谷电利用及余热回收在电磁线企业的可行性研究

崔润泽　孙红杰

【摘要】利用低价谷电，把谷电蓄热储存起来，满足全天漆包线生产线加热需求，把电加热管进行替代，可以降低电费成本40%以上；把催化燃烧系统余热进一步回收，降低加热成本10%以上。故保守预计，可以降低漆包线加热电费成本的50%以上。

【关键词】谷电利用；余热回收；电磁线；漆包线

目前国内漆包机烘炉的设计和漆包线的生产主要依据经验，缺乏理论指导，漆包机烘炉在生产中存在诸如热量分配不合理、余热利用不足等问题，漆包线的生产能耗较高，特别是电费成本居高不下，成为制约电磁线厂效益提升的主要因素之一。如果能够大幅度降低电费消耗支出，对企业的效益不言而喻。

1、现有工艺及问题

（1）电加热是成本最高的加热工艺

在所有的热源中，煤、天然气、燃油、液化气、电依次成本加大，电是成本最高的加热工艺，而在电磁线生产能源消耗中，电加热又占比最大，成本已经成为除铜线和绝缘漆外的第三大成本，很多工厂已经超过了人工工资成本，但同时，其弹性很大，可以通过各种技术措施进一步降低。

（2）峰谷分时电价为进一步降低电耗成本提供了可能和空间

2015年河南省全面实施峰谷分时电价，某公司电磁线的拉丝工艺已经全部转移到低谷时段进行生产，本环节的电耗得到有效控制和降低。但是对于24小时生产的漆包机和退火系统，其电能耗的相对量和绝对金额都最大，如何采用低谷电进行生产，就成为摆在管理者目前的一道新课题。

2、改进措施简述

（1）谷电储存利用

利用谷电，把电以热能形式储存起来，在电价高时段释放利用，大幅度降低电加热成本。根据经验蓄热热风供热装置对24小时运行班可以节约50%左右费用。

按照河南省大工业峰谷分时电价政策，谷电价格为每度0.33717元，均价为0.662297元，如果电加热部分全部使用谷电替代谷电之外高价电，则电费节约量比例为

1—0.33717÷0.662297=1—0.509=0.491=49.1%

（未计基本电价影响，不同电负荷均摊不一）

考虑热效率损耗等，保守计算为40-45%，按40%计算。

（2）回收催化燃烧系统余热，进一步减少电能消耗

现有催化燃烧系统余热可以进一步回收，保守计算为加热功率的10%-15%，按10%计算，故经过系统改造后保守预计，二者相加，可以降低漆包线加热电费成本的50%。

3、固体蓄热系统及其技术经济分析

（1）低谷电固体蓄热其原理：

固体蓄热设备是一种非常先进和高效的清洁节能热工技术，低谷电固体蓄热原理是：将夜间低谷电的电能转化成热能储存起来，用于白天高峰电时，供应热风或供其它热介质如热水、热油、蒸汽等使用，从而降低了用电费用，具有环保、节能、经济、高效等优点。

其原理如下：（1）在蓄热体内将发热介质由电能转化为热能后，通过热交换将热能存储于固体蓄热体中。温度可从常温直至达到800℃甚至1000℃以上。（2）蓄热池外层采用高等（极低导热系数材质制作的绝热层）绝热体，使高温蓄热池与外环境达到热绝缘。（3）在负载需要热量供给时，设备可按照预先设定好的程序，按设定的温度和供热量，由自动变频风机提供的循环高温空气。 （4）输出温度的稳定性：采用多种方式控制，如供、回风温差、出风恒定温度、输出总热量测定、负载温度波动平均值等。精度控制在1-2℃区间内。

（2）固体蓄能设备系统结构

固体蓄热装置在西欧十分盛行，早在1980-1981年，英国电热储能装置制造商售给工业与民用的设备为146300 套，1981-l982 年为175400套，1982- 1983年销量增至248300套。

20 世纪90年代初，在我国开始出现蓄热装置。虽然一般固体材料的比热只有水的1/3～1/4，但由于固体蓄热材料的密度为水的 2.5倍左右，蓄热可达 800～1000℃以上，使得固体蓄热材料的蓄热能力比同体积水的蓄热能力大 5 倍左右，蓄能器的体积大大减小，而且固体蓄热储能装置不承受压力，对其形状也没有特殊要求，装置的占地面积和设备投资大大降低。它不仅克服了传统蓄热方式的缺点，而且兼具环保、高效、节能、安全等多项优势，有望替代一部分传统的加热设备。

（3）工程实例分析

（1） 某工程为游泳池供热项目，游泳池内设计水温为29 ℃。

（2） 热源的选择：其所在开发区没有一年四季的热源，仅有天然气，如果选用天然气锅炉，则锅炉房的设置位置受限，且建筑物的消防间题还有待研究。本设计经过调研选用一台电加热固体蓄热炉，以满足其游泳池的加热需求。按照给排水专业提供的30%蓄热设计，即：低谷电蓄热时间为8小时，电加热固体蓄热炉的每小时用电量为400kW，系统的工作压力为0.4MPa。

（3） 系统运行及工艺：低谷电时段蓄热（或加热），峰电时段供热。即：在蓄热体内将发热介质由电能转化为热能后，通过热交换，将热能存储于固体蓄热体中。蓄热池外层采用高等绝热体，使高温蓄热池与外环境达到热绝缘。根据不同供热时间、不同供热时段，电脑可自动根据目标设定温度控制出水温度，达到恒温的智能供热控制，并有效的降低能耗，以节约能耗，降低运行费用。

（4） 本工程的设计工况：一次水（蓄热端）供水温度为70 ℃，回水温度60 ℃；二次水进水温度为5 ℃，出水温度为29℃。其温度控制由设置的自动温度控制器来完成。

（5） 本系统每天设备运行费用是：2888x 0.31=895元；每月设备运行费用是：895 x 30=26850元，较运行费用：每天设备运行费用是：2888x 0.31=895元；每月設备运行费用是：895 x 30=26850元。比较而言，如果采用不蓄热的电锅炉和天然气，其费用分别是86640元和47130元 ，费用节约达69%和43%！

（4）低谷电蓄热方案用于河南某电磁线企业的经济分析

A、河南省供电各时间段价格为：

低谷段：24： 00-08： 00，8个小时，此时的电价为：0.33717元/（kwh）

高峰段：08：00-12：00，4小时，此时的电价为：0.96211元/（kwh）

尖峰段：18： 00-22： 00，4个小时，此时的电价为：1.07893元/（kWh）

平段：12： 00-18： 00，22： 00-24： 00，8个小时，此时电价0.6292元。

B、蓄热经济分析：

晚上8小时蓄热（24： 00-8： 00低谷电价时段），全天供热。

如果不采用蓄热，则24小时平均电价经过计算为：均价为0.662297元，如果电加热部分全部使用谷电，替代谷电之外高价电，则电费节约量比例为1—0.33717÷0.662297=1—0.509=0.491=49.1%，以上为理论计算，考虑热效率损耗等，保守计算为降低40%电加热费用。

4、低谷电蓄热方案用于某电磁线公司的技术简要分析

（1） 漆包机及退火炉的热量来源一是催化燃烧系统提供，二是电热管电力转化为热能；同时热风在系统进行循环。

（2） 低谷电蓄热本质是以蓄热方式把电转化为热量以热风形式释放进行利用，故本系统是以输出热风方式进行热量利用，与以上现有电热加热风循环相比，新工艺改变为蓄热热风加催化燃烧热风循环，故需要对其配风系统进行调整，但与其以前供热没有本质区别。

（3）利用低价谷电政策，把谷电通过专用蓄热系统储存起来，满足全天漆包线生产线电加热需求，可以降低电费成本40%以上；同时现有催化燃烧系统余热可以进一步回收，降低加热成本10%以上。降低50%的电费支出，对电磁线企业节能降耗增加效益有重大意义，从经济和技术角度都是可行的。