算机联锁控制，机组实现自动运行和相应的保护及故障报警，操作工作由动手转变为监控，完全实现生产的无人操作，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，为优化运营提供了可靠保证 减少了对电网的冲击采用变频调速后，系统实现软启动，电机启动电流只是额定电流，启动时间相应延长，对电网无大的冲击，减轻了起动机械转矩对电机机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命 加装变频装置前后设备节能比较及设备投资(见表 3-5) 低压除尘风机加装变频后可节能 35～40%(实际运行功率折算到额定功率的节能量)。

加装变频装置前后设备节能比较及设备投资 表 3-5 序号 名 称 原阀门开度 原运行功率 现阀门开度 现常运行功率 节能 原频率 现频率 1 KVF-2000-4T-250 40% 250KW 100% 95KW 38% 50Hz 36HZ 2 KVF-2000-4T-185 40% 185KW 100% 70KW 38% 50Hz 36HZ 投资合计 78 万元 3.2.6 改造后的节能量测算 ⑴ 1 台 250kW 低压除尘风机加装变频后可节能按 38%计算， 每年节电 330天×24 小时×250kW×38%×1 台= 75.24 万 kWh ⑵ 1 台 185kW 低压除尘风机加装变频后可节能按 38%计算， 每年节电 330天×24 小时×185kW×38%×1 台= 55.67 万 kWh 该项目全部实施后每年节约用电： 75.24 万 kWh + 55.67 万 kWh =130.9 万 kWh 折合标煤： 130.9 万 kWh×3.50 吨标准煤/万 kWh=458.15 吨标准煤 3.3 生产回水余热利用 该项目预计总投资40万元，项目完成后每年节约原煤 252 吨，年创经济效益19.6万元，年创社会效益 489 吨标煤。

3.3.1 改造前生产冷却水及卫生用热水状况 3.3.1.1 生产冷却回水的余热利用现状 公司 2×12500KVA 硅铁电炉冷却水每小时 1200m3,年平均回水温度在约50℃，这些热量未被利用，白白浪费了而在夏季环境温度高时，电炉冷却水温度通过自然散热，达不到所需的 26℃以下冷却水温，对电炉设备造成危害，增加了电炉的热停和维修量，造成了能源的巨大浪费 3.3.1.2 生活区、厂区生活卫生热水供应现状 公司生活区、厂区生活卫生用水量每小时 15 m3，年平均回水温约 5℃，所使用的热水由锅炉供给，消耗了大量的原煤，每年消耗的原煤为吨 3.3.2 生产冷却水余热利用措施和方案 为了生产冷却水的大量余热不再白白流失浪费， 公司拟对生产冷却水的余热进行充分的回收再利用，将回收的热量用于解决生活区和厂区的生活、卫生热水，提高能源再利用率，节约原煤 3.3.2.1 技术方案 通过在生产冷却循环水和生活水之间加装板式换热器， 进行充分的热交换来降低生产回水温度，提高生活水温度(具体工艺见下图) 生活出水 板式换热器 调节阀 生产回水 温度表 热交换工艺图 3.3.2.2 换热站主要设备选型见下表 换热站主要设备选型 序号 设备名称 型号 规格 单位 数量 单价(元) 合 价（万元） 备注 1 板式换热器 ZTM10/150-1.0-200 台 1 180000 18 2 管道改造 6 3 阀门及其它 5 合 计 29 3.3.3 项目实施后效果 项目实施后，在每年 4 月至 10 月间即提高了生活热水的温度，满足了广大员工及家属的卫生热水需求，又降低了生产回水温度，达到了生产冷却水低温度的要求，减少了电炉的热停和维修，节约了大量的能源消耗，降低企业生产成本。

项目实施后的水温参数测试结果(见下表) 项目实施后的水温参数测试结果 序号 生产回水参数 （年平均） 生活热水参数 （年平均） 备 注 1 换热器进水温度 50℃ 换热器进水温度 5℃ 每年 4 月～10月间回水温度近 60℃，11月～3月间回水温度近 40℃ 2 换热器出水温度 24℃ 换热器出水温度 35℃ 3 流 量 3400m3 流 量 760m3 3.3.4 项目节能量计算 ⑴ 每小时1200 m3年平均水温约50℃的生产回水,温度下降至工艺允许的冷却水温（≤24℃）所释放的热量计算： 热水每小时质量 M 为：1200m3×1000kg/ m3=1.2×106 kg Q放＝M×（t1－t2）c M——质量（kg） t1、t2——温度（℃） C——为水的比热（1kCar kg.℃） Q放＝1.2×106 ×(50-24) ×1=31.2×106 kCar Q吸＝0.015×106 ×(35-5) ×1=0.45×106 kCar 节能量= (Q吸÷7000 kCar/ kgce) ×24h×200(年利用天数) =0.45×106 kCar÷7000 kCar/ kgce×24h×200(年利用天数)=309 tce ⑵ 该项目完成后年少耗原煤： 150 ㎏/h×210 天×8 小时=252 吨 折合标煤 168 吨×0.7143 千克标准煤/千克=180 吨标煤。

⑶ 每年总节能量为 309 吨+180 吨=489 吨标煤 3.3.5 项目投资概算及效益分析 本项目总投资 40 万元，其中：设备 29 万元、土建 8 万元、人工 3 万元 年节约原煤费用252吨×780 元/吨 =19.6万元， 每年减少CO2排放量1040吨 3.4 利用 2×12500KVA 硅铁电炉烟气进行余热发电 为了实施可持续发展战略和执行资源综合利用政策，根据企业现有生产规模、技术条件，并综合考虑现有余热资源及场地布置等因素，对 2 台 12500kVA硅铁电炉产生的高温烟气进行余热回收利用(每年可利用的废气余热总量为20MW)，项目拟建设 1×25t 余热锅炉和 1 台 3MW 余热电站，以及相关的辅助设施 项目建成后可实现年发电 2160×104 kWh，项目拟投资 3217 万元，建成后实现节能 7030 吨标煤，年实现利润 502 万元 3.4.1 余热源 甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司有 2 台 125000kVA 硅铁电炉， 2 台电炉的废 气量为 125000m3/h（标况）-500℃，废气含尘量约为 15g/N ㎡ 3.4.2 余热量 2 台 12500kVA 硅铁电炉，每台电炉的废气参数为： 流量：62500m3/h（标况） 温度：500℃ 计算利用后排放温度: 130℃ 计算余热量：3449×104 × 2 = 6898×104 kJ/h = 20MW。

3.4.3 废气输送 废气通过管道直接输送至余热锅炉经余热锅炉降温后再回到原净化排放系统输送流速控制在经济流速之内对输送管道进行可靠保温输送阻力靠炉后引风机克服 3.4.4 发电装机总体方案 根据冶炼厂的总图布置及工艺流程，结合废气参数的特性，本方案采用在 2 台电炉的烟囱出口处增设一台余热锅炉、将回收的余热送至配套建设的一台低参数凝汽式汽轮发电机组，经计算 2 台 12500kVA 硅铁电炉生产线，总发电能力为 20MW 3.4.5 主要设备选型 电站主要设备选型（见下表） 型号 设备名称及型号 数量 参数 烟气温度 500℃ 1 凝汽式汽轮机 1 型号 S6－1.0 额定功率 3 MW 型号 设备名称及型号 数量 参数 烟气温度 500℃ 额定转速 3000r/min 主蒸汽参数 1.0Mpa－260℃ 低压蒸汽参数 1.0Mpa 排汽压力 0.0083 Mpa 2 发电机 1 型号 QF6－2 型 额定功率 3MW 额定转速 3000r/min 3 余热锅炉 1 入口废气参数 125000m3/h(标况)—500℃ 入口废气含尘浓度 <15g/m3(标况) 出口废气温度 120℃ 产汽量 25t/h—1.25MPa—260℃ 给水参数 30t/h—1.6MPa 锅炉总漏风： ≤3% 布置方式： 露天 4 除氧器及水箱 1 除氧能力 50t/h 工作压力 0.005Mpa 型号 设备名称及型号 数量 参数 烟气温度 500℃ 工作温度 60℃ 除氧水箱 25m3 5 锅炉给水泵 2 型号 4GC-8×4 流量 45t/h 扬程 164m 3.4.6 主要辅助设备选择 （1） 凝汽器 型号： N-1000-1型 冷却面积： 1000 m2 流程： 双流程 冷却水进水温度： 20℃ 设计 33℃ 最高 （2）凝结水泵 型号： 100N130型 台数： 2台 流量： 52.5 m3/h 扬程： 62 mH2O 电动机功率： 55KW （3） 电动给水泵 型号： DG80-30×6型 台数： 3台 流量： 43m3/h 扬程： 180mH2O 电动机功率： 37KW 3.4.7 效益分析 发电机组总的装机功率为 3MW， 电站年运行时间为 7200h， 年平均发电量：3MW×7200h=2160 万 kWh，年供电量：2008.8×104 kWh （扣自用电量 7%） 。

电站自用电量为 7%，电价按 0.35 元/kWh，年平均发电成本 0.10 元/kwh计（含人员工资及设备折旧费） 则每年发电产生的直接经济效益为：2160×104kWh×(0.35-0.10)×(1-7%)=502.2 万元/年 折吨标煤：2008.8 万 kWh×3.5 吨标煤/万 kWh= 7030.8 吨标煤 4 投资估算及资金筹措 4.1 投资估算 项目总投资 5245 万元， 其中： 2×12500KVA 硅铁电炉节能改造 1910 万元，除尘风机变频调速技术 78 万元，生产回水余热利用 40 万元，电炉烟气进行余热发电 3217 万元 4.2 资金筹措 本项目建设所需资金主要有企业自筹 5 效益分析 5.1 经济效益 项目完成后年节电 3243 万 kWh，电费按 0.35 元/kWh 计算，则年节约费用为： 3243 万 kWh×0.35 元/KWh = 1135 万元 项目完成后年节约原煤 250 吨，原煤按 780780 元/吨计算，则年节约费用为： 252 吨×780 元/吨=19.7 万元 项目完成后年发电 2008，电费按 0.35 元/kWh，成本按 0.1 元/kWh 计算，则每年节约从大网购电的费用为： 2008 万 kWh×(0.35-0.1) 元/kWh =502 万元 年总节约费用为：1135 万元+19 万元+502 万元= 1656 万元 5.2 投资回收期 投资回收期＝总投资÷净利润＝5245÷1656＝3（年） 5.3 投资利润率 投资利润率＝净利润÷总投资＝（1656÷5245）100%＝32% 5.4 社会效益 本项目年节约标煤 18870 吨。

其中：电炉改造 10893 吨，除尘风机变频 458 吨，生产回水余热利用 489吨，余热发电 7030 吨标煤 6 结论 甘肃锐驰皋兰铁合金有限责任公司节能技术改造工程项目通过技术方案，设备方案及技术经济等方面的研究，认为该项目是可行的 1、 该项目符合我国经济和社会发展的长远战略方针， 符合国家节能减排、发展循环经济的各项政策该项目的实施能够缓解能源瓶颈制约，推进“环境友好型，资源节约型”社会的建设 2、本项目采用的技术先进成熟、在技术、经济上都是可行的 3、本项目经济效益、社会效益都很显著，满足经济评价要求。

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