選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的有效方法

施 軍

(山西陽煤集團 寺家莊煤業(yè)有限責任公司，山西 陽泉 045000)

1 概 述

選煤廠在運行過程中會消耗大量的能源，也會排放大量的污染物。隨著煤炭機械化開采的增加以及煤質(zhì)的下降，原煤洗選難度也越來越大，從而更加劇了能源大量消耗[1]。因此，選煤廠的節(jié)能降耗問題受到高度重視，選煤廠供電系統(tǒng)的節(jié)能降耗問題更值得關注。

對山西陽煤集團一些選煤廠供電系統(tǒng)(配電室、集中控制室、變壓器等)的基本情況及節(jié)能降耗情況進行的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：選煤廠集中控制室共有18個，高壓配電室有17個，低壓配電室83個，500 kVA以上變壓器64臺。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)各個選煤廠的設計水平層次不齊，安裝時間差異也較大，且相關的各項保護及節(jié)能措施都比較滯后[2]。根據(jù)這一現(xiàn)狀，筆者結(jié)合自身經(jīng)驗，對山西陽煤選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗中存在的問題進行分析，并提出幾點改進措施。

2 選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗現(xiàn)狀

在目前的山西陽煤集團選煤廠供電系統(tǒng)運行中，由于選煤廠規(guī)模較大和現(xiàn)代機械化水平不斷提升，集團為保障正常生產(chǎn)的順利實施，對選煤廠投入大量的資金，且裝備了小功率、低耗電的機械設備。因此，機械設備的節(jié)能降耗已成為當下集團生存發(fā)展的重要內(nèi)容之一。但在山西陽煤集團選煤廠供電系統(tǒng)來講，選煤廠雖然應用到了大量的機械設備，但是變頻器與電容補償、功率因數(shù)等方面的技術還有待提升。此外，由于基層人員綜合素質(zhì)水平參差不齊，缺乏節(jié)能完善管理制度，所以在實際的節(jié)能降耗過程中，工作人員盲目性工作，并無實際成效，進而造成集團節(jié)能降耗工作無法落實[3]。

3 選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的優(yōu)化措施

3.1 管理優(yōu)化措施

(1)加強節(jié)能降耗技術管理。在選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗過程中，技術管理應放在首位。選煤廠成立技術研究小組，對節(jié)能降耗技術定期召開會議，歸納總結(jié)技術現(xiàn)狀，以便改進技術。比如：供電系統(tǒng)中出現(xiàn)非線性用電負荷增多問題，此故障多由供電系統(tǒng)中的諧波受到干擾，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，進而引發(fā)線路設備的熱效應而產(chǎn)生。研究小組經(jīng)討論提出：采用因地制宜方式抑制供電系統(tǒng)諧波。

(2)加強用電節(jié)能降耗管理。在選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的過程中，應注重科學化管理。以選煤廠的實際情況為基礎，做好節(jié)能用電管理。供電系統(tǒng)部門首先應通過對線路損耗的計算，對比實際用電與計劃用電情況，以對比和計算數(shù)據(jù)為基礎，合理選擇線路損耗指標，并將相應的指標下發(fā)給相關部門。但為保障指標的落實，應將此項工作與業(yè)績考核結(jié)合管理，以便保障工作人員的工作效率，提高規(guī)范性。

(3)加強人員節(jié)能降耗管理。在選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的過程中，單位應注重人員節(jié)能降耗培訓工作，定期召開節(jié)能降耗會議，討論節(jié)能降耗措施，研討如何優(yōu)化節(jié)能降耗技術。通過這些方式，可以提高工作人員的節(jié)能降耗意識。

3.2 技術優(yōu)化措施

(1)供配電變壓器節(jié)能。在選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的過程中，作為供電系統(tǒng)輸送電能的主要設備，變壓器也會消耗電能，雖然這種電能消耗較小，但是長時間造成的電能損耗較大。因此為實現(xiàn)變壓器節(jié)能，選煤廠應使用低損節(jié)能變壓器，比如：SC9-30、SC10-30等等，這些都是通過優(yōu)質(zhì)冷軋晶取向矽鋼片，這種材料參有效降低變壓器的漏磁等損耗[4]。與此同時，變壓器的使用和選擇非常重要，選煤廠應根據(jù)實際情況，合理選擇容量及臺數(shù)。另外，在變壓器的運行中一般都是并聯(lián)電路，且并聯(lián)電路中的變壓器電壓與變壓比保持一致、連接組別相同，容量也基本相同。因此，筆者建議在選擇抗阻電壓時，選煤廠應重視供電系統(tǒng)的電壓、電壓波動是否滿足實際情況，進而限制低壓系統(tǒng)中短路位置的電流變化。

(2)供電系統(tǒng)的電動機節(jié)能。在選煤廠供電系統(tǒng)中，三相交流異步電動機作為常見供電系統(tǒng)設備，其在運行過程中消耗的有功功率較多，但有時會需要無功功率，且功率因素較低，因此這種設備的耗能較多。因此，選煤廠要實現(xiàn)電動機節(jié)能降耗目的，建議選煤廠采用就地補償電容器，讓線路損耗減少，進而減少電動機的輕載和空載運行。另外，為實現(xiàn)電動機的節(jié)能降耗，還可以采用變頻器和軟啟動器控制，在變頻的調(diào)速下，讓電動機負載率出現(xiàn)變化，自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速與負載率保持一致，降低電能損耗。此外，也可以通過提高自然功率因數(shù)將電能損耗降低。同時因為電動機的負載率與功率因數(shù)兩者有著緊密的關系，所以輕載運行能夠降低電動機的自然功率因數(shù)，相反電動機的電能損耗比較高，因此，電動機容量只有符合要求，并符合相關功率的要求，電動機的負載率就會提高，相反的自然功率因數(shù)就會隨之變化，因此要核對機械負荷與電動機容量是否相符。

(3)供電系統(tǒng)線路損耗的降低。在選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗過程中，供電線路因為距離比較長，縱橫交錯，所以電能的消耗也會較多。在選煤廠供電系統(tǒng)中，采用的線路電流一般都是不變的，根據(jù)公式P=I2R(P表示功率，I表示電流，R表示電阻)，降低線路電阻，可有效改善選煤廠供電系統(tǒng)線路損耗[5]。因此，選煤廠的節(jié)能降耗過程中，應選擇導線電阻率小、長度相對較短的線路，并要避免線路彎曲。

(4)供電系統(tǒng)功率因數(shù)的提高。在選煤廠供電系統(tǒng)的節(jié)能降耗中，除了工藝調(diào)整之外，還可以通過電容補償柜或者變頻器和電容補償提高功率因數(shù)。首先，選煤廠應采用大批的電容柜實施電容補償改造，通過無功功率就地補償裝置將功率因數(shù)提高。同時對單獨大功率用電設備也可以采用同樣的方式，提高功率因數(shù)。其次，選煤廠應注意改造后的電容補償柜的功率因數(shù)會提高0.1到0.95，此時選煤廠電容補償柜功率因數(shù)比《煤炭洗選工程設計規(guī)范》中供電系數(shù)功率因數(shù)cosΦ正常值更高。正因如此，此時選煤廠的電力相對比以往電力節(jié)約5%，如果折算為原煤，大約降低了原來使用原煤的0.25 kW·h[6]。第三，在選煤廠的交流電路中，通過改變功率因數(shù)，將總電路的流量減少，促使供電系統(tǒng)中的電氣元件容量減少，降低能源消耗。同時將供電系統(tǒng)的裕度增加，并增加負載容量。當負荷有功功率不變時，將線路以及變壓器在流通過程中負荷的無功功率減少，有利于提高負荷功率因數(shù)。

(5)供電系統(tǒng)采用無諧波高壓變頻器。在選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗過程中，選煤廠采用無諧波高壓變頻器，通過該變頻器調(diào)節(jié)電動機的軟啟動，減小啟動力矩，并減小高壓循環(huán)水泵的頻繁啟停對高壓控制柜的沖擊，降低電動機受到諧波的影響。與此同時，還可以通過調(diào)節(jié)選煤廠生產(chǎn)過程中的水量來降低能耗。利用無諧波高壓變頻器，可實現(xiàn)電能的低消耗。

(6)供電系統(tǒng)的低壓電器及照明。在選煤廠供電系統(tǒng)的節(jié)能降耗過程中，選煤廠需要選擇一些低壓電器，因為低壓電器耗電量較小。由于選煤廠采用的低壓電器數(shù)量較多，所以整體上總耗電量較多。選煤廠在選擇低壓電器時，應選擇安全、節(jié)能且小功率、高電壓的電器(如燈泡等)，而信號燈則可以使用發(fā)光二極管芯群。與此同時，選煤廠還可以利用交流接觸器，讓電源系統(tǒng)降低電能消耗，減少功率損耗。最后，在保證正常照明的前提條件下，充分利用光能，提高光能的使用效率；也可將電源線路供電設置為三相四線制，以減少電壓損失，讓燈泡發(fā)揮最大效果。

4 節(jié)能降耗效果分析

通過從管理、技術兩方面的節(jié)能降耗管理，山西陽煤集團選煤廠的各種消耗得到了有效控制，自2017年的大量生產(chǎn)統(tǒng)計資料可知，相對比煤廠生產(chǎn)時期的情況，電能消耗由原來的每小時3.8 kW降低到每小時2.78 kW，而水能消耗由原來的0.12 m3降到0.03 m3，介耗則由原來的1.55 kg降到0.78 kg，藥劑消耗由原來的4.5 g降到2.2 g，其他附件備用消耗明顯降低，有效減少經(jīng)濟支出，使原來資源單價從3元降到2.5元，年可凈創(chuàng)經(jīng)濟效益1 425.6萬元。由此可見，從管理與技術方面加強節(jié)能降耗，效果顯著。

5 結(jié) 語

能源作為人們賴以生存和發(fā)展的主要物質(zhì)，科學合理的用電成為當下社會發(fā)展的關鍵。選煤廠應根據(jù)市場實際與現(xiàn)代化科技的發(fā)展，不斷研發(fā)創(chuàng)新節(jié)能降耗技術和管理方式，從電動機、線路損耗、功率因數(shù)、低壓配電系統(tǒng)等方面進行節(jié)能降耗。只有充分考慮各種因素，才可以保障選煤廠供電系統(tǒng)節(jié)能降耗的效率，推動選煤廠又快又好的發(fā)展。