江蘇東海縣熔融石英行業(yè)節(jié)能改造潛力分析

陳 磊

（東海供電公司 營銷部，江蘇 東海 222300）

1 東海地區(qū)熔融石英行業(yè)概況

連云港市東海縣是硅產(chǎn)品基地，硅系列產(chǎn)品加工業(yè)是東海縣的一大支柱產(chǎn)業(yè)。全縣共有硅產(chǎn)品加工業(yè)用戶46戶，用電總?cè)萘?.5萬kW，主要生產(chǎn)優(yōu)級熔融石英、電子級硅微粉等，大部分企業(yè)分布在安峰、房山、桃林、洪莊、牛山、平明、石榴等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。而熔融石英產(chǎn)業(yè)是電能消耗大的行業(yè)，節(jié)約用電勢在必行，意義重大。

2 東海地區(qū)熔融石英行業(yè)節(jié)能改造潛力分析

東海縣46家熔融石英企業(yè)共有石英熔融爐330臺，年產(chǎn)量18.81萬t，年生產(chǎn)用電量4.62億kWh，對熔煉行業(yè)的主要用電設(shè)備工作特性和耗電情況進(jìn)行分析，確定出石英熔融爐設(shè)備的節(jié)電空間最大。如施行該項技改措施，年可節(jié)電7 300萬kWh。該技改項目推廣應(yīng)用后，同類企業(yè)不僅可以降低能耗成本,還有助于緩解政府能源供應(yīng)和建設(shè)壓力,減少廢氣對環(huán)境污染。目前，全縣已有3家企業(yè)施行該技改項目，共改造48臺熔融爐。技改前，全縣熔融爐年耗電量4.62億kWh，技改后年耗電量4.51億kWh，年節(jié)約電能1 100萬kWh。

3 案例分析

桃盛熔融石英有限公司主要從事熔融硅微粉生產(chǎn)。改造前該公司采用10 kV進(jìn)線，以“一拖多”的方式組織生產(chǎn)，即以1臺1 250 kVA主動力變壓器拖動3臺280 kVA熔融爐前變壓器再供給3臺熔爐，共有這樣的生產(chǎn)線12條，280 kW/TS4-1500石英熔36臺融爐。多臺小動力變壓器并聯(lián)運(yùn)行，供電電壓不穩(wěn)定，電能損失高。如需擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，必須建設(shè)多套生產(chǎn)系統(tǒng),為了降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，該公司實(shí)施對石英熔融爐及爐前供電短網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造。

3.1 主要節(jié)電措施

采用30臺320 kW/TS5-2500新型節(jié)能石英熔融爐。其石墨電極規(guī)格由φ60×1 500更換為φ75×2 500，爐體規(guī)格由φ1 000×1 500改造成φ1 500×2 500。與原先相比，新型的高功率石墨大大降低了電阻率，且不易斷裂，不僅滿足在熔融過程中不同時間段和溫度下發(fā)熱功率的需求，為充分熔融各種規(guī)格的石英產(chǎn)品提供了便利，而且還提高了25%的單爐生產(chǎn)效率，由原來的1.9 t/爐提高到2.5 t/爐，比國內(nèi)平均水平提高了40%。同時每噸產(chǎn)品能耗由2 456 kWh下降至2 190 kWh，比國內(nèi)平均水平提高了30%。

改善供電方式，優(yōu)化爐前短網(wǎng)布線。由原來的3臺熔爐一組的生產(chǎn)線改造成6臺一組的生產(chǎn)線，采用35 kV高電壓供電，減少熔融爐前變壓器21臺，有效地降低了電能損耗，同時也為企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)提供了條件。其原理為隨著溫度的增加，銅的電阻率成對數(shù)函數(shù)增加的特性。而爐前送電網(wǎng)絡(luò)正是在高溫下運(yùn)行，所以在設(shè)計時應(yīng)正確選擇銅的電流密度，電流密度選取過大，將造成爐前電網(wǎng)電能損耗大，過小將造成投資增大。該廠根據(jù)石英熔融爐的生產(chǎn)能力、實(shí)際裝料量、熔融時間、石英的熔解熱量，確定了新生產(chǎn)車間全部采用35 kV高壓進(jìn)線供電，采用一臺S11-2500/35主動力變壓器拖動3臺320 kVA熔融爐前變壓器，再供給6臺熔爐的生產(chǎn)線。新生產(chǎn)線可以調(diào)整爐前變壓器的二次電流、電壓，使其滿足生產(chǎn)初期電流、電壓連續(xù)緩慢升高，生產(chǎn)中低電壓、大電流的要求。6臺爐前變壓器分為3組，每組2臺，3組爐前變壓器分別與動力變壓器輸出線路不同的任意兩相連接，合理匹配，保證三相負(fù)荷的平衡，使動力變壓器和爐前變壓器都能在最佳負(fù)荷狀態(tài)下工作，變壓器損耗相對減少。

3.2 節(jié)能效果

節(jié)能項目改造后，實(shí)施高效石英熔融爐替代和優(yōu)化爐前供電短網(wǎng)，在提高產(chǎn)能的同時，降低了損耗，效益顯著。改造后，共節(jié)約電力1 679 kW，節(jié)電率達(dá)17.49%，預(yù)計年節(jié)電665萬kWh，年可節(jié)約電費(fèi)373.66萬元，計劃中投資432萬元，14個月內(nèi)可回收全部投資。

4 存在的問題

通過開展能效服務(wù)的市場潛力調(diào)查，在設(shè)備改造和投資意愿方面，有的客戶已經(jīng)或者計劃實(shí)施提高用電能效、節(jié)約電費(fèi)的措施或者設(shè)備改造。然而，因近期受國際金融形勢的影響，目前，東海只有13家熔融石英企業(yè)生產(chǎn)線在運(yùn)行（其中含部分生產(chǎn)運(yùn)行），其余全部暫停生產(chǎn)，這也是熔融石英企業(yè)目前不愿意繼續(xù)投入資金改造設(shè)備的主要問題。