企業(yè)生產(chǎn)用電的精細(xì)化管理

都小平

（河南永銀化工實(shí)業(yè)有限公司，河南 舞陽462400）

河南永銀化工實(shí)業(yè)有限公司成立于2007 年，是一家生產(chǎn)燒堿、液氯、鹽酸、PVC 樹脂及水泥的綜合性企業(yè)。由銀鴿投資和永煤公司共同對原雙力公司進(jìn)行增資擴(kuò)股設(shè)立，分新老兩個(gè)廠區(qū)。老廠區(qū)位于舞陽縣城張家港路中段，新廠區(qū)位于珠海路南段，建設(shè)10 萬t/a 燒堿，12 萬t/a 聚氯乙烯（PVC）及1 200 t/d電石渣制水泥熟料工程，于2009 年4月開工建設(shè)，2011 年6 月投運(yùn)。

目前燒堿裝置4 臺日本旭化成電解槽滿負(fù)荷運(yùn)行，PVC 裝置處于停產(chǎn)狀態(tài)。為提高企業(yè)的生存能力，通過設(shè)備改造、避峰用電、改變設(shè)備運(yùn)行方式等方法來降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力。

1 設(shè)備改造

該公司對所有30 kW 以上運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行排查，如果出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，進(jìn)行更換設(shè)備或利用電廠、水泥現(xiàn)有變頻器對其改造，排查結(jié)果及處理問題方式如下。

1.1 對-35 ℃鹽水制冷機(jī)組進(jìn)行整體設(shè)備更換

1.1.1 -35 ℃鹽水制冷機(jī)組存在問題

（1）-35 ℃制冷機(jī)組原設(shè)計(jì)是供應(yīng)PVC 裝置和一次鹽水膜法脫硝共同使用，由于PVC 裝置停產(chǎn)，其單獨(dú)供脫硝使用，存在俗稱的“大馬拉小車”現(xiàn)象。

（2）一次鹽水膜法脫硝所需冷凍水的溫度0 ℃即可滿足要求，而-35 ℃制冷機(jī)組由于自身原因和避谷運(yùn)行的需要，一般冷凍鹽水溫度控制在-15～-26 ℃，使得制冷效率低，造成脫硝供冷成本高。

（3）運(yùn)行設(shè)備多，-35 ℃鹽水系統(tǒng)需運(yùn)行制冷機(jī)組、鹽水輸送泵、鹽水儲槽等設(shè)備。

1.1.2 解決方案

（1）選設(shè)備。一次鹽水400 kg 膜法脫硝裝置由廣州新普利公司提供工藝包和成套裝置。脫硝供冷可以直接采用0 ℃鹽水，制冷量31 萬kcal/h，制冷機(jī)組電機(jī)功率約125 kW。

（2）項(xiàng)目投資。0 ℃冷水機(jī)組（成套）購置費(fèi)27.5 萬元；乙二醇和氟利昂購置費(fèi)2 萬元；管道閥門購置費(fèi)3 萬元；電纜1 萬元；其他（循環(huán)水鹽水系統(tǒng)管道改造、機(jī)組基礎(chǔ)、油漆保溫等）0.5 萬元，共計(jì)費(fèi)用為34 萬元。

（3）原供冷裝置運(yùn)行情況、數(shù)據(jù)說明。通常情況在0：00-8：00 連續(xù)運(yùn)行8 h；22：00-24：00 運(yùn)行1.0～2.0 h，夏季氣溫高-35 ℃冷凍機(jī)組在12：00-18：00運(yùn)行1.0～2.0 h；-35 ℃冷凍機(jī)年平均日運(yùn)行9.6 h，平均每小時(shí)用電量680 kW·h，日用電量6 528 kW·h；-35 ℃冷凍機(jī)組冷水循環(huán)泵（電機(jī)功率132 kW）全天運(yùn)行，日用電量896 kW·h（電量少的原因是變頻改造的結(jié)果），合計(jì)用電量為7 424 kW·h/d。

（4）新增0 ℃冷水機(jī)組日運(yùn)行電量：125×0.85×24=2 550（kW·h）。

（5）數(shù)據(jù)計(jì)算參數(shù)。

年運(yùn)行時(shí)間：330 d；平均電價(jià)：0.60 元/kW·h，高峰時(shí)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；低谷時(shí)段（0：00-8：00）0.310 12 元/kW·h。

（6）0 ℃冷水機(jī)組代替-35 ℃冷凍機(jī)組改造后項(xiàng)目收益。

原冷凍機(jī)組日運(yùn)行費(fèi)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）。

原冷凍機(jī)組年運(yùn)行費(fèi)用：2 862.25×330=944 542.5（元）。

0 ℃冷水機(jī)組日運(yùn)行費(fèi)用：2 550×0.60=1 530（元）；0 ℃冷水機(jī)組年運(yùn)行費(fèi)用：1530×330=504 900（元）；年降低生產(chǎn)成本94.45-50.49=43.96（萬元）；投資回收期0.77 年。

1.2 對循環(huán)水泵、采鹵泵、5 ℃水泵、熱水泵、堿液循環(huán)泵進(jìn)行變頻改造

傳統(tǒng)的工頻運(yùn)行設(shè)備，當(dāng)后續(xù)系統(tǒng)的流量減小時(shí)，是通過關(guān)小閥門來實(shí)現(xiàn)的，變頻設(shè)備是通過降低轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)關(guān)小閥門時(shí)工頻設(shè)備的耗用功率變化不大；變頻設(shè)備的耗用功率是與轉(zhuǎn)速的三次方成正比的，當(dāng)后續(xù)系統(tǒng)流量減少時(shí)，轉(zhuǎn)速會降低很多，耗用功率也會降低很多。故公司利用停產(chǎn)電廠現(xiàn)有變頻器對較大設(shè)備進(jìn)行改造，來降低電力成本。下面以鹽礦采鹵泵（額定功率400 kW）來舉例說明。

永銀化工鹽礦采鹵泵（10 kV，型號YKK-450-2電機(jī)參數(shù)：Pe=450 kW，Ie=28.6A，COS￠=0.86），存在設(shè)計(jì)容量偏大。運(yùn)行時(shí)依靠閥門調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量及壓力（閥門開度一般為30%～35%），兼顧電機(jī)負(fù)荷率（一般控制在額定電流Ie 的80%～85%）。電機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行方式為真空斷路器控制，水電阻降壓啟動(dòng)，全壓運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行中輕載運(yùn)行的時(shí)間所占的比例是非常高，滿負(fù)載狀態(tài)運(yùn)行時(shí)間少的現(xiàn)實(shí)狀況；流量、壓力靠閥門控制，勞動(dòng)強(qiáng)度大，精確度低，系統(tǒng)的穩(wěn)定性差。閥前、閥后壓差大，流量、揚(yáng)程等不能按生產(chǎn)需要控制在最佳結(jié)合點(diǎn)處。閥門開度小，造成揚(yáng)程高，浪費(fèi)電能。

通過將停產(chǎn)熱電廠閑置的630 kW 高壓變頻器加入至現(xiàn)有采鹵泵動(dòng)力拖動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)，閥門開度始終處于最大開度，對采鹵泵進(jìn)行變頻開環(huán)控制，操作人員依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)，達(dá)到采鹵泵流量、壓力等調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。

項(xiàng)目實(shí)施前后效果對比：

改造前：高壓電機(jī)工頻運(yùn)行，運(yùn)行功率約為340 kW,一天平均消耗電能8 160 kW·h（2013 年9 月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）；改造后高壓電機(jī)在44 Hz 運(yùn)行，運(yùn)行功率約為237 kW；一天平均消耗電能5 688 kW·h（2014 年2 月統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）；每天節(jié)約電能2 472 kW·h；每年節(jié)約電能：889 920 kW·h，按一度電0.60 元計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)約53 萬元。

循環(huán)水泵（額定功率710 kW）變頻改造后，通過采取降低循環(huán)水系統(tǒng)壓力，及時(shí)關(guān)閉停用設(shè)備冷卻水、調(diào)整換熱設(shè)備進(jìn)出口溫差等方法對循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化，使循環(huán)水泵運(yùn)行頻率有了大幅度降低，實(shí)施后經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，每天較原來降低電耗7 680 kW·h以上，每年為公司節(jié)約電費(fèi)152 萬元。5 ℃水水泵變頻改造后，一年可節(jié)約電費(fèi)約12 萬元；堿液循環(huán)泵（額定功率45 kW）年也可節(jié)約電費(fèi)約2 萬元。

2 避峰用電管理

2.1 避峰用電管理的依據(jù)來源

河南省發(fā)展和改革委員會于2018 年4 月23日發(fā)布《河南省發(fā)改委關(guān)于2018 年電價(jià)調(diào)整有關(guān)事項(xiàng)的通知》附件2 中《河南省電網(wǎng)峰谷分時(shí)電價(jià)表》中變壓器容量315 kVA 及以上用電、電壓等級為110 kV 的企業(yè)用電價(jià)格分為3 個(gè)時(shí)段：高峰時(shí)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；低谷時(shí)段（0：00-8：00）0.310 12 元/kW·h。峰谷時(shí)段之間的電價(jià)差異很大，高峰與低谷的差價(jià)0.590 45 元，平段與低谷的差價(jià)為0.275 91 元，如果能將所有間歇運(yùn)行的設(shè)備集中到低谷時(shí)段運(yùn)行，在用電總量不變的情況下，將為公司節(jié)約不少電費(fèi)。

2.2 企業(yè)間歇運(yùn)行設(shè)備負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

對該公司所有間歇運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)造冊并對間歇運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行電流、功率進(jìn)行測量、統(tǒng)計(jì)，以求全面掌握間歇運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷，為今后的有效管控提供依據(jù)。避峰用電設(shè)備、裝置執(zhí)行統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 永銀化工避峰用電設(shè)備、裝置執(zhí)行統(tǒng)計(jì)表

2.3 優(yōu)化管控措施

永銀化工公司的《避峰用電管理制度》要根據(jù)企業(yè)實(shí)際發(fā)展情況及時(shí)修訂完善，確保制度的可行性。明確各單位的職責(zé)，明確此項(xiàng)制度的執(zhí)行全由生產(chǎn)調(diào)度來實(shí)施完成，調(diào)度人員必須熟悉全公司的生產(chǎn)情況，掌握了解間歇設(shè)備運(yùn)行情況，如零點(diǎn)班接班后，純水裝置要開機(jī)，要開深井泵補(bǔ)水。零點(diǎn)班下班之前要將鹽酸罐V-708 液位打至最低，給八點(diǎn)、四點(diǎn)班生產(chǎn)留出儲存空間，打酸時(shí)要開高純鹽酸泵P-706 及酸霧吸收泵P-909。在7：30 之前，要將堿罐V-901、V-902 內(nèi)堿液循環(huán)均勻，保證堿液濃度均勻。在0：00-8：00，調(diào)度合理安排綜合廢水、生活污水、樹脂塔再生廢水等間歇設(shè)備啟運(yùn)時(shí)間，將其設(shè)備開啟時(shí)間依次錯(cuò)開，避免設(shè)備集中啟運(yùn)。

在開啟大型設(shè)備前，要了解目前公司的運(yùn)行總負(fù)荷。2018 年6 月前公司向電業(yè)局申報(bào)最大用電負(fù)荷不超過33 600 kW，6 月后不超出35 175 kW（5 月重新申報(bào)負(fù)荷，6 月1 日開始執(zhí)行），超過部分按雙倍收取費(fèi)用。所以生產(chǎn)調(diào)度要了解負(fù)荷組成情況，設(shè)備開啟時(shí)電流一般是額定電流的4～7 倍，啟運(yùn)瞬間負(fù)荷很大，所以一定要留出一定的負(fù)荷余量，避免大型設(shè)備啟運(yùn)時(shí)，公司的負(fù)荷超出申報(bào)的最大負(fù)荷。如果實(shí)際負(fù)荷接近最高負(fù)荷時(shí)，可以停運(yùn)循環(huán)水風(fēng)機(jī)，停運(yùn)外排水泵、綜合廢水處理系統(tǒng)、淡鹽水返井泵（停運(yùn)返井泵時(shí)必須嚴(yán)格按停泵操作法操作并記錄）及其他間歇運(yùn)行設(shè)備，待負(fù)荷調(diào)整正常后，再開啟。

《避峰用電管理制度》規(guī)定各單位啟運(yùn)設(shè)備或切換設(shè)備，非緊急情況下，必須通知調(diào)度，經(jīng)調(diào)度同意后方可啟運(yùn)或切換，對違反規(guī)定單位進(jìn)行考核處罰。

建立獎(jiǎng)罰激勵(lì)機(jī)制，對控制負(fù)荷有效的班組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對控制負(fù)荷不力的班組進(jìn)行處罰，獎(jiǎng)罰分明。

2.4 避峰用電收益

企業(yè)平均電價(jià)：（0.90057×8+0.58603×8+0.31012×8）÷24=0.598 9（元/kW·h）。企業(yè)所有避峰用電的設(shè)備額定功率加起來為1 731 kW，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)沒有這么多，如：純水裝置設(shè)計(jì)總負(fù)荷為497 kW，實(shí)際運(yùn)行功率為200～220 kW；深井泵電機(jī)功率75 kW，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷為40 kW；廢鹽水泵P-165 額定功率15 kW，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷15 kW；廢鹽水泵P-166 額定功率22 kW，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷18 kW；堿液循環(huán)泵P-902 額定功率15 kW，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷12 kW；堿液循環(huán)泵P-901 額定功率11 kW，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷8 kW等，通過統(tǒng)計(jì)目前低谷時(shí)段避峰實(shí)際電量統(tǒng)計(jì)約為1 760 kW·h（由于香精廠試生產(chǎn)，-35 ℃冷凍機(jī)組未計(jì)算在內(nèi)）。

一般氯堿企業(yè)生產(chǎn)年有效天數(shù)是按333 天計(jì)算，則每年通過避峰用電可以為公司減少電費(fèi)16.9 萬元。

3 設(shè)備運(yùn)行方式改變

（1）該公司5 ℃水系統(tǒng)有2 種運(yùn)行方式，5 ℃離心機(jī)組（廠家約克，機(jī)組型號YKTGTBJ35DGFS，制冷劑R134a，額定制冷量500 萬kcal，電機(jī)功率1 224 kW）；熱水型溴化鋰機(jī)組（廠家大連三洋，制冷量：200 萬kcal/h，機(jī)組電機(jī)功率加起來有8 kW）。

（2）5 ℃制冷機(jī)組原設(shè)計(jì)是供應(yīng)PVC 裝置和燒堿裝置氯氣、氫氣處理使用的，PVC 裝置停產(chǎn)，其單獨(dú)供氯氫處理使用，和-35 ℃冷凍機(jī)一樣也存在俗稱的“大馬拉小車”現(xiàn)象。

（3）溴化鋰機(jī)組運(yùn)行的可行性：溴化鋰機(jī)組是一種利用熱能為動(dòng)力，省電、無噪音的一種設(shè)備。永銀化工燒堿、PVC 裝置以前使用的蒸汽是由熱電廠通過管道送過來的，由于種種原因2013 年2 月熱電廠關(guān)停。為保證公司連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)、為減輕環(huán)保壓力、為提高氫氣利用率，公司上了一臺8 t/h 臥式燃?xì)溴仩t，投運(yùn)后，不僅滿足了生產(chǎn)系統(tǒng)的需要，還有較大富余，這為溴化鋰機(jī)組重新得以運(yùn)行提供了保證。

（4）5 ℃離心機(jī)組變溴化鋰機(jī)組后，設(shè)備開啟時(shí)的電流一般是額定電流的4～7倍，啟運(yùn)瞬間負(fù)荷很大，設(shè)備運(yùn)行方式改變后，消除了5 ℃離心機(jī)組啟動(dòng)瞬間負(fù)荷過大的因素，保證了公司用電負(fù)荷不超出所申報(bào)最大負(fù)荷，避免了電業(yè)局對超出所申報(bào)負(fù)荷的雙倍罰款；啟運(yùn)溴化鋰機(jī)組停運(yùn)5 ℃冰機(jī)為公司降低了電量。

（5）實(shí)際運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：5 ℃冰機(jī)在夏季一般啟運(yùn)3 h，冬天一般啟運(yùn)1.5 h，按月平均2.25 h 計(jì)算年度耗電量1 224×0.85×2.25×333=779 519（kW·h）；溴化鋰機(jī)組啟運(yùn)時(shí)需起運(yùn)一臺熱水泵（額定功率45 kW），年度耗電量45×0.85×24×333=305 694（kW·h），故每年為公司節(jié)約電量473 825 kW·h，按0.60 元/kW·h計(jì)算，每年為公司節(jié)約電費(fèi)約28 萬元。

4 結(jié)語

通過以上數(shù)據(jù)每年可以為公司節(jié)約306 萬元，充分體現(xiàn)了管理出效益。作為企業(yè)的管理人員，平時(shí)還需深入現(xiàn)場，要善于多發(fā)現(xiàn)、解決一些問題，并能夠虛心聽取職工反映的問題及建議。