淺析一泵式采鹵工藝節(jié)能效果
【康沃真空網(wǎng)】隨著采用高壓電機作為動力、高壓力大流量的離心泵在電廠鍋爐給水的綜合運用，充分發(fā)揮熱電聯(lián)產(chǎn)效能，經(jīng)過多方考察、并充分征求設(shè)計院和泵廠意見，我公司s*次采用將自備電廠多余電能直接作為采鹵動力并通過7千米高壓采輸鹵管線及閥組合理分配給各生產(chǎn)井組進行采鹵的技術(shù)。經(jīng)過一年的運行，節(jié)能效果明顯。
1、公司制鹽生產(chǎn)規(guī)?；厩闆r
我公司現(xiàn)有真空制鹽系統(tǒng)四套，年產(chǎn)能力150萬噸。1992年第一套生產(chǎn)能力9.5萬噸/年真空制鹽裝置投產(chǎn)，1999年第二套生產(chǎn)能力5萬噸的特種鹽裝置投產(chǎn)，2003年第三套年產(chǎn)18萬噸鹽，2.8萬噸無水硝制鹽母液回收鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置投產(chǎn)，2007年第四套年產(chǎn)60萬噸(國家發(fā)改委核準規(guī)模)鹽硝聯(lián)產(chǎn)擴建項目投產(chǎn)，2008年實際產(chǎn)能為100萬噸。經(jīng)過十多年的生產(chǎn)實踐和技術(shù)改造，公司生產(chǎn)得到較大的發(fā)展，連續(xù)10年保持了平均30%的增長速度。目前制鹽生產(chǎn)能力已達到150萬噸/年，熱電裝置的供熱能力達到180萬噸/年，供電能力2億千瓦時/年，擁有倉儲全自動裝箱線及機器人堆碼系統(tǒng)和年吞吐量350萬噸的運輸碼頭，并建有省級10萬噸碘鹽小包裝配送中心一座，另有30萬噸碘鹽小包裝配送中心正投入使用，企業(yè)已跨入全國大型制鹽企業(yè)行列。
2、礦山裝備發(fā)展情況
2.1、原有情況
2.1.1、采輸鹵設(shè)備情況：⑴10kV、400V配電室兩座，
其中①1250kVA、10kVA———400V電力變壓器配套變電一座，②450kVA、10kV配電變配一座;⑵采鹵泵8臺其中400V電源有7臺、10kV電源1臺，具體為：①DF46-50×10四臺(已拆除三臺)、②DF85-67×8一臺，電功率280kW、③DF155-67×8B采鹵泵一臺，電機功率280kW、④EMC80(I)×8A采鹵泵一臺，電機功率250kW，⑤10kV電源有1臺即DF155-67×8采鹵泵一臺高壓電機450kW;⑶輸鹵泵2臺：DF280-43×2輸鹵泵一臺，電機功率110kW、DF280-43×4輸鹵泵一臺，電機功率220kW;⑷深井水源及配套泵2臺：流量為50t/h、80t/h的潛水式深井泵各一臺，作為設(shè)備冷卻及回水不足短時補充，電機功率分別為22kVA、37kVA。為節(jié)約能量和減少水泵啟停頻率，采用變頻器進行調(diào)控;(5)輸鹵回水管線：Φ219×8管線于1992年10月投用，作為回水用;Φ325×10管線于2000年10月投用，作為輸鹵用。
2.1.2、鹽井情況
礦區(qū)原有井組四對連通井組：⑴老井組安1、2、4、5井(壓力連通、自然溶通)：建成于1992年8月，因多井連通存在一定隱患，按省市國土資源部門要求于2005年底強制關(guān)閉;⑵定向井安6-8井：建成于2000年4月;⑶水平井組安7-9井：建成于2001年6月;⑷強制定向壓裂連通井組安10-11井：建成于2005年8月。
2.2、改擴建后生產(chǎn)現(xiàn)況
2.2.1、擴建后現(xiàn)有設(shè)備：⑴主管線：新增距離6500m、規(guī)格為￠529×11螺旋焊接鋼管采輸鹵管線并行兩條，正常運行壓力承壓等級6.5MPa、試驗壓力9.7MPa。在管線兩側(cè)配備超壓安全閥和流量監(jiān)控等DCS自控系統(tǒng)，在線跟蹤檢測管線可能發(fā)生的泄漏事故;⑵輸鹵泵SLZA150-250A四臺，電機功率分別是110kW;正常兩開兩備，采用變頻節(jié)電和壓力連鎖控制，確保安全節(jié)能;⑶采鹵泵DF450-60(I)×11，計三臺，高壓電機1400kW(6kV電壓)。
本次一泵直壓式采鹵規(guī)劃主要設(shè)計構(gòu)想：(1)采鹵泵動力消耗巨大，如果按現(xiàn)有老系統(tǒng)購買公用電網(wǎng)上電力，正常電價在0.624元/度，而公司新上自備電站電力容量存在一定富余，且電價成本僅0.3元/度左右，按現(xiàn)有采鹵產(chǎn)量規(guī)模、每年需耗電在2000萬度左右，僅此一項每年可節(jié)約電費650萬元;(2)電力穩(wěn)定性需要、降成本需要;(3)直接采鹵工藝成熟可靠：鹽井距離適中、輸送壓降小。下面將會重點進行分析對比有關(guān)試采情況。
2.2.2、新增鹽井有七對，總生產(chǎn)井組累計10對計20口。由于六十萬噸制鹽新項目配套需要，公司投入4000多萬元于2006年1月至2007年9月間在新老采礦區(qū)域上增設(shè)鹽井14口，采用技術(shù)先進成熟可靠的強制連通對接技術(shù)，并全部實現(xiàn)對接成功。這些井組的特點有(1)采用石油系列生產(chǎn)套管：材質(zhì)等級高、井徑大、流量大、維護容易;(2)地面井距大，水平段距離長，井組控制儲量大;(3)每井組有單獨的進出鹵管網(wǎng)，并安裝電磁流量計，利于井組開采監(jiān)控和采鹵量的計算。為克服部份井組距生產(chǎn)廠區(qū)距離較遠的矛盾，采用管匯集中控制方案，安排專人值班，便于數(shù)據(jù)實時采集準確和生產(chǎn)調(diào)控需要;(4)每對井組壓力流量等參數(shù)采用DCS集中控制顯示，利于井組生產(chǎn)實時監(jiān)控。
2.3、建設(shè)前后設(shè)備情況比較：(1)原有的采鹵泵(四臺)按設(shè)備銘牌總的注水能力應(yīng)為680m3/h。實際上迭加運行后總采鹵量在400m3/h。設(shè)備出率下降41.2%?，F(xiàn)有的采鹵泵(三臺)按設(shè)備銘牌總的注水能力應(yīng)為1350m3/h。兩臺迭加運行920m3/h,設(shè)備出率超+2.2%;(2)原有的輸鹵泵(兩臺揚程不同)按設(shè)備銘牌總的輸出能力是560m3/h。正常一開一備,實際上輸出量在300m3/h+7.1%?，F(xiàn)有的四臺輸鹵泵按設(shè)備銘牌總的輸出能力是1200m3/h。實際運行時為兩開兩備，兩臺輸鹵泵實際輸出量在900m3/h，超+12.5%;(3)功率消耗比較：從上面幾組數(shù)據(jù)可以看出，由于技改投入因素，資源配備更合理，綜合能耗水平大幅下降。
3、重點介紹現(xiàn)有采注輸系統(tǒng)節(jié)能降耗情況
3.1、輸鹵管道節(jié)能顯著
原有的￠325輸鹵管道，由于單一輸鹵運行內(nèi)壁存在結(jié)垢，造成輸送阻力加大，正常壓力在1.8MPa，流量在300m3/h左右，電耗水平在0.8度/方鹵。而現(xiàn)有的采鹵輸鹵管道為￠529×11的復(fù)線高壓管，每年正常進行一次交替輪換使用。由于管徑大、阻力小、輸鹵壓力在0.6MPa，流量可達900m3/h左右，輸鹵電耗0.24度/方鹵。如果按現(xiàn)有年輸鹵560萬方，依計可節(jié)電314萬度、折合196萬元。
3.2、采鹵注水系統(tǒng)節(jié)能顯著
原有采鹵系統(tǒng)分兩部份組成：一是水源為公司制鹽回水和地下深井水，二是采鹵泵為礦區(qū)多臺不同流量的采鹵泵疊加運行采鹵，由于設(shè)備陳舊，水泵效率正常在65%以下，加之多臺疊加運行時泵壓調(diào)整難度大，能量損失嚴重，與此同時大功率(250千瓦)低壓電機熱損失和無功損失較大。加之生產(chǎn)鹽井僅有三對，要達到采鹵量300m3/h能力時注水泵的揚程要加大、動力消耗須增加。而現(xiàn)在采鹵方式為一泵式采鹵，即通過管道直接將水源從公司儲水池、由大流量采鹵泵通過6.5千米長高壓注水管直接壓到礦區(qū)、由管匯閥組控制分配到各對采鹵井中，減少回水環(huán)節(jié)，z*大優(yōu)勢是高壓電機作為動力時能量損失小，大流量水泵效率達80%以上。
3.3、調(diào)峰生產(chǎn)意義、效果
表1用電周期間的價差
3.3.1、介紹鹵池、水池儲備
礦區(qū)原有的鹵水池儲鹵能力在800m3，可調(diào)節(jié)量在500m3左右，再加上新井建槽，對設(shè)備在峰平谷用電時調(diào)峰能力小，電力能耗一直沒有下降的趨勢，致使采鹵生產(chǎn)成本偏高在3.4元/m3，直接影響制鹽的生產(chǎn)成本。
現(xiàn)有的鹵水池儲鹵能力在12430m3，可調(diào)節(jié)余量在9000m3左右。采鹵水源儲水能力在18000m3，可調(diào)節(jié)余量為12000m3。因此根據(jù)大工業(yè)用戶電價在峰平谷三個時段電價差價大的特點，我們可以確保在生產(chǎn)供需平衡的基礎(chǔ)上適度調(diào)峰，可以有效降低電費生產(chǎn)成本。
3.3.2、介紹采鹵能力可變調(diào)節(jié)量方案：現(xiàn)有鹽井10對。按照設(shè)計每組井達到正常生產(chǎn)期時z*大采鹵能力為100m3/h，依此礦區(qū)z*大采鹵能力在850m3/h左右。如果新井正常生產(chǎn)后可新增產(chǎn)能100m3/h。
3.4、可操作方案比選。
表2方案一用電峰平13小時調(diào)節(jié)
表3方案二用電峰平9小時調(diào)節(jié)
按制鹽總產(chǎn)5160噸/日,鹵耗3.8計,日供鹵19608方，817方/時，調(diào)節(jié)量則更少。按制鹽4600噸/日，鹵耗3.8計,日供鹵17480方,728方/時，可按方案二調(diào)峰。但是依據(jù)生產(chǎn)實際，適度調(diào)整運用這兩種方案進行交叉，同時會帶來更好效果。
3.5、經(jīng)濟分析
根據(jù)16個月生產(chǎn)運行結(jié)果來分析，新系統(tǒng)投入后實際方鹵電耗為3.12度/方，比原來4.158度/方下降1.038度/方，16個月累計采輸鹵834萬m3,2008年實產(chǎn)鹵水620萬m3。如果按購網(wǎng)綜合電價0.60元/度計，因采用高壓電機和高壓注水設(shè)備效率提高因素年節(jié)電386萬元。如果按現(xiàn)有公司燃煤發(fā)電成本0.30元/度,實際購網(wǎng)綜合電價在0.6元/度進行綜合測算，每度電節(jié)省0.30元，按全年產(chǎn)鹵620萬m3，因電費差價全年可節(jié)電費用186萬元。兩項合計全年可節(jié)電費572萬元。同時高壓電機穩(wěn)定性增強和自備電力保證程度增加，加之現(xiàn)有設(shè)備配件費用降低等諸多有利因素。
4、結(jié)束語
由此可見,像采區(qū)與加工廠不在同一地點、距離在20公里以內(nèi)的礦區(qū)，采用高壓電機、調(diào)整注水地點，并采用注水動力一泵式采鹵工藝，比原有采鹵工藝成本將有大幅度下降。如果進一步完善采輸鹵配套設(shè)施如鹽井數(shù)量、鹵池儲備增加，加之變頻節(jié)電技術(shù)應(yīng)用，將更有利調(diào)峰節(jié)電，預(yù)計產(chǎn)生的經(jīng)濟效益更加顯著。
1、公司制鹽生產(chǎn)規(guī)?；厩闆r
我公司現(xiàn)有真空制鹽系統(tǒng)四套，年產(chǎn)能力150萬噸。1992年第一套生產(chǎn)能力9.5萬噸/年真空制鹽裝置投產(chǎn)，1999年第二套生產(chǎn)能力5萬噸的特種鹽裝置投產(chǎn)，2003年第三套年產(chǎn)18萬噸鹽，2.8萬噸無水硝制鹽母液回收鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置投產(chǎn)，2007年第四套年產(chǎn)60萬噸(國家發(fā)改委核準規(guī)模)鹽硝聯(lián)產(chǎn)擴建項目投產(chǎn)，2008年實際產(chǎn)能為100萬噸。經(jīng)過十多年的生產(chǎn)實踐和技術(shù)改造，公司生產(chǎn)得到較大的發(fā)展，連續(xù)10年保持了平均30%的增長速度。目前制鹽生產(chǎn)能力已達到150萬噸/年，熱電裝置的供熱能力達到180萬噸/年，供電能力2億千瓦時/年，擁有倉儲全自動裝箱線及機器人堆碼系統(tǒng)和年吞吐量350萬噸的運輸碼頭，并建有省級10萬噸碘鹽小包裝配送中心一座，另有30萬噸碘鹽小包裝配送中心正投入使用，企業(yè)已跨入全國大型制鹽企業(yè)行列。
2、礦山裝備發(fā)展情況
2.1、原有情況
2.1.1、采輸鹵設(shè)備情況：⑴10kV、400V配電室兩座，
其中①1250kVA、10kVA———400V電力變壓器配套變電一座，②450kVA、10kV配電變配一座;⑵采鹵泵8臺其中400V電源有7臺、10kV電源1臺，具體為：①DF46-50×10四臺(已拆除三臺)、②DF85-67×8一臺，電功率280kW、③DF155-67×8B采鹵泵一臺，電機功率280kW、④EMC80(I)×8A采鹵泵一臺，電機功率250kW，⑤10kV電源有1臺即DF155-67×8采鹵泵一臺高壓電機450kW;⑶輸鹵泵2臺：DF280-43×2輸鹵泵一臺，電機功率110kW、DF280-43×4輸鹵泵一臺，電機功率220kW;⑷深井水源及配套泵2臺：流量為50t/h、80t/h的潛水式深井泵各一臺，作為設(shè)備冷卻及回水不足短時補充，電機功率分別為22kVA、37kVA。為節(jié)約能量和減少水泵啟停頻率，采用變頻器進行調(diào)控;(5)輸鹵回水管線：Φ219×8管線于1992年10月投用，作為回水用;Φ325×10管線于2000年10月投用，作為輸鹵用。
2.1.2、鹽井情況
礦區(qū)原有井組四對連通井組：⑴老井組安1、2、4、5井(壓力連通、自然溶通)：建成于1992年8月，因多井連通存在一定隱患，按省市國土資源部門要求于2005年底強制關(guān)閉;⑵定向井安6-8井：建成于2000年4月;⑶水平井組安7-9井：建成于2001年6月;⑷強制定向壓裂連通井組安10-11井：建成于2005年8月。
2.2、改擴建后生產(chǎn)現(xiàn)況
2.2.1、擴建后現(xiàn)有設(shè)備：⑴主管線：新增距離6500m、規(guī)格為￠529×11螺旋焊接鋼管采輸鹵管線并行兩條，正常運行壓力承壓等級6.5MPa、試驗壓力9.7MPa。在管線兩側(cè)配備超壓安全閥和流量監(jiān)控等DCS自控系統(tǒng)，在線跟蹤檢測管線可能發(fā)生的泄漏事故;⑵輸鹵泵SLZA150-250A四臺，電機功率分別是110kW;正常兩開兩備，采用變頻節(jié)電和壓力連鎖控制，確保安全節(jié)能;⑶采鹵泵DF450-60(I)×11，計三臺，高壓電機1400kW(6kV電壓)。
本次一泵直壓式采鹵規(guī)劃主要設(shè)計構(gòu)想：(1)采鹵泵動力消耗巨大，如果按現(xiàn)有老系統(tǒng)購買公用電網(wǎng)上電力，正常電價在0.624元/度，而公司新上自備電站電力容量存在一定富余，且電價成本僅0.3元/度左右，按現(xiàn)有采鹵產(chǎn)量規(guī)模、每年需耗電在2000萬度左右，僅此一項每年可節(jié)約電費650萬元;(2)電力穩(wěn)定性需要、降成本需要;(3)直接采鹵工藝成熟可靠：鹽井距離適中、輸送壓降小。下面將會重點進行分析對比有關(guān)試采情況。
2.2.2、新增鹽井有七對，總生產(chǎn)井組累計10對計20口。由于六十萬噸制鹽新項目配套需要，公司投入4000多萬元于2006年1月至2007年9月間在新老采礦區(qū)域上增設(shè)鹽井14口，采用技術(shù)先進成熟可靠的強制連通對接技術(shù)，并全部實現(xiàn)對接成功。這些井組的特點有(1)采用石油系列生產(chǎn)套管：材質(zhì)等級高、井徑大、流量大、維護容易;(2)地面井距大，水平段距離長，井組控制儲量大;(3)每井組有單獨的進出鹵管網(wǎng)，并安裝電磁流量計，利于井組開采監(jiān)控和采鹵量的計算。為克服部份井組距生產(chǎn)廠區(qū)距離較遠的矛盾，采用管匯集中控制方案，安排專人值班，便于數(shù)據(jù)實時采集準確和生產(chǎn)調(diào)控需要;(4)每對井組壓力流量等參數(shù)采用DCS集中控制顯示，利于井組生產(chǎn)實時監(jiān)控。
2.3、建設(shè)前后設(shè)備情況比較：(1)原有的采鹵泵(四臺)按設(shè)備銘牌總的注水能力應(yīng)為680m3/h。實際上迭加運行后總采鹵量在400m3/h。設(shè)備出率下降41.2%?，F(xiàn)有的采鹵泵(三臺)按設(shè)備銘牌總的注水能力應(yīng)為1350m3/h。兩臺迭加運行920m3/h,設(shè)備出率超+2.2%;(2)原有的輸鹵泵(兩臺揚程不同)按設(shè)備銘牌總的輸出能力是560m3/h。正常一開一備,實際上輸出量在300m3/h+7.1%?，F(xiàn)有的四臺輸鹵泵按設(shè)備銘牌總的輸出能力是1200m3/h。實際運行時為兩開兩備，兩臺輸鹵泵實際輸出量在900m3/h，超+12.5%;(3)功率消耗比較：從上面幾組數(shù)據(jù)可以看出，由于技改投入因素，資源配備更合理，綜合能耗水平大幅下降。
3、重點介紹現(xiàn)有采注輸系統(tǒng)節(jié)能降耗情況
3.1、輸鹵管道節(jié)能顯著
原有的￠325輸鹵管道，由于單一輸鹵運行內(nèi)壁存在結(jié)垢，造成輸送阻力加大，正常壓力在1.8MPa，流量在300m3/h左右，電耗水平在0.8度/方鹵。而現(xiàn)有的采鹵輸鹵管道為￠529×11的復(fù)線高壓管，每年正常進行一次交替輪換使用。由于管徑大、阻力小、輸鹵壓力在0.6MPa，流量可達900m3/h左右，輸鹵電耗0.24度/方鹵。如果按現(xiàn)有年輸鹵560萬方，依計可節(jié)電314萬度、折合196萬元。
3.2、采鹵注水系統(tǒng)節(jié)能顯著
原有采鹵系統(tǒng)分兩部份組成：一是水源為公司制鹽回水和地下深井水，二是采鹵泵為礦區(qū)多臺不同流量的采鹵泵疊加運行采鹵，由于設(shè)備陳舊，水泵效率正常在65%以下，加之多臺疊加運行時泵壓調(diào)整難度大，能量損失嚴重，與此同時大功率(250千瓦)低壓電機熱損失和無功損失較大。加之生產(chǎn)鹽井僅有三對，要達到采鹵量300m3/h能力時注水泵的揚程要加大、動力消耗須增加。而現(xiàn)在采鹵方式為一泵式采鹵，即通過管道直接將水源從公司儲水池、由大流量采鹵泵通過6.5千米長高壓注水管直接壓到礦區(qū)、由管匯閥組控制分配到各對采鹵井中，減少回水環(huán)節(jié)，z*大優(yōu)勢是高壓電機作為動力時能量損失小，大流量水泵效率達80%以上。
3.3、調(diào)峰生產(chǎn)意義、效果
表1用電周期間的價差
3.3.1、介紹鹵池、水池儲備
礦區(qū)原有的鹵水池儲鹵能力在800m3，可調(diào)節(jié)量在500m3左右，再加上新井建槽，對設(shè)備在峰平谷用電時調(diào)峰能力小，電力能耗一直沒有下降的趨勢，致使采鹵生產(chǎn)成本偏高在3.4元/m3，直接影響制鹽的生產(chǎn)成本。
現(xiàn)有的鹵水池儲鹵能力在12430m3，可調(diào)節(jié)余量在9000m3左右。采鹵水源儲水能力在18000m3，可調(diào)節(jié)余量為12000m3。因此根據(jù)大工業(yè)用戶電價在峰平谷三個時段電價差價大的特點，我們可以確保在生產(chǎn)供需平衡的基礎(chǔ)上適度調(diào)峰，可以有效降低電費生產(chǎn)成本。
3.3.2、介紹采鹵能力可變調(diào)節(jié)量方案：現(xiàn)有鹽井10對。按照設(shè)計每組井達到正常生產(chǎn)期時z*大采鹵能力為100m3/h，依此礦區(qū)z*大采鹵能力在850m3/h左右。如果新井正常生產(chǎn)后可新增產(chǎn)能100m3/h。
3.4、可操作方案比選。
表2方案一用電峰平13小時調(diào)節(jié)
表3方案二用電峰平9小時調(diào)節(jié)
按制鹽總產(chǎn)5160噸/日,鹵耗3.8計,日供鹵19608方，817方/時，調(diào)節(jié)量則更少。按制鹽4600噸/日，鹵耗3.8計,日供鹵17480方,728方/時，可按方案二調(diào)峰。但是依據(jù)生產(chǎn)實際，適度調(diào)整運用這兩種方案進行交叉，同時會帶來更好效果。
3.5、經(jīng)濟分析
根據(jù)16個月生產(chǎn)運行結(jié)果來分析，新系統(tǒng)投入后實際方鹵電耗為3.12度/方，比原來4.158度/方下降1.038度/方，16個月累計采輸鹵834萬m3,2008年實產(chǎn)鹵水620萬m3。如果按購網(wǎng)綜合電價0.60元/度計，因采用高壓電機和高壓注水設(shè)備效率提高因素年節(jié)電386萬元。如果按現(xiàn)有公司燃煤發(fā)電成本0.30元/度,實際購網(wǎng)綜合電價在0.6元/度進行綜合測算，每度電節(jié)省0.30元，按全年產(chǎn)鹵620萬m3，因電費差價全年可節(jié)電費用186萬元。兩項合計全年可節(jié)電費572萬元。同時高壓電機穩(wěn)定性增強和自備電力保證程度增加，加之現(xiàn)有設(shè)備配件費用降低等諸多有利因素。
4、結(jié)束語
由此可見,像采區(qū)與加工廠不在同一地點、距離在20公里以內(nèi)的礦區(qū)，采用高壓電機、調(diào)整注水地點，并采用注水動力一泵式采鹵工藝，比原有采鹵工藝成本將有大幅度下降。如果進一步完善采輸鹵配套設(shè)施如鹽井數(shù)量、鹵池儲備增加，加之變頻節(jié)電技術(shù)應(yīng)用，將更有利調(diào)峰節(jié)電，預(yù)計產(chǎn)生的經(jīng)濟效益更加顯著。
