摘要:為了對紡紗廠能耗情況進行量化分析,以11.52萬錠集聚紡生產線為例,介紹了工藝流程和設備配臺,統計了各工序主輔機、空調、除塵、制冷和照明等設備的總裝機功率,對生產中實際總功率進行了測試,并對各類設備額定功率占比和實測功率占比進行了分析對比,找出無效能耗產生的原因和節能技術改造的項目。提出了一系列措施,包括采用空調風機變頻控制,除塵系統和精梳吸落棉系統采用恒壓變**系統控制,細紗機吸棉風機與單定監測系統采用關聯控制,優化集聚紡負壓風機頻率,避峰用電等。采用上述綜合節能技術措施,全年可節約用電319.4萬kW•h,實現全廠綜合節電5.7%的目標。
關鍵詞:紡紗廠;能耗;量化分析;主輔機;空調和除塵;額定功率;實測功率
0.引言
現代新型紡織廠不斷朝著規模大型化、設備自動化、運行高速化的方向發展。每萬錠裝機功率達到1100kW以上,具有連續運行、負荷率高的特點??諌?、空調除塵及吸落棉設備裝機功率高,用電負荷大,使實際能耗**。在運行管理過程中,分析統計各工序設備的裝機功率和實際能耗情況,找出具有節能改造潛力的部位,采用成熟節能技術和有效管理措施,降低無效能源消耗,是企業節能增效的有效途徑。本研究根據某新建的現代化11.52萬錠集聚紡紗生產線的具體情況,通過對主輔機裝機功率統計、實際能耗測試和用能情況分析,理清紡紗車間空調除塵設備的裝機功率與實際功率比,以找出節能運行管理的部位,并就幾種行之有效的節能措施進行討論。
1.紡紗生產線能耗情況分析
大小與車間主機工藝配備有關,現以某11.52萬錠集聚紡生產線為例進行分析。
1.1工藝流程與設備配置
該紡紗生產線設計規模11.52萬錠,主機為新型國產設備,主要紡制中細特精梳棉紗,工藝流程和設備配置數量如下。JWF1012型往復式抓棉機(3臺)→FA103B型雙軸流開棉機(3臺)→JWF1102型單軸流開棉機(3臺)→JWF1026-160-10型多倉混棉機(4臺)→JWF1124C-160型單輥筒清棉機(4臺)→JWF016型異纖機(4臺)→JWF1054型除微塵機(4臺)→JWF1204B型梳棉機(50臺)→JWF1313型并條機(12臺)→JWF1383型條并卷機(6臺)→JWF1278型精梳機(35臺)→JWF1312B型并條機(12臺)→JWF1458A型粗紗機(18臺)→JWF1566JM型細紗機1200錠(96臺)→VCRO-E型自動絡筒機72錠(26臺)。
輔助設備有清梳聯除塵系統9套,精梳吸落棉系統4套,前紡空調系統4套,細紗空調系統8套,絡筒空調系統2套??諌簷C3臺,兩用一備,設計供氣量64.4Nm3/min,供氣壓力0.85MPa。車間占地面積40986m2。主車間采用輕鋼門字形結構,附房采用鋼筋混凝土框架結構。工廠地點在河南某地。
1.2主輔機裝機功率
按照設備銘牌統計設備裝機功率,分工序主輔機設備裝機功率匯總如表1所示。
表1分工序主輔機設備裝機功率一覽表
從表1可以看出,包含制冷設備時,合計總功率13550.6kW,其中各設備裝機功率占比為:主機73.2%,空調14.0%,除塵4.2%,空壓2.1%,制冷5.0%,照明1.5%。由于近年來紡織設備自動化程度不斷**,清梳聯工序裝機功率有較大**。按主輔機計算,車間主機設備裝機功率占比73.2%,空調設備占比14%,除塵設備占比4.2%,空壓制冷設備占比7.1%。按工序計算,清梳聯工序占比11%,精并粗工序占比12.7%,細紗工序占比58.7%,絡筒工序占比10.1%。由于制冷設備在夏季熱月視情況運行,按常年運行設備分類,主機設備裝機功率占比77%,空調除塵裝機占比18.2%,除主機設備外空調除塵是能源消耗大戶。
1.3主輔機實際能耗
根據紡紗各工序設備的具體特點,設備配備功率的保險系數和負荷系數都存在差異,造成設備裝機功率和實際能耗相差較大,運行中各設備的實測用電量真正體現了設備的實際能耗情況。以車間正常滿負荷生產中細特集聚紡紗為基礎,2020年1月至6月我們對車間總用電量和空調除塵系統用電量進行了實測統計,如表2所示。
表2車間總用電和空調除塵用電情況統計
從表2中用電量統計情況可知,在不開制冷機的情況下,由于主機裝機功率大,負荷系數沒有空調除塵設備的高,主機實際功率占比沒有安裝功率占比高??照{系統采用了空調溫濕度自動控制技術,車間空調系統的耗電量,正常月份仍占車間總用電量13%~13.9%,略小于裝機功率14.7%占比。除塵系統由于采用工頻運行,實耗功率占車間總電量的6.5%~6.9%,大于裝機功率4.4%的占比。在沒有開啟制冷的情況下,空調除塵用電量占車間總用電量的18.5%~20.7%,說明空調除塵系統的耗電量不可忽視,是節能運行管理的程序。
從表3可以明顯看出,主機設備安裝功率比濾塵設備配套功率高,主機安裝功率占比61.4%~70.8%,配套除塵設備功率占比為29.3%~38.6%。但主機實耗功率占比只有41.3%~53.3%,負荷系數為0.374~0.435;由于除塵設備采用設計配套風機參數直接開車,除塵設備實耗功率占比為46.7%~58.7%,設備負荷系數0.791~0.983。說明濾塵設備的負荷系數很大,實耗功率占比**,能耗較大,是節能運行管理的重點。
2. 主要節能措施研究
2.1空調系統節能
空調系統能耗是繼主機設備后的一大戶。由于空調系統是按車間設備全開、設備發熱量大、夏季室外溫濕度參數高的狀態進行設計配套的。運行中多數情況車間冷負荷小于設計值,這就要求空調系統要隨著車間負荷的變化隨時進行調節,采用算法準確的空調自動控制系統很有必要。在保證車間溫濕度和氣流穩定的前提下,把節能調節作為重要考慮因素,利用室外合適的新風,以減少風機、水泵運行頻率,達到節能降耗的目的。在空調調節過程中,自控系統利用熱焓比較,采取新風冷量優先,分段準確節能控制的措施。在水泵和風機的調節過程中,區別對待水泵和風機的先后順序,需要降速運行時,先降大功率電機后降小功率電機。需要升速運行時,先小功率電機后大功率電機,節省電耗。為分析風機變頻調速的能耗情況,以30kW軸流風機為例,進行各頻率段能耗檢測,實測能耗情況如表4所示。
表4風機不同頻率下實測能耗對比
從表4可以看出,頻率每降低1Hz,風機實測功率降低1kW~1.6kW,符合風機功率與轉速3次方呈正比的基本規律。在冬季低速運行的情況下,甚至能降到原風機能耗的50%。風機能耗雖然隨著頻率降低下降,但風機低運行頻率不宜低于35Hz,否則會大幅降低送風量和送風壓力,影響車間氣流組織和換氣。表4中35Hz~45Hz為風機設定的常規運行頻率段,在額定頻率的70%~90%之間,節能效果明顯。
2.2除塵系統節能
一般設計人員依據主機設備廠家提供的除塵排風量、壓力參數,適當乘以安全系數來進行除塵設備和風機風量和壓力的配備。在實際運行中多數系統呈現運行風量偏大,壓力較高的現象,造成系統無效能耗增加。從表3可以看出,除塵設備的實際能耗接近于主機設備的實耗功率,是一個不容忽視的問題。
用恒壓變**控制自適應除塵系統,通過保證主要吸風口負壓的方法,適應不同品種、不同運行情況下除塵及吸落棉設備的運行,可**濾塵系統設備綜合節能。采用恒壓變**自適應控制系統改造,可使清梳聯除塵系統在主機正常運行的情況下主風機實耗功率下降25%以上。降低除塵吸落棉系統無用能耗,是濾塵吸落落棉系統節能改造的有效方法。
另外,把控好濾塵和吸落棉等輔機設備的開關車時間,做到緊跟車間主機設備停開車,減少輔機設備無用能耗時間,杜絕電能浪費??梢圆捎弥鬏o機設備聯動的形式進行聯鎖控制,通過聯鎖電路使輔機設備緊跟主機設備實現先開后停,減少輔機設備開車過早、停車過晚造成的電能浪費。
以本案為例,若對清梳聯除塵及精梳吸落棉系統進行恒壓變**改造,按表3中除塵系統實際能耗,按保守數據15%節能計算,該車間每月可節電4.5萬kW·h,全年可節電54萬kW·h。
2.3細紗吸棉風機節能試驗
一般細紗吸棉風機都是以50Hz額定頻率工作,無論斷頭多少,吸棉風機一直高速運行。參考細紗吸棉風機節能改造經驗,利用主機單錠監測裝置,與吸棉風機變頻器進行關聯,根據斷頭數量來控制吸棉風機的運行頻率,以達到節能降耗的目的。以1070錠118﹟細紗機為例,吸棉風機7.5kW,紡紗品種JC9.8tex,錠速20000r/min,落紗長度5717m。利用單錠監測裝置關聯控制吸棉風機變頻器,控制風機運行頻率,將吸棉風機低頻率設定為35Hz,工頻運行時少斷頭根數為50根,每個頻率段運行試驗6h,在車間生產不受影響的情況下吸棉風機能耗試驗結果如表5所示。
2.5科學調度避峰用電
國家電網供電,一般采用峰平谷電價階梯供電,峰平谷每個時段各占8h,以平段電價為基礎,峰段電價是平段電價的1.5倍,谷段電價只是平段電價一半。一般清梳生產能力較大,主要以“保供應"為主,利用谷段、平段低電價時段,前紡多做儲備,減少峰段開車時間,節約電費。以本車間為例,清梳聯實際功率788.2kW,若按平均每天峰、平段各減少運行1.5h,每天峰段、平段可分別少用電1182.3kW•h,每年可節約電費39.73萬元