淺析一泵式采鹵工藝節(jié)能效果

2013-08-27 盧青峰 江蘇省井神鹽業(yè)有限公司

  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,我公司首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), 最大優(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

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)期時最大采鹵能力為100m3/h,依此礦區(qū)最大采鹵能力在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)

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)

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,預計產(chǎn)生的經(jīng)濟效益更加顯著。