淺談冶煉廠通用設備運行的節能措施

黃雪霞

（紫金銅業有限公司，福建 上杭 364200）

淺談冶煉廠通用設備運行的節能措施

黃雪霞

（紫金銅業有限公司，福建 上杭 364200）

冶煉行業設備的運行成本是企業經營管理的重要指標，如何提高設備的運行效率，對節約電能和降低生產成本有著重大的意義。文章敘述了冶煉廠風機運行中變頻調速節能、冶煉廠綜合管網主排水設備節能以及冶煉廠壓風設備節能措施。

冶煉廠；通用設備；設備運行；節能措施；主排水設備；壓風設備

隨著國家對環境的重視，為響應國家節能減排要求，中小型冶煉廠、選礦廠、煤廠因傳統礦機高能耗、低效率、高運營成本倒閉。取而代之的是企而創新、圖而突破的大型企業，并對設備提出了更高的節能環保要求，未來冶煉行業的發展方向是綠色、高效、智能。如今，設備制造企業加大了對高效、節能環保設備的研發和生產力度，采用長壽命、低能耗及減輕重量的設計原則。選礦、冶煉設備是技術要求和集成化程度很高的裝備，新設備在開發時就不斷將各領域成果融合進來，隨著新材料、新工藝、新技術的推廣，每一輪產品問世都注入新的技術，零部件的更新周期變短、新設備換代加快，為了使廢棄零部件處理的污染最小及綜合成本最優化，在設計階段就考慮使用全生命周期產品。同時這種新型環保節能設備的成本也隨著行業規模和技術的進步迅速降低，使得環保節能設備日益凸顯優勢。這些設備不僅制造上節能環保，同時在運行時也能降低能耗，我司全力推動“向設備要效益”活動，本文著重探討我司設備運行時的節能措施。

1 冶煉廠風機運行中變頻調速節能措施

我國的大型異步電動機應用變頻調速雖然才剛剛起步，不過變頻調速以其優異的調速、啟動和制動性能、高功率因數、高頻率、良好的節電效果以及其廣泛的適用范圍等優點被國內外公認為是最有發展前途的電機運行方式。我司對環保風機的實際運行情況進行了變頻技術改造。

1.1 風機的運行工況分析

以我司風機為例，在實際工況運行時，采用進風門閥門調節，大部分的能量都被消耗在閥門上，閥門的開度越小，相應的能耗越高。通常情況下，采用閥門調節的風機實際消耗功率與風量大致成正比，與風門的開度大小成正比。在生產運行中，系統負荷隨時發生變動，風機實際風量也隨著變化，需要使用閥門調節，這時風量可能只有額定風量的一部分，風機不在額定工況點運行，其實際運行效率較低，調節閥存在大量的節流能耗。

1.2 變頻改造的節能分析

從電機學原理可知，變頻器的調速是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比關系，即n＝60f（1－s）/ p，式中：n、f、s、p分別表示轉速、輸入頻率、電機轉差頻率、電機磁極對數。通過改變電機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。

根據流體力學的基本定律，風機的流量Q與電機轉速n是成正比關系，風壓與轉速的平方成正比關系，軸功率P與電機轉速的立方成正比關系，即Q∝n、H∝n2、P∝n3。

由圖1說明風機的節電原理：

圖1

n1為電機額定轉速運行特性；n2為電機減速在n2轉速運行特性；R1為風機管道阻力最小時的阻力特性；R2為風機管道阻力增大到某一數組時的阻力特性。

其一，風機在工頻條件下運行的閥門調節。當風機在管路特性曲線R1工作時，工況點為A，風機所需的功率正比于H1與Q1的乘積；當工藝要求減少流量到Q2，工作點位移至B，實際通過管道閥門調節，增加管阻，這時風機所需的功率正比于H2與Q2的乘積；顯然風機在B點運行時輸出的風量減小，但功率增大，管網閥門產生了大量的能力損失。

其二，采用變頻調速運行，風機由n1下降到n2，這時工作點由A點移到C點，所需風量達到Q2，風壓降至H3，風機變頻調速后所需功率正比于H3與Q2的乘積，由圖可知風機所需功率明顯減少。

1.3 變頻調速改造成效

我司風機、循環水泵等原設計為電機工況運行，風（水）量有富余，為滿足變負荷生產需要，現場通過閥門調節來控制介質流量，造成巨大的截流損失，能耗大。針對這個問題，公司組織專業人員進行生產工藝調研，分析風機、水泵日常負荷運轉規律，復測電機、風機、水泵的運行效率，制定實施電機變頻改造方案，增加測點、控制系統，實現電機隨介質流量變化自動調節轉速，達到節約用電效果。

以我司2臺陽極爐燃燒風機為例以每天各一爐銅計算：每臺陽極爐每天約有6小時風量在2500～4000Nm3/ h，約有18小時風量在6000～8000Nm3/h；2臺陽極爐一起用風時最大用風量在15000Nm3/h左右，遠低于設計的38000Nm3/h，所以燃燒風機近一半的功率是多余的；在一臺陽極爐還原、另一臺低油量保溫時（總供風量低于6000Nm3/h時），燃燒風機會產生喘振的情況，對風機本身產生影響。兩臺風機各自采用變頻從50Hz降至45Hz，根據工段工況自動調節風量，保證正常運行，節能約27.1%，單臺日節能110kW*24h*27.1%＝715.44kW/h，公司通過本項技術改造每年節約電50萬度電。

2 綜合管網主排水設備運行時的節能措施

綜合管網主排水設備的電耗量在我司生產費用占相當的比重，所以能使主排水設備運行時節能降耗，對整個冶煉廠生產具有很重要的意義。經實踐發現，通過以下三種措施能夠降低主排水設備的運行能耗：

2.1 采用無底閥排水

取消底閥能夠減小吸水管的阻力，使得吸水管路阻力系數降低，氣蝕工況點向大流量區移動，增大了水泵的安全工作區，能夠有效地防治氣蝕的產生，保證水泵的安全運行；與此同時，采用無底閥排水不僅能夠提高排水管路效率，降低電耗，還能夠避免泥沙對底閥造成堵塞故障。

2.2 選用效率高的水泵

有些企業仍用老型號的水泵，其檢修安裝質量不高，導致機械損失、水利損失以及容積損失加大，使其效率明顯降低；有些水泵雖然本身效率較高，但運行工況效率低，主要是由于選用的水泵的揚程過高或流量過大，使其運行工況點偏離了工業利用的經濟合理性，沒有充分發揮出水泵的利用價值。

對于這兩種情況，我們一般會選用高效泵代替老型號的低效泵或者設備選型時，根據公司實際運行工況來選擇泵，去除水泵的富裕揚程，合理調節水泵運行工況點。

2.3 選用效率高的管路

如果排水管路和水泵匹配不合理，管徑偏小或管路阻力偏大，在整個排水系統中都會增加能耗的，所以光靠提高水泵的效率是遠遠不夠的，水泵和排水管路在選型時不僅要符合整個廠區排水工況，同時還要選擇相互匹配的水泵和排水管路。

排水管路內部結晶嚴重的話也會使管路阻力增大，使得管路效率大大降低，所以需要定期對排水管路內部污垢進行清理。

3 壓風設備運行時的節能措施

壓風設備也是耗電量較大的設備之一，其運行成本高、使用效率低，因此如何提高壓風設備運行效率，對節約電能和降低生產成本意義重大。

3.1 提高壓風機的運行效率

3.1.1 首先將一些老舊風機更新成高效的壓風機，在選擇高效壓風機的時候，保證風量不變的情況下，要合理選用壓風機。例如，在需風量都為20m3/s的前提下，開動1臺新的4L-20/8型壓風機（效率80%，功率130kW），比開動兩臺3L-10/8型壓風機（效率80%，功率75kW）節電20kW，這樣一年就能節約10萬kWh電力。

3.1.2 加強設備的維護保養，保證控制閥門的工作狀態良好，不跑風漏風；填料箱、汽缸蓋、活塞與氣缸壁之間不漏氣；同時觀察壓風機的冷卻效果，進氣溫度不宜過高。實踐顯示，每升高3℃，壓風機的工作效率就會降低1%。

3.2 減少壓縮空氣管路的損失

3.2.1 根據工作使用要求，空氣壓縮機站就近建設，能夠減少管路的壓力損失，受壓縮空氣輸送位置和管路控制的影響，在管路中安裝一些管件、閥門等附件，避免附件壓力損失，要盡量減少使用。

3.2.2 做好管道水力計算，選擇大直徑風管，減少壓力損失，減輕壓風機的負擔，同時加強管路維護，保證管道接口、附件使用正常，不泄漏。

3.3 加強對用風設備的管理

加強對用風設備的管理，對搞好壓風機的經濟運行，降低生產成本有很大的作用。定期對用風設備進行維護和檢修，需要風量少而散的風動機械盡量少用，能用電動機的地方盡量用電動機。

3.4 減少或取消壓風設備

盡量減少或取消壓風設備，采用液壓式或電動設備。雖然壓風機有被取消的趨勢和可能，但目前和以后一定時期內，壓縮空氣其特有的特點仍然是冶煉供氣系統不可缺少的一種原動力。從長遠看，進一步減少和取代壓風機，直接利用電能或其他能源達到節約措施。

4 結語

冶煉行業通用設備運行中還有很多的節能措施需要我們去發掘，在不斷的實踐中積累經驗，不斷完善整個設備系統，通過全公司開展“向設備要效益”活動，規范設備管理工作，提高整體設備的工作效率，降低生產成本，降低能耗，為企業謀取更多的利潤。

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（責任編輯：王 波）

TQ116

1009-2374（2017）12-0130-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.067

黃雪霞（1986-），女，福建上杭人，供職于紫金銅業有限公司，研究方向：設備管理。

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