钢铁企业中的节能措施

钢铁企业中的节能措施随着我国工业现代化的发展，电能的需求量迅猛增加，随之所带来的供需矛盾也日益突出。近些年，国家大力提倡节能环保，因此如何合理利用电能，降低损耗从而提高企业的经济效益是每一位电气设计人员必须认真考虑的问题。本文结合钢铁厂工厂供配电的设计要求将可采取的一些重点节能措施做一简单的阐述。变压器的节能设计1.1变压器的有功损耗和无功损耗1.1.1变压器的有功损耗变压器的有功损耗按下式计算：式中：——变压器有功功率损耗，kW；PO——变压器空载有功率损耗，kW；PK——变压器短路有功损耗，kW；——变压器负荷率，%。变压器的无功损耗变压器的无功损耗由两部分组成，一部分是由空载电流造成的损耗，可用下式求取：式中：——空载电流百分数；SN——变压器额定容量，kVA另一部分是一、二次绕组的漏磁电抗损耗，其大小与负荷电流平方成正比，又称变压器无功漏磁损耗，可用下式求取：式中：——变压器阻抗电压。变压器总的无功损耗按下式计算：式中：——变压器无功功率损耗，kvar。变压器总能耗、效率变压器综合功率损耗指的是变压器的有功损耗、无功损耗折算成有功损耗之和，可按照下式计算：式中：变压器综合功率损耗，kW；无功当量值，指变压器每减少Ikvar无功功率，引起连接系统有功损耗下降的千瓦值。变压器二次侧输出功率与电源侧输入功率之比的百分数，按下式计算：式中：——二次侧功率因数。提高功率因数后，变压器节约的有功和无功功率分别按下式计算式中：、——变压器的有功功率节约值和无功功率节约值，kW、kvar；P2——变压器负载侧输出功率，kW；、——提高前后的功率因数。由此可见，变压器效率与变压器负荷和损耗有关，与负荷功率因数有关。1.3变压器的选择变压器型号的选择作为变压器的空载损耗，又称铁损，它是由铁芯涡流损耗及漏磁损耗组成，其值与铁芯材料及制造工艺有关，与负荷大小无关，所以，在选用变压器时，最好选择节能型变压器，如S9，SL9，SCB等。10kV级S11系列电力变压器是全国统一设计的第二代节能型产品，它与之前S9系列相比,空载损耗降低8%左右,负载损耗降低25%左右，因它体积小、质量小、损耗小、效率高，得到了广泛的应用。目前已经发展到S11系列以上的产品，同时也开始出现了环绕铁心和非晶体铁心变压器。非晶体铁心变压器空载损失已达到仅为S9系列的25%〜30%的水平，对进一步降低传输过程中的损耗能起到很大的作用。在目前的钢铁企业工厂供配电设计中，大部分的动力变压器选用的都是S11型的变压器，这样考虑了经济效益，又实现了产业节能。变压器负荷率的选择一般的，变压器负荷率为0.3〜1时效率均可，为0.5〜0.6时效率最高，在0.75〜0.85时，变压器的效率和经济性较平衡。设计时应综合考虑，按最佳效率选择变压器容量。在计算变压器容量时，出现效率超过0.85时，变压器可选择放大一级。当变压器的负荷率小于0.5时，功率因数就显著下降，通常负荷率维持在0.7左右。同时还应考虑工作制式对变压器负荷率的影响。对于长年持续生产其年最大负荷利用小时数据较高，亦即最大负荷的年损耗小时数较高，其配变负荷率在50%〜60%之间较为节能，对于二班制企业其配电负荷率在60%〜75%较为节能；对负荷变化较大，单班生产的企业，宜取较同的负荷率（80%〜95%）运行。某钢厂设计中，所有设备的总负荷约为6500KVA,综合考虑以上因素，最终选择了6台1600KVA的变压器，负荷率约为0.65左右，从而保证了变压器的效率和经济的同时并行。变压器位置的选择根据负荷分布、负荷容量、供电距离、用电设备特点等因素，放置变压器的电气室应尽量靠近负荷中心，以缩短配电半径，降低线路末端的电压降，有些情況下可根据负荷变化情况投切变压器，实现变压器的经济运行，从而减少损耗。钢铁棒线材厂设计中通常根据负荷的分布，集中设立三个电气室分别为加热炉区电气室，主电室，收集冷床电气室。加热炉电气室通常设置在加热炉平台下，主要负责整个加热炉区的电力负荷；主电室一般设置在轧线附近，主要负责整个轧机区的电力负荷；收集冷床电气室一般设置在冷床区平台下，主要负责收集冷床区的电力负荷。变压器接线方式的选择通常情况下选用Dyn11接线的变压器，这种变压器常应用于以下情况：三相不平衡负荷超过变压器每相额定功率的15%；需要提高单相短路电流值，确保低压单相接地保护装置动作灵敏度；需要限制三次谐波含量。目前大部分的钢铁厂设计中采用的是Dyn11接线方式的动力变压器。输电线路的节能选择2.1无功补偿在供配电系统中的某些用电设备如电动机、变压器、灯具的镇流器等都具有电感性，会产生滞后的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输的无功电流，它要从系统中经过高低压线路传输到用电设备末端，无形中又增加了线路的功率损耗。然而这部分损耗是可以避免的，通常采用并联电容器的方法来进行无功补偿。电容器可产生超前无功电流以抵消用电设备的滞后无功电流，从而提高功率因数，同时减少整体无功电流。在具体设计时可采用高压集中补偿、低压分散补偿和低压成组补偿等方式，可根据具体情况选择补偿方式。某钢厂项目中采用低压成组补偿的方法，在每一组低压柜的两头均放置一台无功补偿柜，每台无功补偿柜的补偿容量为600KVA。设计原理图如下：补偿前后的功率因数的变化如下：因此，企业采用无功补偿，提高功率因数达到国家规定的数值后，从源头上减少了无功消耗，工厂在消耗同容量有功功率值时，使所需要的供电功率显著下降，充分发挥了供电设备的能力，并且为企业带来显著节电效益，减少了企业的电费支出。照明节能设计3.1光源的选择灯具悬挂较高场所如高大车间、厂房及室外照明等一般照明宜采用高压钠灯、金属卤化物等高效气体放电光源，近些年来开始大力推广LED灯。灯具悬挂较低场所如办公室、教师、会议室及仪表生产等场所采用节能型荧光灯。路灯及室外设备区照明采用高压钠灯。在工厂照明系统的设计中，尽量少用或者根本不用白炽灯，这样能达到一定的节能目的。3.2智能节能照明智能节能照明控制器是以微处理器技术和现代电力电子技术为基础开发的高性能产品，它具有灵活的可编程序控制功能，降低限压幅度，开关灯时间任意设定，控制模式有时控、光控、手控，能实现全夜灯及半夜灯控制，且有后半夜再降压调流功能，节能效果更理想。某钢厂用LED灯对传统的金属卤化物的灯进行了替换，不改变原有灯具的布置及安装高度，用120W的LED灯代替400W的金属卤化物灯。金属卤化物灯光通量有80%需要通过灯罩的反射和折射到达地面，这就产生了灯具效率系数的问题，设计中一般取0.4-0.6，而LED因为定向发光，没有经过任何的折射和反射，所以这个效率系数接近1另外还有显色指数和维护系数的区别，LED的显色指数高出金属卤素灯将近30。根据光通量二光效X功率X灯具效率系数LED灯=130X120X1=*****LM金属卤素灯二85X400X0.5=*****LM通过上式的计算可以明显的看出，用120W的LED灯代替400W的金属卤化物灯是完全没有问题的，他们达到的光通量是完全一样的结语以上