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中频感应炉节能熔炼技术
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中频感应炉节能熔炼技术

【摘要】:
摘 要铸造企业是耗能大户,其中以中频炉耗电多,同时也存在巨大的节能潜力。本文从企业用电环境入手,同时结合中频炉自身的节电空间,简要说明了中频炉节电的一些基本途径,这些办法已经在部分企业中实际应用,值得在铸造和其他使用中频炉的企业推广。中频炉节能熔炼技术对降低企业成本、提高企业生产竞争力有积极的作用,同时符合国家低碳经济政策,有较好的社会效益。关键词中频炉无功补偿 节能 基本电费力调电费  1. 前

  摘 要铸造企业是耗能大户,其中以中频炉耗电多,同时也存在巨大的节能潜力。本文从企业用电环境入手,同时结合中频炉自身的节电空间,简要说明了中频炉节电的一些基本途径,这些办法 已经在部分企业中实际应用,值得在铸造和其他使用中频炉的企业推广。中频炉节能熔炼技术对降低企业成本、提高企业生产竞争力有积极的作用,同时符合国家低碳经济政策,有较好的社会效益。
关键词 中频炉 无功补偿 节能  基本电费 力调电费 
  1. 前言
  中频感应炉-采用变流技术,把50Hz电源变成150Hz—10kHz,然后利用感应涡流加热原理对金属进行加热熔炼,适合用于冶炼优质钢与合金。中频炉具有维护方便,操作简单可靠,可准确地控制且具有调整熔化速度快,溶液温度均匀等优点。
  与冲天炉对比中频炉有节能、环保、工人作业环境好、劳动强度小等优点;与工频感应炉相比中频炉有融化速度快、生产效率高、适应性强、使用灵活、电磁搅拌效果好、启动操作方便等优点。
中频炉熔炼金属时需要消耗大量电能,其节能降耗也是一个受到企业和社会各方都关注的问题。现在笔者从企业用电环境入手,同时结合中频炉自身的节电空间,阐述一些中频炉节能降耗的基本途径。
 

  2. 新增中频炉设备时需了解尽量多的用电信息,从源头节约开支。
  2.1 到供电局电力确认现有线路容量能否满足中频炉用电要求

 

中频加热炉用电装机容量

炉子容量

(吨)

中频炉供电容量

(kVA

年基本电费

(万元)

0.5

400

11.0

0.75

600

16.6

1

800

22.1

1.5

1000

27.6

3

2500

69.0

5

3150

86.9

8

4000

110.4

10

5000

138.0

12

6000

165.6

15

9000

248.4

20

12000

331.2

中频保温炉用电装机容量

炉子容量

(吨)

保温炉供电容量

(kVA)

年基本电费

(万元)

2

350

9.7

3

400

11.0

5

500

13.8

8

750

20.7

10

1000

27.6

12

1250

34.5

15

1500

41.4

20

2000

55.2

 

  2.2 了解当地供电政策,确认是否允许使用中频炉。
  例如:广州部分地区禁止新增中频炉,如果在报装变压器前隐瞒情况,最后可能无法通过验收,即使设备安装上也无法送电。
  2.3 确认允许用电时间。
  有些地方虽然供电局同意安装中频炉,但对这类用电大户的用电时间有限制,只允许在平、谷(或夜间)时间使用。
  2.4 各地峰、谷、平用电时间不同,不能照搬。
  中山-高峰:14:00-17:00;19:00-22:00
  平段:8:00-14:00;17:00-19:00;
  22:00-24:00
  低谷:0:00-8:00
  佛山-高峰:9:00-12:00;19:00-22:00;
  平段:8:00-9:00; 12:00-19:00;
  22:00-24:00
  低谷:0:00-8:00; 
  考虑错开用电高峰时间,连续生产时间中山比佛山长5个小时,用电政策优惠一些。
  中山-22:00-24:00(平)0:00-8:00(谷)8:00-14:00(平)
  佛山-22:00-24:00(平)0:00-8:00(谷)8:00-9:00(平)
  2.5 各地电价也不同。佛山比中山多了2.2分/kWh的燃气燃油加工费(平均增加3%用电成本)。
  2.6 中频炉对电网的谐波干扰比较大,新厂选址尽量远离医院、学校、精密加工企业。否则可能会遭到供电部门强行要求用电电能质量达国标要求。
 

  3. 计划新增电气设备时,哪些可以节约投资
  3.1 用电计量点
  尽量集中全厂的用电计量点,最好单点高压计量,这样可以减少无功补偿设备的投资。
  3.2 中频炉专用变压器供电电压,建议如下表:

功率(kVA

用电电压(V

<1250

400

12502000

660

25004000

750800

50006000

9501140

70008000

11401500

 


  例如:5000kW中频炉选择1kV供电比选择660V供电电流减少30%,线路的铜排投资也会节约30%。
  3.3 一套电源配套2个炉体。炉体修复时间较长,影响设备的整体使用效率。
  3.4 多个炉子尽量集中安装,采用单台变压器供电,提高变压器的利用率。
  3.5 尽量选用专用的整流变压器。专用的整流变压器自身可以长期过载20%,可降低基本电费。
  3.6 功率因数低就要尽早安装无功补偿和谐波治理设备,避免力率调整电费(其实就是罚款)。
  3.7 容量大于3000kVA的变压器,尽量采用三绕组变压器(12脉波整流),减小流入电网的谐波电流。
  

  4. 无功补偿的意义
  4.1 减少无功,降低变压器总电流。例如:平均功率因数由0.74提高到0.95,总电流可降低20%,相当于提高了变压器的利用率。
  4.2 提高功率因数后可以节约调整电费。例如:平均功率因数0.74每月罚款8%的电费,提高到0.95每月奖励0.75%电费,节约的用电费用非常可观。
  4.3 提高变压器的利用率后,变压器的容量可以选比较小,节约:23元/kVA/月,减少变压增容费用的支出。例如:900kW的负载,功率因数由0.80(需要配1250kVA变压器)提升至0.95(只需配  1000kVA变压器),这样就节约了250kVA的变压器安装容量,每月节约:250x23=5750元,年节约6.9万。
  4.4 无功补偿对变压器二次侧电压有稳定功能,比不安装无功补偿提高2~5%的电压,电压稳定生产效率也会提高。熔炼时间每缩短1分钟,可减少0.5%的热损失,经济效益十分可观。
 

  5. 谐波治理的意义
  5.1 中频炉谐波非常大,约占基波的25~30%,谐波电流流入变压器。变压器、线路内的谐波较少,损耗降低,温升降低。
  5.2 从根本上说“谐波治理”的社会效益远远大于企业的经济效益(类似污水处理),其节电空间十分有限,一般在0.5~2%。
  5.3 企业谐波治理主要意义是提高功率因数(节约力调电费)和提高变压器的可靠性(降低变压器的损耗,减少噪声和振动,降低温升)。
  5.4 减少谐波干扰,提高其他用电设备的稳定性、可靠性和精度。
 

  6. 无功补偿设备的选取
  6.1 依据实际需求进行补偿容量设计,尽量保证月平均功率因数在0.95以上。必要时要求供应商到现场测试,提高设计方案的准确性。
  6.2 电抗器尽量选取单相滤波电抗器,温升低、损耗小。
  6.3 可根据客户需要设计为滤波支路,如5、7、11、13、高通、C型等,谐波要求达到国标。
  6.4 电容器要尽量采用“单相、防爆”电容器。
  6.5 设有过压、过流、过载、超温等相关保护。
  6.6 投切开关选用真空接触器。中频炉负荷十分稳定完全没有必要选择晶闸管投切的无功补偿,晶闸管的损耗非常大。建议采用真空接触器作为控制元件,可靠性高、损耗小。
  6.7 采用低压侧补偿兼谐波治理装置代替高压补偿装置。低压侧补偿一次性投资较高压侧补偿高30~40%,但使用成本远远低于高压补偿产品,其性价比高于高压补偿,一般投资在1年左右可以回收。
 

  7. 中频炉自身节电措施
  7.1 采用高纯度电解铜作为线圈和电缆的原料。
  7.2 增加感应线圈和传输线路的导线截面,可以采用多线并联的方式(有3~5%的节电空间)。
  7.3 降低传输线和线圈的温度。温度增加25℃,导线的损耗增加10%
  7.4 条件允许的情况下,尽量提高炉子的匹配功率,减少熔炼时间。
  7.5 使用中频炉,尽量工作在满负荷状态。
 

  8. 生产中的节电小建议
  8.1 对中频炉专用变压器单独安装一个电表供操作人员记录每天的用电情况。如果每吨钢水用电量有
  异常波动、可以时发现问题加以解决。
  8.2 明确当地的峰谷平时间,合理安排生产。
  8.3 延长连续冶炼时间。
  8.4 超过一个月不用电,报停变压器节约基本电费。
  8.5 合理配料、配置生产员工,做好加料准备工作,缩短加料时间。
  8.6 保持设备完好(至少有一个比较专业的电工)。
 

  9. 光达电气无功补偿案例介绍
  9.1 佛山市顺德区中天创展球铁有限公司
   5000kW和3000kW中频炉各一台,2007年增加无功补偿和谐波治理设备。月节约力调电费10万左右,投资在1年内收回(详见附件1)。
  9.2 松下?万宝(广州)压缩机有限公司和三菱电机(广州)压缩机有限公司
  压缩机生产原料熔炼用中频炉设备,原有进口无功补偿设备噪声大,影响配电室内值班员工的工作。2008年7和2009年3月分别更换为光达电气的产品,噪声低于45dB。
  

  10. 结论
  综上所述,中频炉节能除了中频炉自身可采取一系列的节能措施,还能够在供电、配电、合理安排生产工艺等环节挖掘潜力。例如:合理选择变压器、增加无功补偿兼滤波装置,就具有节约基本电费开支、提高设备利用效率,提高设备可靠性,节省电能等优点。因此,中频炉的节能不能仅仅局限于中频炉本身,有必要拓宽思路对中频炉进行更全面的节能。