陈红艳 王宝群
河南中美铝业有限公司 452477
摘要：在我国进入21世纪的新时期，科技发展十分迅速，针对氧化铝厂电气设备能源耗损率高的问题，对氧化铝厂电气节能设备的效能优化进行研究。根据氧化铝厂设备的生产要求，选用节能效率高的变压器，同时对变压器的平均负荷率进行合理控制，以及搭配移相电容器使用，对变压器进行效能优化；根据氧化铝厂设备的负荷特性以及正常负载率，对变频器进行有效控制，通过谐波治理装置保证变频器运行效率，对变频器进行效能优化。通过对变压器和变频器的合理改造和使用，实现了氧化铝厂电气节能设备的效能优化。
关键词：电气节能设备；效能优化；变压器；移相电容器；变频器
引言
在氧化铝生产系统中，能耗占整个生产成本约30%，节能降耗是氧化铝企业降本增效的重要途径。分析氧化铝工艺的能耗分布及节能方向，通过优化设计可对新建氧化铝厂和已有氧化铝厂在节能降耗环节上进一步深化，从而有效降低氧化铝生产系统的能耗及成本，提高氧化铝企业的市场竞争力。
1电气设备节能的意义
节约能源是指从生产到消费的每个环节,都要降低消耗、减少损失和污染物的排放量、制止浪费,有效合理的使用能源,而电能是国家较为重要的能源之一,节约电能降低消耗对于国家、企业甚至是居民都具有重要的意义。企业的电气设备是主要耗电设备,加强对它们的管理,努力实现技术上的创新,能够为企业节约大量的成本,减少劳动力,同时缓解了国家电能资源的紧缺,是值得企业领导和员工重点考虑的问题。随着市场经济和改革的深人,各种企业风起云涌相继发展壮大,竞争在有限的资源,新时期对能源的需求更加注重节约降耗。
2氧化铝厂电气节能设备的效能优化
2.1加强能源管理，实现节能降耗
①加大主要能源消耗指标考核力度，促进节能降耗工作。根据能耗目标，公司进行详细分解并下达到各二级单位。主管部门及各二级单位都有明确的能耗指标，能耗指标作为关键指标纳入单位绩效考核，并与单位领导班子绩效挂钩考核。②做好生产系统水平衡，实现节水减排，降低汽耗。为进一步做好生产系统水平衡，加大蒸发、高压溶出EDP回水送热电分厂回用量，氧化铝流程多配吃工业废水（污水、循环水、赤泥回水），达到经济、合理利用不同品质的水，减少工业污水处理站的污水量，有效降低氧化铝汽耗，进行氧化铝系统水平衡调查，查明系统存在的问题，提出解决方案，制定下发《生产系统水平衡考核办法》，设置蒸发回水及中水回用单项奖，加大奖罚力度，取得明显的效果。③强化现场节能检查，杜绝能源浪费现象。公司坚持进行现场节能检查，并不定期组织各单位进行交叉检查，发现问题及时通报整改，要求各单位每周上报节能自查整改结果，规范生产现场用能管理，杜绝跑、冒、滴、漏等违章用能现象。
2.2减少空调房热源
一般大型企业配电室都安装有大功率变频器,变频器工作时产生大量的热量并通过变频器散热风机散发到室内,造成室内温度升高,严重影响变频器及配电室其它设备安全运行。目前大多采用加装空调来强行降温,但由于热量排不出室外,压缩机连续工作,耗电量大且效果不佳。在变频器柜顶上安装一个通风管道抽风装置,把变频器工作时产生的热量引出室外,则可以使配电室的温度大幅度下降,减小空调安装容量甚至不安装空调。某厂二期分解晶种泵配电室,面积只有18m2,高只有4m,却安装有3台ACS6070490ABB变频器。为了防止变频器温度过高跳停,安装了2台5P空调,可是在炎热的夏季,变频器工作温度还是经常达到95℃,如果有一台空调坏了,变频器温度则会达到115℃而保护跳停。改用把变频器工作时产生的热量引出室外的办法后,不但不用开空调,3台变频器同时满负荷工作时,变频器温度也只有86℃。
不开空调每年可节约电能约6.6万kW·h,节约电费3.3万元。
2.3系统节能优化
循环效率是评判整个氧化铝生产系统能效成本的关键指标，循环效率越高则氧化铝生产系统的单位能耗和生产成本越低，而与之相关的3个因素分别为循环母液Nk浓度、溶出液Ｒp1及分解母液Ｒp2。从循环效率公式η=Nk×(Ｒp1—Ｒp2)来看，提高循环效率主要是提高系统循环母液碱浓度、提高溶出率和分解率。经计算，当循环母液Nk浓度从240g/L提高至250g/L，溶出液Ｒp1从1.15提高至1.18，分解母液Ｒp2从0.58降低至0.55时，其循环效率可从136.8kg/m3提高至157.5kg/m3，也就意味着氧化铝生产系统的单位能耗和成本分别可降低约15%。因此，从系统节能综合考虑，氧化铝生产系统优化设计应适当地提高循环母液碱浓度，选择最佳的溶出温度来提高溶出率，制定最优的分解制度来提高分解率，以尽可能地提高循环效率，达到整个氧化铝生产系统节能降耗的目的。
2.4低压配电系统的节能
在氧化铝企业中,低压配电系统的节能也是不容忽视的,应该采用多种方式来减低能耗达到节能的效果。首先低压配电系统要采用合理的布线方法,并且尽量减少支路以免造成较大的电能损耗,在线路的选取上尽量以短距离作为标准,这样就会最大最大限度的减少线损。另外,供电方式一定要尽量合理,因为大部分氧化铝企业采用变压器供电,同时还应该配备适宜的低压联络线供电的方式。除了上述提到的大型电气设备的节能方式,还应该注意细节,比如电气设备的开关装置,与企业相关联的生活用电设备,以及企业照明电路等等,都是可以采取对应的措施减少能源的浪费的。在氧化铝企业中,由于采用的是高温作业,夏季会开启空调,这样的电气如果不注意节能也会造成较大的能耗,应该采取选择适宜的温度、定期对空调进行清洁护理、减少空调房内的发热源来控制空调所造成的电能损失。在氧化铝作业时所采用的照明系统也要进行相应的改善,选择适应的线路以及更换节能灯来保证生产节约能源。
2.5对氧化铝厂变频器的效能优化
①根据氧化铝厂电气设备的负荷特性、正常负载率等情况，对变频器进行效能优化。大多数氧化铝厂的电气设备负载率在70%～75%之间，且在运行过程中负荷稳定在150kW左右，在不影响氧化铝厂生产效率，且能量使用价值最大，变频器的运转周期为15min，每个运转周期要间隔10s，以此降低电气设备负载率，缓解电气设备在启动时对电源的冲击作用，同时也减轻了电气设备在运转过程中的冲击作用，实现既能保证氧化铝厂的生产质量和生产效率，同时也降低了电气设备能源消耗。②变频器在运行过程中由于始终处于高速运转状态，会产生一部分谐波电流，该电流会使氧化铝厂的电气设备在运行过程中温度增加，电气设备的使用寿命减少，并且还会额外增加电气设备的消耗功率。为了降低谐波电流对电气设备的影响，将变频器与动态跟随的谐波治理装置联合运行，来缓解谐波电流对电气设备的消耗，保证变频器的运行效率，达到最佳的效能优化效果。
结语
随着能源价格的上涨，氧化铝生产的节能降耗已成为未来氧化铝工业降本增效的重要措施之一，在现有氧化铝企业已有的生产指标下再进一步降低能耗已经成为未来氧化铝节能降耗研究的方向和趋势。分析氧化铝能耗分布，对整个氧化铝生产系统进行节能优化设计，可以有效地降低氧化铝生产系统的汽耗、电耗及综合能耗，也是进一步降低氧化铝企业生产成本的关键。
参考文献
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