精编完整版甘肃瑞驰电炉节能技术改造项目研究建议书.docx

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精编完整版甘肃瑞驰电炉节能技术改造项目研究建议书

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甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司

节能技术改造工程

项目建议书

1总论

1.1项目名称

甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司节能技术改造工程

1.2企业概况

甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司，位于甘肃省兰州市皋兰县城西北约30公里处的西岔镇。

占地面积235亩，是甘肃省外贸生产出口75%硅铁的定点企业。

企业始建于1984年，原为兰州市皋兰铁合金厂，2004年甘肃锐驰贸易公司全资收购并投资新建2台12500KVA矿热炉，生产能力达到3万吨/年。

资产总额6000余万元，从业员工426人，其中技术管理人员31人。

产品主要出口美国、日本、韩国、台湾等国家和地区，年创汇额1300万美元。

2007年企业完成工业总产值（现价）12262.7万元，销售收入11876万元，工业增加值3543.92万元，实现利税252万元。

硅铁实物产量完成26782户要求还可生产75%低铝硅铁。

企业主要生产设备为2台6300kVA和2台12500kVA半封闭铁合金矿热电炉、及相应的变压器、电力传输系统、除尘系统等。

2台6300kVA电炉计划在2010年淘汰。

甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司现代企业制度完善、安全质量体系健全。

2004年取得工矿企业国家进出口企业资格证书。

2006年公司通过了ISO9000：

2000质量体系认证。

2007年评为兰州市“十强企业”和“甘肃省集体经济50强工业企业”。

国家农业部、商务部评为“全国乡镇企业出口创汇先进单位”。

公司于2007年5月通过甘肃省环保验收，2007年7月通过省发改委组织的铁合金行业准入审核，2009年7月通过国家工信部现场复核，等待国家第四批行业准入公告。

1.3项目内容与规模

1.3.12×12500KVA硅铁电炉节能改造

（1）2×12500KVA硅铁电炉二次短网进行节能改造。

对短网改造后，达到了降低短网电阻和短网电损的目的。

（2）改进2×12500KVA硅铁电炉炉变二次出线方式，提高电炉自然功率因数，降低无功损耗。

变压器二次侧采用外三角接线。

（3）2×12500KVA硅铁电炉采用隔磁材料和新型炉衬，降低磁场损耗，减少电能损失。

（4）2×12500KVA硅铁电炉进行低压补偿，提高有功功率。

在电炉变压器二次侧并联电容器组进行无功功率的补偿，提高电炉的功率因数，补偿后炉变二次端电压上升近8～10V，可改善炉内功率分布，扩大坩埚结构，使操作更平稳，更有利于增产降耗目标的实现。

1.3.22×12500KVA硅铁电炉除尘风机进行变频调速，实现节能。

给除尘系统2台（1×250kW，1×185kW）低压风机加装变频调速装置，实现在冶炼期间利用变频调速系统调节除尘风机的风量，转速自动调节，除尘风机配套电机采用“一拖一”变频控制，最终实现节能降耗。

1.3.32×12500KVA硅铁电炉生产回水余热利用。

对生产冷却水的余热进行充分的回收再利用，将回收的热量用于解决生活区和厂区的生活、卫生用水，提高能源再利用率，节约原煤。

1.3.4利用2×12500KVA硅铁电炉烟气进行余热发电。

对2台12500kVA硅铁电炉产生的高温烟气进行余热回收利用（每年可利用的废气余热总量为20MW），项目拟建设1×25t余热锅炉和1台3MW余热电站，以及相关的辅助设施。

1.4建设年限

2010年至2013年

1.5概算投资

项目总投资5245万元

1.6效益分析

项目完成后预计每年节约用电3243万kWh,年可降低成本1656万元，年创社会效18870吨标煤。

2项目建设的必要性和条件

2.1建设的必要性分析

在企业发展与资源、能源和环境产生尖锐矛盾的关键时刻，甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司响应国家建设节约型社会和企业的号召，遵循开发与节约并举，把节约放在首位的原则。

充分考虑资源、能源供给状况和自身特点，以技术节能改造为突破口，积极采用新技术、新工艺、新设备，开展技术创新、节能降耗、挖潜增效和资源综合利用。

甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司有2台矮烟罩半封闭矿热炉（两台12500KVA矿热炉），2008年公司综合能源消耗量为37457.66吨标准煤，其中：

硅铁冶炼耗能35239.57吨标准煤，占能耗总量的94％，年耗电15895.96万千瓦时，占总能耗量的58%。

公司产品单位能耗指标高，成本高，主要是由于工艺结构不合理、部分设备落后造成的。

如矿热炉用变压器低压端因没有进行无功补偿，自然功率因数仍然较低为0.82，变压器无功功率损耗较高。

供用电的各个环节电能损失约占整个电炉能耗的10%左右。

如电能通过高压母线→开关站→电炉变压器→硬铜排→软母线→导电铜管→铜瓦→电极等在各个部位和接触面上都会产生电能损失，因此，供电损失大是造成公司能耗水平高的主要原因之一。

甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司进行电炉节能技术改造工程，是符合国家能源建设政策，也是顺应时代发展要求的。

2.2建设条件分析

2.2.1地质地貌

甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司地处甘肃省兰州市皋兰县县城西北约25公里的西岔镇西岔村。

位于龚巴川、羌风沟（川）、彭家墩川和西岔至罗圈沟（川）交汇的川口处。

南北宽约2公里的龚巴川河谷二级阶地，海拔1911米。

西隔丘陵相望西岔村，东西2公里内无住户，南邻望山，北隔200余米农田为皋营公路和变电站。

地理构造属昆仑-秦岭地槽褶皱系，为祁连贺兰山字型构造体系。

厂区地质地貌较好，自然条件优越，交通方便，水电供应便利，具有良好的发展环境。

2.2.2气象条件

皋兰县属大陆性干旱气侯，冬、夏季多风，气温低，干旱少雨，日照时间长，风沙多，温差大，冬季寒冷，夏季凉爽。

年均降雨量：

263.4mm，年均蒸发量：

1785mm，年均气温7.0℃，极端最低温度：

-25℃，最高气温38.9℃。

年均湿度：

54%，主导风向：

北风，最大风速24米/秒，最大冻结深度119cm，地震基本裂度7度。

2.2.3交通运输

2.2.3.1铁路

甘肃锐驰皋兰铁合金有限公司距离包兰铁路皋兰县站西北约24公里，产品经公路运输至该站发运，铁路运输便利。

2.2.3.2公路

厂区与皋营公路相邻，东经皋兰县与白兰公路相通。

经皋兰县城至兰州距离67公里，交通运输便利快捷。

3电炉节能技术改造工程方案

3.12×12500KVA硅铁电炉节能改造

该项目预计总投资1910万元，项目完成后每年节约用电3112.4万kWh，年创经济效益1089万元，年创社会效益10893吨标煤。

3.1.1电炉二次短网进行节能改造

矿热电炉生产硅铁，要获得良好的生产技术经济指标,电气及电炉设计参数是关键的,而电炉短网的设计与生产技术经济指标及设备投资更有着密切关系。

电炉短网的特点是电流大,组合母线外形轮廓复杂,工作环境恶劣,不能按通常电气装置载流导体进行选择。

虽然电炉短网长度不大,但其电阻,尤其是电抗对电炉装置工作有很大影响,在很大程度上决定了电炉装置的效率,功率因数及电炉是否能进行稳定生产。

因此优化短网阻抗就是在保证物理尺寸最短前提下，寻求短网阻抗最小的平衡。

短网的合理结构及布置，对降低功率损耗，提高熔池功率，提高炉子的有效相电压，提高功率因数，提高电效率，降低电能损耗，有极大的意义。

为降低短网电损，就要降低短网电阻，短网有效电阻与很多因素有关。

短网有效电阻公式:

R=[ρL/s（1+αΤ）]K1K2

R—导体的殴姆电阻；ρ—为导体比电阻；α--为电阻温度系数；Τ—为导体温度；K1—表面效应系数；KK2—邻近效应系数；L—为导体长度。

现分别讨论这几个因素。

比电阻（ρ）取决于导体材料，可查表采用比电阻最小的紫铜（0.0169Ωmm2/m）作导电管。

导体温度（Τ）越高，电阻越大，故要千方百计降低导体温度，因负荷不同，所处环境不同，短网各段温度不同：

距炉口较近的软线和导电铜板，因受炉口辐射热的影响，温度较高，结果导致电能损失增加，而且导体氧化，电阻更大。

为降低导体温度，使用隔热板挡住导体铜板，用石棉板挡住软线，采用水冷导电铜管。

表面效应系数（K1）它是导体磁通所引起的电流趋近表面的现象，会使导体断面负荷不均匀。

断面周长与断面比例愈大，表面效应愈小，故多采用空心铜管作成导电体，以降低表面效应。

邻近效应系数（K2）它是由相邻电磁场变换而引起的现象，结果使导体断面上电流密度不均匀，使电流集中于某一侧，导致电阻增加，进而能耗增加。

其值与导体之间的间隙、导体高度和电流频率成正比，与导体厚度成正比。

导体长度（L）应尽量将炉子布置得距变压器近些，即短网短些。

通过降低导体的长度和降低其自感亦能有效降低短网电抗。

考虑实际生产的复杂性，降低短网电阻的有效途径是：

增加短网的截面积，缩短短网长度。

3.1.1.1原电炉短网布置情况

由于变压器体积大,考虑散热条件,原短网设计较长,使短网电阻增大,且在设计短网部分时,忽视电流以变压器载运行条件,使铜管面积偏小,引起铜管发热,由于导体的电阻与导体的温度成正比,温度越高,电阻越大。

另外，短网部分连接件较多,当短网流过强大电流时,产生较大的交变磁场,引起涡流,使连件铜管发热传热,接触面氧化,使导体电阻增大。

原电炉短网布置情况：

变压器离电炉距离远造成短网过长；连接采用内三角方式，短网上的电流为二次侧线电流；每相采用∮50×10的铜管12根，三相短网铜管总长度约416米,其截面积为：

[（50/2）2-[（50-20）/2]2]×3.14=1256（mm2）

由电工手册查出：

紫铜的电阻率为0.0169Ωmm2/m，三相短网铜管总电阻:

R1=0.0169Ωmm2/m×416m/1256mm2=0.0056Ω。

一台12500kVA电炉（二次运行电压按145V计）短网年损耗计算：

每相的电流为12500kVA÷145V÷=49700A

每根铜管上的平均载流量约为：

49700÷12=4142（A）

三相短网的有功损耗:

△P1=I2R=41422×0.0056=96（kW）

改造前12500kVA电炉短网年损耗：

96kW×24小时/天×330天/年=76（万kWh）

因此，改造前二台电炉短网年损耗：

76万kWh×2＝152万kWh。

3.1.1.2改造后电炉短网布置情况

将变压器靠近电炉安装、缩短软母线，使短网长度尽可能缩短，同时加大短网和软母线的截面。

改变短网的连接方式，使其通过电极形成外三角连接，短网电流为二次侧相电流，以此降低电炉短网无功损耗。

改造后电炉短网布置情况：

每相采用∮60×10的铜管16根，三相短网铜管总长度约320m，每根铜管截面积为：

[[60/2）2-[（60-20）/2]2]×3.14=1570（mm2）

由电工手册查出：

紫铜的电阻率为0.0169Ωmm2/m，三相短网铜管总电阻:

R2=0.0169Ωmm2/m×320m/1570mm2=0.00344Ω。

一台12500kVA电炉（二次经常运行电压按145V计）短网年损耗计算：

每相的电流为12500kVA÷145V÷3=28700（A）

每根铜管上的平均载流量约为：

28700÷8=3587（A）

三相短网的损耗:

△P2=I2R2=35872×0.00344=44（kW）

改造后12500kVA电炉短网年损耗：

44kW×24小时/天×330天/年=34万kWh

因此，改造后二台电炉短网年损耗：

34万kWh×2＝68万kWh。

3.1.1.3改造二台电炉短网年节电量：

152万kWh-68万kWh=84万kWh

3.1.2改进电炉炉变二次出线方式，提高电炉自然功率因数

3.1.2.1变压器二次侧采用外三角接线

改造前变压器二次侧采用内三角接线，即：

变压器二次侧在变压器内部已经连接成三角形，然后三相分