企業生產用電的精細化管理

都小平

（河南永銀化工實業有限公司，河南 舞陽462400）

河南永銀化工實業有限公司成立于2007 年，是一家生產燒堿、液氯、鹽酸、PVC 樹脂及水泥的綜合性企業。由銀鴿投資和永煤公司共同對原雙力公司進行增資擴股設立，分新老兩個廠區。老廠區位于舞陽縣城張家港路中段，新廠區位于珠海路南段，建設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，2011 年6 月投運。

目前燒堿裝置4 臺日本旭化成電解槽滿負荷運行，PVC 裝置處于停產狀態。為提高企業的生存能力，通過設備改造、避峰用電、改變設備運行方式等方法來降低生產成本，提高企業競爭力。

1 設備改造

該公司對所有30 kW 以上運行的設備進行排查，如果出現“大馬拉小車”現象，進行更換設備或利用電廠、水泥現有變頻器對其改造，排查結果及處理問題方式如下。

1.1 對-35 ℃鹽水制冷機組進行整體設備更換

1.1.1 -35 ℃鹽水制冷機組存在問題

（1）-35 ℃制冷機組原設計是供應PVC 裝置和一次鹽水膜法脫硝共同使用，由于PVC 裝置停產，其單獨供脫硝使用，存在俗稱的“大馬拉小車”現象。

（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 ℃制冷機組由于自身原因和避谷運行的需要，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）運行設備多，-35 ℃鹽水系統需運行制冷機組、鹽水輸送泵、鹽水儲槽等設備。

1.1.2 解決方案

（1）選設備。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，制冷機組電機功率約125 kW。

（2）項目投資。0 ℃冷水機組（成套）購置費27.5 萬元；乙二醇和氟利昂購置費2 萬元；管道閥門購置費3 萬元；電纜1 萬元；其他（循環水鹽水系統管道改造、機組基礎、油漆保溫等）0.5 萬元，共計費用為34 萬元。

（3）原供冷裝置運行情況、數據說明。通常情況在0：00-8：00 連續運行8 h；22：00-24：00 運行1.0～2.0 h，夏季氣溫高-35 ℃冷凍機組在12：00-18：00運行1.0～2.0 h；-35 ℃冷凍機年平均日運行9.6 h，平均每小時用電量680 kW·h，日用電量6 528 kW·h；-35 ℃冷凍機組冷水循環泵（電機功率132 kW）全天運行，日用電量896 kW·h（電量少的原因是變頻改造的結果），合計用電量為7 424 kW·h/d。

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

（5）數據計算參數。

年運行時間：330 d；平均電價：0.60 元/kW·h，高峰時段（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；低谷時段（0：00-8：00）0.310 12 元/kW·h。

（6）0 ℃冷水機組代替-35 ℃冷凍機組改造后項目收益。

原冷凍機組日運行費用：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）。

原冷凍機組年運行費用：2 862.25×330=944 542.5（元）。

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

1.2 對循環水泵、采鹵泵、5 ℃水泵、熱水泵、堿液循環泵進行變頻改造

傳統的工頻運行設備，當后續系統的流量減小時，是通過關小閥門來實現的，變頻設備是通過降低轉速來實現的，當關小閥門時工頻設備的耗用功率變化不大；變頻設備的耗用功率是與轉速的三次方成正比的，當后續系統流量減少時，轉速會降低很多，耗用功率也會降低很多。故公司利用停產電廠現有變頻器對較大設備進行改造，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電機參數：Pe=450 kW，Ie=28.6A，COS￠=0.86），存在設計容量偏大。運行時依靠閥門調節系統的流量及壓力（閥門開度一般為30%～35%），兼顧電機負荷率（一般控制在額定電流Ie 的80%～85%）。電機啟動、運行方式為真空斷路器控制，水電阻降壓啟動，全壓運行。在實際運行中輕載運行的時間所占的比例是非常高，滿負載狀態運行時間少的現實狀況；流量、壓力靠閥門控制，勞動強度大，精確度低，系統的穩定性差。閥前、閥后壓差大，流量、揚程等不能按生產需要控制在最佳結合點處。閥門開度小，造成揚程高，浪費電能。

通過將停產熱電廠閑置的630 kW 高壓變頻器加入至現有采鹵泵動力拖動系統內，閥門開度始終處于最大開度，對采鹵泵進行變頻開環控制，操作人員依據生產工藝要求，進行頻率調節，達到采鹵泵流量、壓力等調節，實現節能目的。

項目實施前后效果對比：

改造前：高壓電機工頻運行，運行功率約為340 kW,一天平均消耗電能8 160 kW·h（2013 年9 月統計數據）；改造后高壓電機在44 Hz 運行，運行功率約為237 kW；一天平均消耗電能5 688 kW·h（2014 年2 月統計數據）；每天節約電能2 472 kW·h；每年節約電能：889 920 kW·h，按一度電0.60 元計算，年節約電費約53 萬元。

循環水泵（額定功率710 kW）變頻改造后，通過采取降低循環水系統壓力，及時關閉停用設備冷卻水、調整換熱設備進出口溫差等方法對循環水系統運行優化，使循環水泵運行頻率有了大幅度降低，實施后經過統計，每天較原來降低電耗7 680 kW·h以上，每年為公司節約電費152 萬元。5 ℃水水泵變頻改造后，一年可節約電費約12 萬元；堿液循環泵（額定功率45 kW）年也可節約電費約2 萬元。

2 避峰用電管理

2.1 避峰用電管理的依據來源

河南省發展和改革委員會于2018 年4 月23日發布《河南省發改委關于2018 年電價調整有關事項的通知》附件2 中《河南省電網峰谷分時電價表》中變壓器容量315 kVA 及以上用電、電壓等級為110 kV 的企業用電價格分為3 個時段：高峰時段（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；低谷時段（0：00-8：00）0.310 12 元/kW·h。峰谷時段之間的電價差異很大，高峰與低谷的差價0.590 45 元，平段與低谷的差價為0.275 91 元，如果能將所有間歇運行的設備集中到低谷時段運行，在用電總量不變的情況下，將為公司節約不少電費。

2.2 企業間歇運行設備負荷統計

對該公司所有間歇運行設備進行統計造冊并對間歇運行設備的實際運行電流、功率進行測量、統計，以求全面掌握間歇運行設備的實際運行負荷，為今后的有效管控提供依據。避峰用電設備、裝置執行統計表見表1。

表1 永銀化工避峰用電設備、裝置執行統計表

2.3 優化管控措施

永銀化工公司的《避峰用電管理制度》要根據企業實際發展情況及時修訂完善，確保制度的可行性。明確各單位的職責，明確此項制度的執行全由生產調度來實施完成，調度人員必須熟悉全公司的生產情況，掌握了解間歇設備運行情況，如零點班接班后，純水裝置要開機，要開深井泵補水。零點班下班之前要將鹽酸罐V-708 液位打至最低，給八點、四點班生產留出儲存空間，打酸時要開高純鹽酸泵P-706 及酸霧吸收泵P-909。在7：30 之前，要將堿罐V-901、V-902 內堿液循環均勻，保證堿液濃度均勻。在0：00-8：00，調度合理安排綜合廢水、生活污水、樹脂塔再生廢水等間歇設備啟運時間，將其設備開啟時間依次錯開，避免設備集中啟運。

在開啟大型設備前，要了解目前公司的運行總負荷。2018 年6 月前公司向電業局申報最大用電負荷不超過33 600 kW，6 月后不超出35 175 kW（5 月重新申報負荷，6 月1 日開始執行），超過部分按雙倍收取費用。所以生產調度要了解負荷組成情況，設備開啟時電流一般是額定電流的4～7 倍，啟運瞬間負荷很大，所以一定要留出一定的負荷余量，避免大型設備啟運時，公司的負荷超出申報的最大負荷。如果實際負荷接近最高負荷時，可以停運循環水風機，停運外排水泵、綜合廢水處理系統、淡鹽水返井泵（停運返井泵時必須嚴格按停泵操作法操作并記錄）及其他間歇運行設備，待負荷調整正常后，再開啟。

《避峰用電管理制度》規定各單位啟運設備或切換設備，非緊急情況下，必須通知調度，經調度同意后方可啟運或切換，對違反規定單位進行考核處罰。

建立獎罰激勵機制，對控制負荷有效的班組進行獎勵，對控制負荷不力的班組進行處罰，獎罰分明。

2.4 避峰用電收益

企業平均電價：（0.90057×8+0.58603×8+0.31012×8）÷24=0.598 9（元/kW·h）。企業所有避峰用電的設備額定功率加起來為1 731 kW，但實際運行時沒有這么多，如：純水裝置設計總負荷為497 kW，實際運行功率為200～220 kW；深井泵電機功率75 kW，實際運行負荷為40 kW；廢鹽水泵P-165 額定功率15 kW，實際運行負荷15 kW；廢鹽水泵P-166 額定功率22 kW，實際運行負荷18 kW；堿液循環泵P-902 額定功率15 kW，實際運行負荷12 kW；堿液循環泵P-901 額定功率11 kW，實際運行負荷8 kW等，通過統計目前低谷時段避峰實際電量統計約為1 760 kW·h（由于香精廠試生產，-35 ℃冷凍機組未計算在內）。

一般氯堿企業生產年有效天數是按333 天計算，則每年通過避峰用電可以為公司減少電費16.9 萬元。

3 設備運行方式改變

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

（2）5 ℃制冷機組原設計是供應PVC 裝置和燒堿裝置氯氣、氫氣處理使用的，PVC 裝置停產，其單獨供氯氫處理使用，和-35 ℃冷凍機一樣也存在俗稱的“大馬拉小車”現象。

（3）溴化鋰機組運行的可行性：溴化鋰機組是一種利用熱能為動力，省電、無噪音的一種設備。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 月熱電廠關停。為保證公司連續穩定生產、為減輕環保壓力、為提高氫氣利用率，公司上了一臺8 t/h 臥式燃氫鍋爐，投運后，不僅滿足了生產系統的需要，還有較大富余，這為溴化鋰機組重新得以運行提供了保證。

（4）5 ℃離心機組變溴化鋰機組后，設備開啟時的電流一般是額定電流的4～7倍，啟運瞬間負荷很大，設備運行方式改變后，消除了5 ℃離心機組啟動瞬間負荷過大的因素，保證了公司用電負荷不超出所申報最大負荷，避免了電業局對超出所申報負荷的雙倍罰款；啟運溴化鋰機組停運5 ℃冰機為公司降低了電量。

（5）實際運行統計數據：5 ℃冰機在夏季一般啟運3 h，冬天一般啟運1.5 h，按月平均2.25 h 計算年度耗電量1 224×0.85×2.25×333=779 519（kW·h）；溴化鋰機組啟運時需起運一臺熱水泵（額定功率45 kW），年度耗電量45×0.85×24×333=305 694（kW·h），故每年為公司節約電量473 825 kW·h，按0.60 元/kW·h計算，每年為公司節約電費約28 萬元。

4 結語

通過以上數據每年可以為公司節約306 萬元，充分體現了管理出效益。作為企業的管理人員，平時還需深入現場，要善于多發現、解決一些問題，并能夠虛心聽取職工反映的問題及建議。