谷電利用及余熱回收在電磁線企業(yè)的可行性研究

崔潤澤　孫紅杰

【摘要】利用低價(jià)谷電，把谷電蓄熱儲存起來，滿足全天漆包線生產(chǎn)線加熱需求，把電加熱管進(jìn)行替代，可以降低電費(fèi)成本40%以上；把催化燃燒系統(tǒng)余熱進(jìn)一步回收，降低加熱成本10%以上。故保守預(yù)計(jì)，可以降低漆包線加熱電費(fèi)成本的50%以上。

【關(guān)鍵詞】谷電利用；余熱回收；電磁線；漆包線

目前國內(nèi)漆包機(jī)烘爐的設(shè)計(jì)和漆包線的生產(chǎn)主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論指導(dǎo)，漆包機(jī)烘爐在生產(chǎn)中存在諸如熱量分配不合理、余熱利用不足等問題，漆包線的生產(chǎn)能耗較高，特別是電費(fèi)成本居高不下，成為制約電磁線廠效益提升的主要因素之一。如果能夠大幅度降低電費(fèi)消耗支出，對企業(yè)的效益不言而喻。

1、現(xiàn)有工藝及問題

（1）電加熱是成本最高的加熱工藝

在所有的熱源中，煤、天然氣、燃油、液化氣、電依次成本加大，電是成本最高的加熱工藝，而在電磁線生產(chǎn)能源消耗中，電加熱又占比最大，成本已經(jīng)成為除銅線和絕緣漆外的第三大成本，很多工廠已經(jīng)超過了人工工資成本，但同時(shí)，其彈性很大，可以通過各種技術(shù)措施進(jìn)一步降低。

（2）峰谷分時(shí)電價(jià)為進(jìn)一步降低電耗成本提供了可能和空間

2015年河南省全面實(shí)施峰谷分時(shí)電價(jià)，某公司電磁線的拉絲工藝已經(jīng)全部轉(zhuǎn)移到低谷時(shí)段進(jìn)行生產(chǎn)，本環(huán)節(jié)的電耗得到有效控制和降低。但是對于24小時(shí)生產(chǎn)的漆包機(jī)和退火系統(tǒng)，其電能耗的相對量和絕對金額都最大，如何采用低谷電進(jìn)行生產(chǎn)，就成為擺在管理者目前的一道新課題。

2、改進(jìn)措施簡述

（1）谷電儲存利用

利用谷電，把電以熱能形式儲存起來，在電價(jià)高時(shí)段釋放利用，大幅度降低電加熱成本。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)蓄熱熱風(fēng)供熱裝置對24小時(shí)運(yùn)行班可以節(jié)約50%左右費(fèi)用。

按照河南省大工業(yè)峰谷分時(shí)電價(jià)政策，谷電價(jià)格為每度0.33717元，均價(jià)為0.662297元，如果電加熱部分全部使用谷電替代谷電之外高價(jià)電，則電費(fèi)節(jié)約量比例為

1—0.33717÷0.662297=1—0.509=0.491=49.1%

（未計(jì)基本電價(jià)影響，不同電負(fù)荷均攤不一）

考慮熱效率損耗等，保守計(jì)算為40-45%，按40%計(jì)算。

（2）回收催化燃燒系統(tǒng)余熱，進(jìn)一步減少電能消耗

現(xiàn)有催化燃燒系統(tǒng)余熱可以進(jìn)一步回收，保守計(jì)算為加熱功率的10%-15%，按10%計(jì)算，故經(jīng)過系統(tǒng)改造后保守預(yù)計(jì)，二者相加，可以降低漆包線加熱電費(fèi)成本的50%。

3、固體蓄熱系統(tǒng)及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

（1）低谷電固體蓄熱其原理：

固體蓄熱設(shè)備是一種非常先進(jìn)和高效的清潔節(jié)能熱工技術(shù)，低谷電固體蓄熱原理是：將夜間低谷電的電能轉(zhuǎn)化成熱能儲存起來，用于白天高峰電時(shí)，供應(yīng)熱風(fēng)或供其它熱介質(zhì)如熱水、熱油、蒸汽等使用，從而降低了用電費(fèi)用，具有環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)點(diǎn)。

其原理如下：（1）在蓄熱體內(nèi)將發(fā)熱介質(zhì)由電能轉(zhuǎn)化為熱能后，通過熱交換將熱能存儲于固體蓄熱體中。溫度可從常溫直至達(dá)到800℃甚至1000℃以上。（2）蓄熱池外層采用高等（極低導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)制作的絕熱層）絕熱體，使高溫蓄熱池與外環(huán)境達(dá)到熱絕緣。（3）在負(fù)載需要熱量供給時(shí)，設(shè)備可按照預(yù)先設(shè)定好的程序，按設(shè)定的溫度和供熱量，由自動變頻風(fēng)機(jī)提供的循環(huán)高溫空氣。 （4）輸出溫度的穩(wěn)定性：采用多種方式控制，如供、回風(fēng)溫差、出風(fēng)恒定溫度、輸出總熱量測定、負(fù)載溫度波動平均值等。精度控制在1-2℃區(qū)間內(nèi)。

（2）固體蓄能設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

固體蓄熱裝置在西歐十分盛行，早在1980-1981年，英國電熱儲能裝置制造商售給工業(yè)與民用的設(shè)備為146300 套，1981-l982 年為175400套，1982- 1983年銷量增至248300套。

20 世紀(jì)90年代初，在我國開始出現(xiàn)蓄熱裝置。雖然一般固體材料的比熱只有水的1/3～1/4，但由于固體蓄熱材料的密度為水的 2.5倍左右，蓄熱可達(dá) 800～1000℃以上，使得固體蓄熱材料的蓄熱能力比同體積水的蓄熱能力大 5 倍左右，蓄能器的體積大大減小，而且固體蓄熱儲能裝置不承受壓力，對其形狀也沒有特殊要求，裝置的占地面積和設(shè)備投資大大降低。它不僅克服了傳統(tǒng)蓄熱方式的缺點(diǎn)，而且兼具環(huán)保、高效、節(jié)能、安全等多項(xiàng)優(yōu)勢，有望替代一部分傳統(tǒng)的加熱設(shè)備。

（3）工程實(shí)例分析

（1） 某工程為游泳池供熱項(xiàng)目，游泳池內(nèi)設(shè)計(jì)水溫為29 ℃。

（2） 熱源的選擇：其所在開發(fā)區(qū)沒有一年四季的熱源，僅有天然氣，如果選用天然氣鍋爐，則鍋爐房的設(shè)置位置受限，且建筑物的消防間題還有待研究。本設(shè)計(jì)經(jīng)過調(diào)研選用一臺電加熱固體蓄熱爐，以滿足其游泳池的加熱需求。按照給排水專業(yè)提供的30%蓄熱設(shè)計(jì)，即：低谷電蓄熱時(shí)間為8小時(shí)，電加熱固體蓄熱爐的每小時(shí)用電量為400kW，系統(tǒng)的工作壓力為0.4MPa。

（3） 系統(tǒng)運(yùn)行及工藝：低谷電時(shí)段蓄熱（或加熱），峰電時(shí)段供熱。即：在蓄熱體內(nèi)將發(fā)熱介質(zhì)由電能轉(zhuǎn)化為熱能后，通過熱交換，將熱能存儲于固體蓄熱體中。蓄熱池外層采用高等絕熱體，使高溫蓄熱池與外環(huán)境達(dá)到熱絕緣。根據(jù)不同供熱時(shí)間、不同供熱時(shí)段，電腦可自動根據(jù)目標(biāo)設(shè)定溫度控制出水溫度，達(dá)到恒溫的智能供熱控制，并有效的降低能耗，以節(jié)約能耗，降低運(yùn)行費(fèi)用。

（4） 本工程的設(shè)計(jì)工況：一次水（蓄熱端）供水溫度為70 ℃，回水溫度60 ℃；二次水進(jìn)水溫度為5 ℃，出水溫度為29℃。其溫度控制由設(shè)置的自動溫度控制器來完成。

（5） 本系統(tǒng)每天設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用是：2888x 0.31=895元；每月設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用是：895 x 30=26850元，較運(yùn)行費(fèi)用：每天設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用是：2888x 0.31=895元；每月設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用是：895 x 30=26850元。比較而言，如果采用不蓄熱的電鍋爐和天然氣，其費(fèi)用分別是86640元和47130元 ，費(fèi)用節(jié)約達(dá)69%和43%！

（4）低谷電蓄熱方案用于河南某電磁線企業(yè)的經(jīng)濟(jì)分析

A、河南省供電各時(shí)間段價(jià)格為：

低谷段：24： 00-08： 00，8個(gè)小時(shí)，此時(shí)的電價(jià)為：0.33717元/（kwh）

高峰段：08：00-12：00，4小時(shí)，此時(shí)的電價(jià)為：0.96211元/（kwh）

尖峰段：18： 00-22： 00，4個(gè)小時(shí)，此時(shí)的電價(jià)為：1.07893元/（kWh）

平段：12： 00-18： 00，22： 00-24： 00，8個(gè)小時(shí)，此時(shí)電價(jià)0.6292元。

B、蓄熱經(jīng)濟(jì)分析：

晚上8小時(shí)蓄熱（24： 00-8： 00低谷電價(jià)時(shí)段），全天供熱。

如果不采用蓄熱，則24小時(shí)平均電價(jià)經(jīng)過計(jì)算為：均價(jià)為0.662297元，如果電加熱部分全部使用谷電，替代谷電之外高價(jià)電，則電費(fèi)節(jié)約量比例為1—0.33717÷0.662297=1—0.509=0.491=49.1%，以上為理論計(jì)算，考慮熱效率損耗等，保守計(jì)算為降低40%電加熱費(fèi)用。

4、低谷電蓄熱方案用于某電磁線公司的技術(shù)簡要分析

（1） 漆包機(jī)及退火爐的熱量來源一是催化燃燒系統(tǒng)提供，二是電熱管電力轉(zhuǎn)化為熱能；同時(shí)熱風(fēng)在系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。

（2） 低谷電蓄熱本質(zhì)是以蓄熱方式把電轉(zhuǎn)化為熱量以熱風(fēng)形式釋放進(jìn)行利用，故本系統(tǒng)是以輸出熱風(fēng)方式進(jìn)行熱量利用，與以上現(xiàn)有電熱加熱風(fēng)循環(huán)相比，新工藝改變?yōu)樾顭釤犸L(fēng)加催化燃燒熱風(fēng)循環(huán)，故需要對其配風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，但與其以前供熱沒有本質(zhì)區(qū)別。

（3）利用低價(jià)谷電政策，把谷電通過專用蓄熱系統(tǒng)儲存起來，滿足全天漆包線生產(chǎn)線電加熱需求，可以降低電費(fèi)成本40%以上；同時(shí)現(xiàn)有催化燃燒系統(tǒng)余熱可以進(jìn)一步回收，降低加熱成本10%以上。降低50%的電費(fèi)支出，對電磁線企業(yè)節(jié)能降耗增加效益有重大意義，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度都是可行的。