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对选煤厂设计中电气节能的探讨 黄明霞,高 宇 北京华宇工程有限公司,河南 平顶山 467002 摘 要从设计角度探讨了选煤厂电气节能的几种措施合理选择低损耗变压器,从输电 线长度和材料方面减少线路损失,推广应用无功补偿装置和变频调速装置。在照明节能设计方 面,积极采用高效照明光源、灯具和附件,在保证照明质量的前提下实施节能。 关键词选煤厂;电气;节能;设计 中图分类号TD94813 文献标识码 A 文章编号 100528397 2007 0320052202 收稿日期 2007202212 作者简介黄明霞1968 , 女,河北广宗人, 1990年毕 业于北方交通大学交通信号与控制专业,工学学士,北京华宇工 程有限公司高级工程师,电话 0375 - 4979552。 我国虽然能源短缺,但浪费却很严重。因 此,采取各种切实有效措施提高资源的利用效 率,坚持资源开发与节约优先已成为促进经济社 会可持续发展的基本国策。近几年,在选煤厂电 气设计中,设计人员总结了一些电气节能的技术 措施,并运用于工程实践中。 1 合理选择变压器 选择变压器时,应根据负荷情况,综合考虑 投资和运行费用,选择低损耗变压器。近几年国 内变压器行业发展迅速,不断研制开发低损耗和 各种结构形式的变压器,如油浸变压器已出现了 比新S9系列更节能的S10、S11系列,新系列干 式变压器、卷铁心变压器、非晶合金变压器等低 损耗产品显示了节能在变压器领域的发展情况。 非晶合金变压器是当今世界上最节能的配电 变压器,它的空载损耗比硅钢S9系列低75 , 空载电流比S9低50。但价格较贵,约为同容 量S9变压器的113～115倍。在选煤厂设计中, 由于种种原因,对初期投资考虑较多,使非晶合 金变压器的使用受到了限制。目前适合选煤厂需 要的是节能的S9型及S11型配电变压器。 干式变压器因结构简单、维护方便、防火阻 燃、节省空间等特点,近年在选煤厂逐渐得到推 广。SC9型干式变压器比S9油浸变压器空载损 耗平均低17134 ,负载损耗平均低23188。 变压器使用时还应正确选择负荷率,负荷率 在50～60时能耗最小,所以设计时一定要统 计各车间的负荷。实际应用中,配电变压器的负 荷率很难达到最佳状态,煤炭洗选工程设计规 范GB50359 - 2005规定变压器负荷率宜为 60～85。 2 减少线路损失 选煤厂的供配电系统一般是由矿井变电所或 电网引来6kV或10kV电源,进入选煤厂6kV或 10kV配电所,中压线路引至相关车间变配电所, 经过降压,引至各车间、各部门用电设备。在电 能输送过程中,不可避免线路损耗。输电线路的 损耗 ΔPI 2 RP 2 R /U 2 cos 2φ, 由此可见,降低 线路损耗的主要措施是减小线路的电阻和提高功 率因数。线路电阻RρL /S,要减小电阻值应采 用电阻率低的材料,铜的电阻率比铝低,应尽量 采用铜芯电缆;另外还应缩短线路长度,这就要 求合理规划供配电系统,使变配电所尽量靠近负 荷中心,以缩短配电半径,减少线路损失。 目前常用的配电电缆有聚氯乙烯绝缘电缆 VV 型和交联聚乙烯绝缘电缆 YJV 型。在截 面相同时,YJV型电缆载流量比VV型大,因此 在相同负载电流条件下,一般选用VV型电缆的 截面要比YJV型加大一级。在相同截面下,因为 YJV型电缆的工作温度高,故而电阻大,所以对 相同的负载电流,选用VV型电缆的电阻比选用 YJV型电缆小。从节能的观点,设计时应尽量选 用VV型电缆。但缺点是,用铜量大,电缆寿命 短,加大电缆截面给施工带来一定的麻烦。一般 25 煤炭加工与综合利用 COAL PROCESSI NG 高压部分无功功率由 高压电容器补偿。选煤厂高压部分的无功功率来 源于高压电机,一般采用高压电机无功就地补偿 装置进行补偿,该装置放在高压电机附近的合适 位置。由于高压补偿的投资较高,很多情况下业 主不要求选煤厂做高压部分补偿,而在上一级矿 井变电所集中补偿。低压部分补偿采用功率因数 调节,需要注意的是,近年来,选煤厂变频调速 装置广泛使用,产生的谐波对电容器影响很大, 要考虑加装串联电抗器。变频调速装置以5次谐 波为主,串联电抗器的电抗率宜取415～6。 4 变频调速装置 由于选煤厂工艺调速的要求,变频调速装置 得到了广泛应用,另外,该装置在节能方面也发 挥了重大作用。应用变频调速,可以大大提高电 机转速的控制精度,使电机在最节能的转速下运 行。以水泵为例,根据流体力学原理,轴功率与 转速的3次方成正比。当所需流量减少,水泵转 速降低时,其功率按转速的3次方下降。因此, 精确调速的节电效果非常可观。尤其在重介质选 煤厂,旋流器的入料泵功率一般都在200kW以 上。传统的靠阀门来调节入料压力,既损伤阀 体,又不利于自动控制,使用变频调速装置既可 消除上述弊端,又能大大节省电能。 与此类似,许多变动负载电机一般按最大需 求来选择电动机的容量,设计余量偏大。而在实 际运行中,轻载运行时间所占比例较高。如采用 变频调速,可大大提高轻载运行时的工作效率。 因此,变动负载的节能潜力巨大。 虽然变频调速装置在节能、调速方面具有很 大优势,它也带来一定的负面影响。变频装置是 换流设备,是选煤厂电力系统中最大的谐波源, 使用时对选煤厂控制、通信等信号影响很大。选 煤厂调试经验表明,使用调速装置会造成现场仪 表不能正常工作、计算机通信受到影响等,必须 采取措施限制谐波的干扰。一般在变频装置的进 线端加装交流进线电抗器,出线端加装滤波器; 变频装置的动力电缆和仪表的信号电缆采用屏蔽 电缆,敷设时要避开变频器的动力电缆。 5 照明节能设计 照明是选煤厂的一项重要工程,以前普遍不 重视照明设计,认为照明不过是几盏灯的问题, 实际运行中却常常出现问题有的地方照度不 够,影响工人的操作;有的地方常明灯,浪费严 重。因此,要合理设计,采用高效照明光源、灯 具和附件,在保证照明质量的前提下实施节能。 1采用高效光源。在厂房内灯具悬挂高的 地方采用高压钠灯、金属卤化物灯;在悬挂高度 较低的地方采用密闭荧光灯,尽量不采用白炽 灯。在办公室、控制室等处采用节能荧光灯。灯 具的镇流器选用电子镇流器或节能型电感镇流 器。对荧光灯和气体放电灯,应装设电容器,补 偿无功损耗。 2采用合理的控制方式。主要生产车间如 主厂房、原煤仓、产品仓等处的灯具纳入生产系 统集中控制,由计算机控制灯具的开关;室外工 业广场灯具采用光控开关或时控开关;对辅助生 产车间,细致划分照明区域,灯具分区控制。 3照明节能的前提是保证照明质量,应在 符合照度水平的前提下实现节能。国标 建筑照 明设计标准 GB50034 - 92中,并入了新制定 的照明节能标准。标准规定了限制照明安装功率 的量化指标 照明功率密度LPD值,即房间 或场所单位面积安装照明功率。该指标是强制性 标准,对工程设计提出了更高的要求,即在符合 照度水平的前提下,设计的照明功率应限定在标 准规定值以下,从而保证照明系统的能效。 6 结束语 在选煤厂电气设计中,每个环节都有相应的 节能措施。设计人员应不断学习先进的节能设计 方法,熟悉新的节能产品,把节能措施及时运用 到实际工作中,提高选煤厂电气的节能量。 35 2007年第4期黄明霞,等对选煤厂设计中电气节能的探讨 ● ENGL ISH ABSTRACT ● ENGL ISH ABSTRACT ● Techn ical conversion of the HM separation process at Fucun Coal Preparation Plant HAO Tian-feng et al . Zaozhuang M ining Ind.Group Co . , Zaozhuang, Shandong277000, China AbstractAiming at the disadvantage originated from the separation process of roughering by jig and cleaning by HM cyclone at Fucun Coal Preparation Plant, i . e.lower productiv2 ity and unreasonable product structure, it was converted to a process of three - product HM cyclone with un - pressurized feeding as proposed by Guohua Sc. thence the plant productivity was doubled, recovery of clean coal in2 creased in great extent, and better economic and social benefit achieved. Keywords coal preparation plant; coal cleaning by jig2 ging; three - product HM cyclone; technical conversion; benefit Application of Outokumpu diaphragm press filter at Jinhuagong Coal Preparation Plant L IU W en-xuan Clean Coal B ranch Co . , Datong Coal Group Co . Ltd. , Datong, Shanxi037016, China Abstract Technical characteristics and operation princi2 ple of Outokumpu diaphragm press filter introduced; experi2 ment research carried out in regarding its operation per2 ance in relation of such parameter as feed concentration, feed particle size, maximum feeding pressure and time, squeezing pressure and ti me; itwas denoted that this equipment gave ad2 vantages as lower productmoisture, high productivity, and suit2 ability for de - watering of high - ash fine slime, but also dis2 advantages as un - reasonable way of feeding, longer time of discharge and easier breaking of filter frame. Keywords press filter; technical parameter; operation perfor mance; effect Selection of the mode of coal storage and arrangement of production system at Xiegou Coal Preparation Plant FENG Guo-fu Shanxi Xishan Jinxing Energy Resouce .Co . , Ltd. , Taiyuan, Shanxi030053, China AbstractCoal characteristics of 8 and 13 Seam in XiegouMine introduced; oderating the contradiction from co - restriction bet ween different production systems, both raw coal and feed coal bunkers should be installed; ai ming at the plant situation and comparing different design options, decided was the installation of three separate and parallel production systems in the main cleaning shop; the necessity to install a crusher in addition at the pit - mouth expounded. Keywordscoal preparation plant; raw coal bunker; feed coal bunker; production system; crusher Conversion of the control system at Anjialing Coal Preparation Plant ZHANG Jian-feng et al . Pingdingshan Zhongxuan Auto .Control Co . , Ltd. , Pingdingshan, Henan467002, China Abstract Introduced was the original Plantscape control system atAnjialing Coal Preparation Plant,which was found to be s mall in capacity and low in operation speed; under the condition of un - disturbing normalplantoperation, itwas con2 verted to the Control Logix system by Pingdingshan Zhonxuan Auto. ControlCo. ,Ltd. ; the operation speed of the system thus increased and better perance achieved. Keywordscoalpreparation plant; control system; conver2 sion; net Experi ment research on maki ng biomass anthracite briquette at Chengjiao Coal Preparation Plant HAO Chun-jian Chengjiao Coal Prep .Plant, Yongcheng Coal optimal dosage for making boiler grade briquette was determined in regard of its compression strength, falling breaking strength, water - prove ability and heat stability . Keywords coal briquette; anthracite; biomass; binder; strength; heat stability D iscussion on electric energy conservation in design of a coal preparation plant HUANGM ing-xia et al . Beijing Huayu Eng.Co . , Ltd. , Pingdingshan, Henan467002, China AbstractSome measures for electric energy conservation in a coal preparation plantwere discussed,which are reason2 able selection of low - loss transfor mer, reduction of line loss in regard of length and material of transmission line, spreading adaptation of idle - var compensator and frequency changer, and, in sector of lighting, positive adoption of high - efficient light source, lamps and supplements for implementation of en2 ergy conservation on ensuring the quality of lighting . Keywordscoal preparation plant; electricity; energy con2 servation; design