江蘇東海縣熔融石英行業節能改造潛力分析

陳 磊

（東海供電公司 營銷部，江蘇 東海 222300）

1 東海地區熔融石英行業概況

連云港市東海縣是硅產品基地，硅系列產品加工業是東海縣的一大支柱產業。全縣共有硅產品加工業用戶46戶，用電總容量8.5萬kW，主要生產優級熔融石英、電子級硅微粉等，大部分企業分布在安峰、房山、桃林、洪莊、牛山、平明、石榴等鄉鎮。而熔融石英產業是電能消耗大的行業，節約用電勢在必行，意義重大。

2 東海地區熔融石英行業節能改造潛力分析

東海縣46家熔融石英企業共有石英熔融爐330臺，年產量18.81萬t，年生產用電量4.62億kWh，對熔煉行業的主要用電設備工作特性和耗電情況進行分析，確定出石英熔融爐設備的節電空間最大。如施行該項技改措施，年可節電7 300萬kWh。該技改項目推廣應用后，同類企業不僅可以降低能耗成本,還有助于緩解政府能源供應和建設壓力,減少廢氣對環境污染。目前，全縣已有3家企業施行該技改項目，共改造48臺熔融爐。技改前，全縣熔融爐年耗電量4.62億kWh，技改后年耗電量4.51億kWh，年節約電能1 100萬kWh。

3 案例分析

桃盛熔融石英有限公司主要從事熔融硅微粉生產。改造前該公司采用10 kV進線，以“一拖多”的方式組織生產，即以1臺1 250 kVA主動力變壓器拖動3臺280 kVA熔融爐前變壓器再供給3臺熔爐，共有這樣的生產線12條，280 kW/TS4-1500石英熔36臺融爐。多臺小動力變壓器并聯運行，供電電壓不穩定，電能損失高。如需擴大生產規模，必須建設多套生產系統,為了降低生產成本，提高經濟效益，該公司實施對石英熔融爐及爐前供電短網進行技術改造。

3.1 主要節電措施

采用30臺320 kW/TS5-2500新型節能石英熔融爐。其石墨電極規格由φ60×1 500更換為φ75×2 500，爐體規格由φ1 000×1 500改造成φ1 500×2 500。與原先相比，新型的高功率石墨大大降低了電阻率，且不易斷裂，不僅滿足在熔融過程中不同時間段和溫度下發熱功率的需求，為充分熔融各種規格的石英產品提供了便利，而且還提高了25%的單爐生產效率，由原來的1.9 t/爐提高到2.5 t/爐，比國內平均水平提高了40%。同時每噸產品能耗由2 456 kWh下降至2 190 kWh，比國內平均水平提高了30%。

改善供電方式，優化爐前短網布線。由原來的3臺熔爐一組的生產線改造成6臺一組的生產線，采用35 kV高電壓供電，減少熔融爐前變壓器21臺，有效地降低了電能損耗，同時也為企業擴大生產提供了條件。其原理為隨著溫度的增加，銅的電阻率成對數函數增加的特性。而爐前送電網絡正是在高溫下運行，所以在設計時應正確選擇銅的電流密度，電流密度選取過大，將造成爐前電網電能損耗大，過小將造成投資增大。該廠根據石英熔融爐的生產能力、實際裝料量、熔融時間、石英的熔解熱量，確定了新生產車間全部采用35 kV高壓進線供電，采用一臺S11-2500/35主動力變壓器拖動3臺320 kVA熔融爐前變壓器，再供給6臺熔爐的生產線。新生產線可以調整爐前變壓器的二次電流、電壓，使其滿足生產初期電流、電壓連續緩慢升高，生產中低電壓、大電流的要求。6臺爐前變壓器分為3組，每組2臺，3組爐前變壓器分別與動力變壓器輸出線路不同的任意兩相連接，合理匹配，保證三相負荷的平衡，使動力變壓器和爐前變壓器都能在最佳負荷狀態下工作，變壓器損耗相對減少。

3.2 節能效果

節能項目改造后，實施高效石英熔融爐替代和優化爐前供電短網，在提高產能的同時，降低了損耗，效益顯著。改造后，共節約電力1 679 kW，節電率達17.49%，預計年節電665萬kWh，年可節約電費373.66萬元，計劃中投資432萬元，14個月內可回收全部投資。

4 存在的問題

通過開展能效服務的市場潛力調查，在設備改造和投資意愿方面，有的客戶已經或者計劃實施提高用電能效、節約電費的措施或者設備改造。然而，因近期受國際金融形勢的影響，目前，東海只有13家熔融石英企業生產線在運行（其中含部分生產運行），其余全部暫停生產，這也是熔融石英企業目前不愿意繼續投入資金改造設備的主要問題。