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【關鍵詞】電解銅箔;氯離子
在科技發展日新月異的信息時代,電解銅箔已是電子工業領域不可替代的關鍵性基礎材料,其主要應用于覆銅板、印制電路板以及鋰離子電池制造等領域;電解銅箔被稱之為“神經網絡”[1],肩負著傳輸電子信號及進行電力傳輸、溝通的重任。隨著印制電路板用量的與日俱增,高質量電解銅箔的生產也越來越受到人們的廣泛關注,而科技的進步更是呼喚著其向著高性能、高生產率的方向發展。
長期以來,在電解銅箔生產中,Cl-在電解液中含量很低,銅離子從陰極上還原為銅時,Cl-起著極其重要的作用。在光亮和高分散性硫酸鹽鍍液中,Cl-可以降低陽極極化,消除高電流密度區的鍍層條紋。研究發現:如果電解液中Cl-含量太少,得不到整平性能高且析亮度好的鍍層,Cl-可促進銅離子的沉積,增大Cl-的濃度有利于增大銅離子的還原電流。
Cl-與有機添加劑同時存在時,有機添加劑的吸附與Cl-的特性影響吸附相互作用,對銅箔的結構和力學性能影響較大[2]。Cl-是一種特殊的添加劑,微量的Cl-能與其它添加劑協同作用,增大陰極極化,從而影響電解銅表面的光亮度。Cl-與陽極溶解的Ag+生成AgCl沉淀,減少貴金屬損失:Cl-在溶液中一方面與Cu+反應生成Cu2C12膠體顆粒,Cu2Cl2膠體對漂浮陽極泥具有共沉淀作用,從而減少陰極污染,抑制了Cu+ 的影響,同時也是一種有效的光亮劑,負電性的Cl-因電場作用雖然只有少量在陰極附近,但仍然參與了Cu+的陰極沉積過程,Cl-的存在加快Cu2+的轉化結晶速度,提高了陰極極化,使銅箔晶粒組織和表面均勻細致;Cl-還影響鍍層的表面形貌、結構、顯微硬度、晶格取向和內應力。在鹵化物中,Cl-能在很寬的濃度范圍內(40~150 mg/L)有效地消除應力,更重要的是Cl-能與光亮劑協同作用。在Cl-和添加劑存在下,除了Cu2Cl2表面膜外,吸附的Cu(I)或Cu(I)絡合物-Cl橋膜抑制表面吸附的Cu原子的擴散[3]。Cl-還具有去極化作用,對于鉛、鉍過高造成的陽極鈍化具有活化作用。Cl-在硫酸銅溶液中能起活化作用,但因為CuCl2在硫酸銅溶液中溶解度較小,所以Cl-濃度太高將產生有害的影響。
在含有硫脲或明膠-硫脲的硫酸銅溶液中,存在中等濃度的Cl-將使陰極沉積物的內應力最小,從而改善沉積物的性能。Cl-與硫脲形成[Cu(N2H4CS)]Cl2膠體沉淀,當硫脲濃度過低時,這種膠體會部分分解補充其不足;當這種膠體濃度過大時,會大量沉淀于槽底或粘附于陰、陽極,造成添加劑的損失,并且能引起槽電壓升高。
但Cl-也絕對不能過高。當含量超過60mg/L時,鍍層會發生粗糙現象,低電流密度區發霧而高電流密度區燒焦,陰極輥面氧化嚴重,銅箔毛面發花。電解液中Cl-含量過高,銅箔易出現土黃色的氧化膜。向電解液里加硫脲時,一般需要加入Cl-進行平衡,如Cl-添加量過高,在陰極表面會生成氯化亞銅膜阻礙銅離子吸附。影響吸附銅原子的表面擴散,會導致不溶氯化亞銅的形成并夾雜于晶界間,使銅箔粗糙長銅刺。加入適量的Cl-可以增加銅箔表面的“小山峰”,可使銅沉積物晶粒細小致密。如果電解液中Cl-過多會減弱明膠的作用,使明膠整平作用減弱,會發生去極化作用,導致不溶物氯化亞銅的形成并夾雜于鍍層中,氯化亞銅的生成還會降低陽極界面銅離子濃度,引起陽極析氫反而利于造成銅箔粗糙,使銅離子在電沉積時形成枝狀晶,會產生毛刺。毛刺的產生往往伴隨著粗糙和銅箔單位面積質量低,只能增加明膠的添加量。Cl-和明膠量不匹配時,銅箔縱向無拉力,用手一拉銅箔變成一條一條的,這是由于鹽酸加入太快或加入太多造成的。陰極吸附Cl-后產生強靜電引力,強烈吸附有機物,只能是適當添加有機添加劑,或停產,向電解液里添加過量的明膠,進行較強烈的攪拌,在電解液里Cl-和有機物含量同時太多了,或電解液里的雜質含量太多了,都會造成銅箔無拉力、無延伸率。
電解液里隨著原材料、活性炭帶入Cl-,生產過程又添加了Cl-,雖然從銅箔表面看不出明顯改變,但銅箔結晶體里的枝狀晶增多,孔穴增多,結晶不均勻性增多。隨著Cl-含量的進一步增多,會在鍍層表面引起一系列的不良反應,銅箔結晶組織中的縫隙增多,粗糙度增大,滲透點增多,有的成了針孔,抗拉強度下降。電解液中Cl-含量高了,銅箔毛面的銅瘤峰值增大,即銅瘤的高度增加,尖銳,座小;Cl-含量低了,銅瘤峰值小,銅瘤個大,座大,銅瘤大小不一,且不穩定,造成銅箔抗剝力低。Cl-會與銅電沉積的中間產物Cu+發生特殊的化學反應,實踐證明Cl-與電解銅箔的表面形態及疙瘩缺陷有著密切的聯系。Cl-的濃度范圍10~50mg/L,濃度太低不能發揮光亮劑作用,濃度過高銅箔表面粗糙并產生毛刺,設備腐蝕速度加快[4]。但生產中應根據酸濃度、溫度、明膠含量、雜質含量等工藝條件精確分析Cl-的消耗量并持續補給消耗量以實現連續生產。
在生產過程中每添加HCl 0.001 mol/L時,鍍液中Cl-就會增加35mg/L。除去過多的Cl-的方法,可以向電解液里加入與Cl-進行反應的有機物,待電解液溫度降至30o時,加入雙氧水,進行攪拌;再加入活性炭過濾,在除去有機物的同時可以除去一部分Cl-;或可用鋅粉處理,將鋅粉用水調成糊狀,在不斷攪拌下加入鍍液中,然后用活性炭和硅藻土過濾進行吸附后,過濾鍍液,加入1g/L的鋅粉可去除15~20mg/L的Cl-。但是此方法的不可取之處是:降低了Cl-的同時,帶入了大量的鋅離子。總之,在生產過程中合理控制Cl-的濃度,充分發揮Cl-的作用,對生產優質高性能電解銅箔有著積極的作用。
參考文獻:
[1]祝大同,世界及我國電解銅箔的發展回顧,世界有色金屬,2003,8: 7-11.
[2]劉建廣,楊祥魁 細節對銅箔品質的影響 電子銅箔資訊息 2012,3: 11-15
關鍵字:接觸網、方式、安裝、接觸軌
中圖分類號:C913.32 文獻標識碼:A 文章編號:
世界上第一條電氣化鐵路于1879年在德國柏林建成。中國于1961年建成第一條電氣化鐵路——寶成鐵路的寶雞至鳳州段。電氣化鐵路問世后發展很快,法國、日本、德國等國家已成為電氣化鐵路為主的鐵路運輸業,大部分貨運量是由電氣鐵路完成的。目前我國許多大城市都在考慮建設快速軌道交通,首先面臨的就是采取哪一種接觸網方式。在有軌電車建設之前,工程策劃人員一定要根據當地城市的現狀以及要求,綜合分析論證。我國常用的接觸網是第三軌式以及架空式接觸網。
一、城市軌道交通供電接觸網的類型
電氣化鐵道的牽引供電系統是由牽引變電所、牽引網(饋電線、接觸網、鋼軌和回流線組成)、電力機車等組成。第三軌式接觸網可以用于地鐵與封閉的城市鐵路和輕軌,架空式接觸網不光可以用于地鐵與封閉的城市鐵路和輕軌,還可用于鐵路干線、城市地面和工礦電機車電力牽引線路。為了保證對電動車組良好的供電,接觸網應順直平滑,高度一致,在高速行車中能始終保持正常穩定的接觸授流。另外,接觸網應具有足夠的耐磨性與良好的導電性,壽命盡量長,并力求結構簡單,易于施工與維修。下面對兩種接觸網類型簡單介紹一下。
1、架空式接觸網
架空式接觸網的懸掛類型一般可以分為三種,簡單懸掛、鏈形懸掛和剛性懸掛。這三種懸掛方式的電線粗細、條數、張力都是不一樣的。架空式懸掛方式,要根據架線區的列車速度、電流容量等輸送條件以及架設環境進行綜合勘察來決定要采取什么方式。
1.1、鏈形懸掛接觸線通過吊弦懸掛到承力索上的懸掛的方式提供電能。承力索懸掛于支柱的支持裝置上,接觸線通過吊弦懸掛在承力索上,這樣就給接觸線增加了懸掛點,調節吊弦可以使整個跨距內接觸線對軌面保持一致高度。由于接觸線是懸掛在承力索上的,因而基本上消除了懸掛點處的硬點,使懸掛線的彈性在整個跨度內都比較均勻。鏈形懸掛有單鏈形、雙鏈形和多鏈形懸掛之分。按線索相對于線路中心的位置,又可以分為直鏈形接觸、半斜鏈形接觸以及斜鏈形接觸懸掛三種方式。
1.2、剛性接觸網懸掛方式是一種區別于傳統柔性接觸網的供電方式。由于地鐵隧道供電導線上方空間有限,鏈形懸掛一般采用冷拉電解銅接觸線,使得其結構簡單緊湊,節省隧道凈空與投資。剛性接觸網懸掛方式的導電銅線不受張力影響,它具有可靠、耐磨性好等優點。
1.3、簡單懸掛方式接觸網
簡單懸掛方式網具有結構簡單、支柱低、支持裝置承受的負荷較輕等優點,但是此種方式彈性不均勻。為改善這不足之處,一般在懸掛點處增加一個倒Y 形的彈性吊索,本措施能夠相應改善懸掛點處的彈性與運行狀況不佳等問題
對比以上三種懸掛方式,鏈形懸掛比簡單懸掛性能要好,但結構復雜、投資大、施工維修調整也比較困難。城市軌道交通一般多采用簡單鏈形懸掛,應用速度可達100km/h以上。地鐵為了減少隧道凈空,可以采用以彈性支座或弓形腕臂作支持部件的簡單彈性懸掛。
2、 第三軌接觸網
第三軌接觸網是沿軌道線路敷設的附加接觸軌,從電動客車轉向架伸出的受流器通過滑靴與第三軌接觸而取得電能的裝置。第三軌接觸網分為上接觸式、下接觸式與側面接觸式三種方式。
2.1上接觸式
第三軌安裝在絕緣子組件上,由接觸軌、絕緣子、三軌夾板、防護支架、防護板、端部三軌彎頭、防爬器等構件組成。受流器滑靴從上壓向接觸軌軌頭頂面受流。上接觸式三軌施工作業簡便,可以在軌頭上部通過支架安裝不同類型的防護板。
2.2、下接觸式
下接觸式三軌軌頭朝下,通過絕緣肩架、橡膠墊、扣板收緊螺栓、支架等安裝在底座上。下接觸式的優點是防護罩從上部通過橡膠墊直接固定在接觸軌周圍,對人員安全性好,但是這種方式安裝結構較復雜,費用較高。
2.3、側面接觸式
側面接觸式就是接觸軌軌頭端面朝向走行軌, 集電靴從側面受流的方式,其受流器裝在轉向架下部,接觸軌裝在軌道梁上。
二、兩種接觸方式比較
2.1、從地面交通的角度來看,在市區平交運行的有軌電車或輕軌車宜采用架空接觸網。牽引網壓等級較高時,為了安全和保證一定的絕緣距離,也宜采用架空網。而封閉運行的城市鐵路或輕軌采用架空線或第三軌都能保證安全,但是在發生事故疏散乘客時架空式接觸網將給人們更多的安全感。
2.2、從建設費用來看,假若線路采用1500V輸電方式,如果電站配置得當,比750V可以少建近一半變電站,供電設施大約只相當750V三軌授流的70%左右。而且采用1500V制式后,同功率電動車輛由于電流的降低,電器設備也可以相應地減小體積與重量。從維修的角度來看,架空式接觸網要定期進行檢查維護,洞內維修作業需要專用的接觸網檢查車,維修周期短、費用高、備品備件需要量大。從輸電效率講,因為線路損耗是與電流平方成正比的,盡管可以設輔助饋電線來減少線路阻抗,但DC1500V輸電顯然比DC750V損耗小、效率高。1500V電壓變化率較小,電能質量較好,且由于雜散電流要小一半,有利于減少對地下金屬建筑物的腐蝕。
2.3、使用懸掛式接觸網,在城市中間密布支架和電線網,影響市容。而三軌授電,接觸軌位置低,沒有明顯的高大部件(如立柱、橫向承力索、金屬桁架等),城市景觀好,對電磁污染較易采取防護措施。
三、北京地鐵5號線宋家莊停車場接觸軌安裝
近幾年來隨著復合材料的發展,由不銹鋼與鋁合金通過機械方法或冶金結合方法加工而成的鋼鋁復合軌已取代低碳鋼接觸軌,北京地鐵5號線宋家莊停車場就是采用的這種鋼鋁復合軌。
北京地鐵5號線宋家莊停車場軌道鋪裝工程共有50kg/鋼軌7號單開道岔23組,50kg/m鋼軌7號道岔5m間距交叉渡線1組,50kg/m鋼軌9號單開道岔1組。庫外線有50kg/m鋼軌木枕碎石道床、50kg/m鋼軌混凝土枕碎石道床、60kg/m鋼軌木枕碎石道床,庫內線有檢查坑整體道床、無檢查坑整體道床等。由于停車場道岔繁多、股道曲線小、安裝方式多樣等,給接觸軌施工帶來了一定的困難。為此,施工中需要正確把握了工程重點與難點,制定出了有效質量控制措施,并將施工方法與要點貫徹到具體施工人員。供電系統通過接觸軌系統將電能持續地輸送到列車,以保證列車安全正常運行。由于接觸軌是無備用的供電設置,受氣象條件的影響較大。因此,保證接觸軌設備的運行可靠是地鐵列車安全正常運行的必要條件。這就給施工提出了更高的要求。
北京地鐵5號線宋家莊停車場接觸軌采用BW(比威公司)公司的鋁軌壓接不銹鋼帶的復合軌,采用上部接觸受流方式。停車場道岔繁多,電氣分段也隨之增加,經常需要對導電軌進行切割。導電軌切割應保證垂直,最大容許誤差0.5mm,切割后應挫去毛刺和尖棱。切割的導電軌末端需鉆孔,使用軌道末端鉆孔夾具M09121-01-J來完成。把鉆孔夾具固定在導電軌末端,用Ф16mm的鉆頭在其上鉆孔,然后去除毛刺,接觸軌安裝在列車行進方向的左側,在道岔區等特殊區段,為保證可靠供電,換邊敷設布置。接觸軌中心線至相鄰走行軌內側工作邊的水平距離為(700±5)mm,距線路中心(1417.5±5)mm,接觸軌軌頂面至走行軌軌頂面連線的垂直距離為(140±5)mm。
本工程接觸軌安裝簡述如下:
1、庫內有檢查坑的整體道床接觸軌安裝先選擇槽鋼底座,將其放在預留的加長混凝土短軌枕上,用螺旋道釘將它們固定,在槽鋼底座上安裝絕緣子,在絕緣子上放鋼鋁復合軌并用絕緣子上的卡子將接觸軌卡住,最后安裝防護罩。
2、庫內無檢查坑處接觸軌安裝先在整體道床施工時預埋尼龍套管。將與之對應的槽鋼底座用螺旋道釘固定在相應位置處。然后在槽鋼底座之上安裝絕緣子,絕緣子安裝完成后在其上放上鋼鋁復合軌,并用絕緣子上的卡子將接觸軌卡住,最后安裝防護罩。
3、鋪軌施工時在接觸軌安裝部位預留加長木枕。將其安裝槽鋼底座用螺紋道釘與木枕連接固定,在槽鋼底座之上安裝絕緣子,絕緣子安裝完成后在其上放上鋼鋁復合軌并用絕緣子上的卡子將接觸軌卡住,最后安裝防護罩。
4、鋪軌施工時在安裝接觸軌部位預留B型預應力混凝土枕,其他安裝與以上3種安裝方式相同。
5、接觸軌標準制造長度為15m和14m,按照要求將標準軌和膨脹接頭連接成75m長軌,在每段軌的中部均安裝1組防爬器,防爬器要緊貼絕緣子安裝,和絕緣子之間縫隙不大于2mm。
6、接觸軌的接頭分為正常接頭和膨脹接頭兩種。
7、接觸軌支撐固定間距根據軌枕間距不同而有所不同,軌枕間距為600mm時一般為4200mm,軌枕間距為625mm時一般為4375mm,軌枕間距為705mm時一般為4230mm。
8、防護罩由防護板和防護板支架組成,與接觸軌同側安裝。
以上是對兩種供電接觸網做了簡單介紹和對比,并對北京地鐵5號線宋家莊停車場施工現場情況以及接觸軌安裝方式做了簡單描述。希望隨著科技的進步,會有更多的新技術應用到城市有軌電車的建設中,為人民的出行創造便利條件。
參考文獻:
被告人王正言,男,1949年1月31日生,原系上海機械進出口集團實業公司出口材料部經理。因涉嫌犯挪用公款罪,于1999年3月19日被逮捕。
上海市靜安區人民檢察院以被告人王正言犯挪用公款罪,向靜安區人民法院提起公訴。
靜安區人民法院經公開審理查明:
1993年10月至1998年1月,被告人王正言任上海機械進出口集團實業公司(以下簡稱實業公司)出口材料部經理,負責經營有色金屬、黑色金屬等原材料業務。
1995年11月,經單位領導同意,被告人王正言將實業公司99.235噸電解銅出借給上海市有色金屬銅帶分公司(以下簡稱銅帶分公司)使用,1997年4月借銅合同履行完畢。但這批銅仍置放在銅帶分公司。
1995年初,被告人王正言經人介紹認識了南京市金屬材料總公司(以下簡稱南京總公司)蘭州公司(以下簡稱蘭州公司)個人承包經營者邱耀南,至同年8月,由被告人王正言經手實業公司與蘭州公司兩次發生購銷業務。在履約過程中,蘭州公司違約,欠實業公司貨款人民幣180萬元。實業公司領導于1996年專門責成王正言和單位職工孫志高向邱耀南追討,經多次催討未果。不久,邱耀南去向不明。同年底,王正言和孫志高至南京總公司,要求確認蘭州公司的債務。負責接待的人員告知蘭州公司名義上掛靠在南京總公司,實際上是邱耀南個人承包經營,債權債務應由蘭州公司自行負責。
為了找到邱榷南,被告人王正言于1997年5月在南京通過他人認識了邱的朋友胡一信,同時,又認識了胡的朋友姚永康。胡、姚分別系南京情侶服飾設計中心和揚子江資源經濟開發總公司的個人承包者,當時均發生經營資金短缺的困難。王正言通過胡與在外地的邱耀南通了電話,邱耀南要王正言想辦法替他先向實業公司歸還100萬元的貨款,并答應在同年7、8月間歸還王正言墊付的錢款。為了減輕未追回貨款的壓力,王正言產生了將銅帶分公司歸還本單位的近100噸電解銅變價后替邱還債的意圖。王正言同胡、姚策劃,由揚子江公司出面將置放在銅帶分公司的電解銅借用變價,變價后,其中40噸電解銅的變價款由王正言用于為邱歸還所欠實業公司的部分貨款,其余變價款歸姚、胡在經營活動中使用。
1997年5月12日,被告人王正言按照與姚、胡的策劃,在南京擅自以實業公司出口材料部的名義與揚子江公司簽訂了出借電解銅100噸的協議。至同月底,王五言與姚、胡一起將99.235噸電解鍋分4次予以變賣,得款人民幣226.975309萬元,用于替邱歸還所欠實業公司的部分貨款和姚、胡的經營活動中。至案發時止,王正言歸還了人民幣124萬元,尚有102萬元未歸還。
二、判決
靜安區人民法院審理后認為:被告人王正言系國家工作人員,職務之便,擅自挪用公款,歸個人用于營利活動,情節嚴重,且至今未予歸還的數額巨大,嚴重侵犯國有企業的資金使用權,損害了國家工作人員理應遵守的廉政制度,其行為已構成挪用公款罪,依法應予懲處。檢察機關指控被告人王正言的犯罪事實清楚,證據確鑿充分,定性準確。依照《中華人民共和國刑法》第十二條第一款、第三百八十四條第一款和第六十四條的規定,于1999年12月21日判決如下,1、被告人王正言犯挪用公款罪,判處有期徒刑十三年;
2、追繳贓款人民幣一百零二萬元,發還實業公司。
宣判后,被告人王正言不服,上訴于上海市第二中級人民法院。
關鍵詞:余熱發電;飽和蒸汽發電機組;應用
北方銅業股份有限公司侯馬冶煉廠著眼環保與產能提升,采用了奧斯麥特銅冶煉工藝。奧斯麥特熔煉和吹煉余熱鍋爐每小時生產的飽和蒸汽約34t,其壓力為4.0MPa,除冬季采暖及職工生活洗澡用蒸汽占蒸汽總量的不足10%外,其余全部排空,不僅造成巨大的能源浪費,而且形成較嚴重的熱污染。侯馬冶煉廠為降低生產成本,節約能耗,改善環境,引進了德國Tuthill公司C5DS+II十G飽和蒸汽發電機組,實施余熱發電改造。發電機組排放的尾氣,全部用于50kt/A電解銅的生產及生活用汽,使熱能利用率達到95%以上,為企業創造良好的經濟效益和社會效益。
一、奧斯麥特銅冶煉余熱發電工藝
奧斯麥特熔煉余熱鍋爐與奧斯麥特吹煉余熱鍋爐產生的飽和蒸汽在現有節流孔板后就近并聯,首先流經汽水分離器和蒸汽過濾器,再通過緊急切斷閥和由調節器自動調節噴嘴組,直接進入透平機,通過熱膨脹,飽和蒸汽的熱能通過透平機轉化為動能輸出,透平機動能輸出經齒輪箱變速后轉化為滿足同步發電機需求動能輸入,從而驅動同步發電機發電,發電過程中形成冷凝水并產生尾汽,冷凝水回收后進入余熱鍋爐給水系統冷卻后循環利用,尾汽用于全廠生活及電解銅等生產所需。
奧斯麥特熔煉余熱鍋爐蒸發量16.0t/h(4.0MPa飽和蒸汽),吹煉余熱鍋爐蒸發量18.01/h(4.0MPa飽和蒸汽),飽和蒸汽流量26~34t/h(波動),汽輪機入口蒸汽壓力4.0MPa(最高4.4Mpa),汽輪機出口蒸汽壓力0.5MPa(最低0.4MPa),汽輪機入口蒸汽溫度250.3℃(最高254.7℃),汽輪機出口蒸汽溫度152℃(最低148℃)。
二、發電機組成及特點
C5DS+II+G型飽和蒸汽發電機組(德國TUTHILL公司生產)包括透平機和內置式齒輪箱,同步發電機,油站,速度調節器,緊急停車裝置,就地儀表顯示盤,溫度、壓力、振動監測系統,透平機、同步發電機自動控制柜,汽水分離器,進口蒸汽過濾器,自動式排水器。透平機主軸葉輪懸臂式設計,同步發電機具有自勵磁、自調節、無刷結構的特點。
同步交流發電機參數:額定輸出2750kVA,功率因數0.8,電壓(±5%)6300V,頻率50Hz,軸轉速1500r/min。
機組主要特點:
1.C5DS+II+G型飽和蒸汽發電機組適用于快速啟動,在蒸汽入口和出口蒸汽排放后,透平機可以啟動,因其熱彈性結構,在30s內就可以從冷狀態達到全速運行狀態,并能適應頻繁的啟婷操作,無須預熱。
2.機組自動并網、自動解裂,可實現無人值守。
3.機組振動監測采用本特律一納瓦達3500系列振動監測系統,包括16個近位通道,4個軸向推力通道,通信門路聯接器模塊,繼電卡,功率提供,振動數據顯示在PLC接口屏幕上。
4.軸承和發電機定子熱電阻(RTD)監測,帶讀數顯示。
5.發電機保護采用Beckwith M-304數字多功能發電機和交叉拉桿保護繼電器,可以實現過流、過欠壓、過欠頻、過勵磁保護,255個事件系列紀錄,帶時間標記精度到毫秒,過失前后示波捕獲。
6.透平和發電機控制采用西門子PLC為基礎的透平控制器和WOODWARD505電子調速器,控制能夠從自動速度到同步速度,同步功能隨著功用總線和自動轉換器操作控制參數。
7.透平機葉輪采用Curtis型一級,主軸選用完全雙自動可傾金斯百瑞式軸承。
三、余熱發電尾氣利用及效益
飽和蒸汽發電機組所產生的尾氣出口正常壓力為0.5MPa(152℃),最低壓力為0.4MPa(148℃),尾氣量為34~28t/h,尾氣壓力能夠滿足現生產、生活及采暖用蒸汽壓力要求。原生產、廠區生活、采暖用汽量約為9t/h,同步上馬的電解銅技改工程生產用蒸汽為11.0t/h,還剩余蒸汽量為最大時14t/h,正常時88A。多余蒸汽可作為以后新產品開發用蒸汽,或作為生活區熱源。
項目成本(消耗的原材料主要是奧斯麥特熔煉和吹煉余熱產生的飽和蒸汽,因此原材料費用為零;機組無故障運行兩年,檢修備件運行費用為零;由于無需運行人員,不計人員工資;機組使用年限為40年)合計17.6萬元/a。
年度總收益=發電收益-成本=460-17.6=442.4萬元。
投資回收期=項目總投資/年度總收益=919萬元/442.4萬元=2.07年,預計該機組投入運行,2008年即可完全收回投資。
四、結論
1.利用奧斯麥特銅冶煉廢氣余熱進行發電,發電后產生的尾氣用于銅電解等生產及生活所需。冷凝水也達到循環利用,最大程度地提高余熱綜合利用率。
Abstract: In order to implement the Implementation Solution of Energy Conservation and Emission Reduction in the Whole People, according to the faults such as: the design construction is earlier in each power plant, the auxiliary equipment is old, and the energy consumption is high, we must take the energy saving management to the power system in the plant, and dig into the inner potential, construct new energy-saving optimization management according to new technology, and effectively solve station service "a big horse pulls a small car" phenomenon of fan and water pump.
關鍵詞: 系統節電;變頻技術;諧波治理;電磁節電;節電效果;節能減排
Key words: system energy saving;converter technique;harmonic suppression;electromagnetism energy saving;power saving effect; energy conservation and emission reduction
中圖分類號:U223.6 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)21-0046-02
0 引言
集團公司目前有四個綜合利用自備小電廠,用做所在礦區的供電供熱源。各電廠都存在設計建造較早,設備選型老舊,能耗高等缺點,特別是引送風機設備容量選型較大,幾個電廠廠用電率都遠高于設計值。各電廠僅在局部較少輔機采用變頻調節控制,解決了一些設備“大馬拉小車”現象,但未能系統的建立節電優化管理。本文針對各電廠存在的實際情況,較系統地分析了各節能空間,同時采用相關技術降低電耗,將對電廠起到更好的節電效果。
1 電廠在早期設計時存在的主要問題
①設計分析:電廠是按照在最大生產能力的條件下來進行電機的配置,即以其最大設計負荷的1.3~1.5倍左右確定電機的額定功率。由于生產量、生產工藝等因素的變化,所需要電機的負荷量在發生變化;而電機全部都在設計負荷(滿負荷)狀態下運行,這樣不但浪費了電能,而且增加了電機的易損部件磨損。②工藝分析:為滿足正常生產需求,操作人員常通過調節閥門、葉片,以及葉片的開度來滿足生產工藝,使系統長期在滿負荷狀態下運行。在此情況下,不但不能滿足系統工藝調節的及時性,而且降低了電機的運行效率,增加用電量,縮短電機及閥門的維修周期,增加系統的維修費用。③供電電源分析:電廠實際的電網供電電壓在6.2KV~6.5KV之間,而電機的設計電壓為6KV。電機長時間在超電壓狀態下運行,不但浪費電能,也增加了電機的磨損。④啟動分析:電機啟動時,啟動電流一般是額定電流的4~7倍。電機啟動不但對電網造成很大的沖擊,而且也增大了電機的磨損,縮短了電機的使用壽命,增加了電機的維修成本,同時也增加了用電量。⑤實際運行工況分析:空載情況嚴重,且沒有任何補償措施;電機功率因數比較低,無功輸出較大;由于是閥門或液力耦合器調整工況,系統穩定性差。⑥電廠低壓廠用電分析:長期處在電壓較高(電廠電源側電壓規定比用電端額定高5%,可達410V)。同時各相負荷運行性質存在差別,造成三相電壓不平衡,易產生諧波,中性點存在較高殘壓,從而對變壓器設備造成安全威脅,電量消耗增加。如蘆嶺電廠廠用電率高達17%,遠遠大于設計時12%的要求。
以上原因造成各電廠自身節能降耗空間較大。
2 系統節電方案設計
智能化節電系統分為三部分:①采用智能變頻系統 智能化節電設備在變頻器的基礎上,依據計算機模糊控制理論,結合PID控制原理,根據系統實際需求,檢測變頻器、電機、負載的運行曲線,使三者始終處在最佳狀態下運行,確保在滿足系統需求的前提下大幅度提高系統效率,盡可能地降低用電量。②采用諧波治理技術。隨著大功率、非線性元器件在電力系統中的大量應用,使得電力系統波形嚴重畸變,電網電能質量令人擔憂。另外,電網上各種負載的頻繁啟動、關閉,在電網中形成一系列尖峰干擾、電壓波動甚至是瞬間失電。所有這些電能質量問題,在用戶負載上必然表現為各種損耗增加、發熱量增大、電機力矩下降、運行效率降低。產生的諧波嚴重威脅到用電設備的安全。先進的諧波治理設備,完全能抑制諧波,使諧波含量低于國家標準。③采用電磁節電技術。在保證用電設備正常工作的前提下,通過智能化電磁轉換方式調控最佳功率輸出。將工作電壓調整為匹配值,降低用電設備的工作電流,提高設備的功率因數COS?準,降低線損和變損,從而達到節電目的。電磁節電裝置,通過電磁調控,可以優化工作電壓,給用電設備提供更為優質、穩定且經濟的工作電壓使用,達到省電及延長用電設備壽命的目的。
3 改造方案說明
系統治理的技術實現:①高、低壓變頻節電設備。可以根據負荷的實際需要,實現水泵、風機等設備的最佳運行方式。②電磁節電設備。可以針對不能調節轉速的設備(破碎機、皮帶機等),實現最合理、最經濟的用電配置。③諧波治理設備。可以針對電網中形成的一系列尖峰波干擾、電壓波動甚至是瞬間失電等電能質量問題,進行治理,實現清潔能源;可以降低用戶負載上的諧波損耗、提高運行效率,實現保障用電設備安全和節電。
系統節電治理如圖1、圖2。
4 節電效果分析(以蘆嶺電廠為例)
4.1 智能變頻改造節能效果分析 工況廠用負荷共1570KW。由于循環硫化床鍋爐獨特的流態化、循環燃燒等特點,系統配備電機及負載都是按照最大負荷的1.5~2倍來設計的,因為要考慮到在極端不利情況下滿足系統正常工作的需要。比如管道系統老化、煤質較差、風機效率低等。這在實際運行中就造成了“大馬拉小車”的現象。這種情況下系統的效率是不高的。
引風機節電率計算:710KW
工頻運行時功用為:
P工=■×電機電壓×電機電流×實際功率因數
=■×6kV×52.9A×0.89=489.3kW
引風機變頻節電改造后功用為:
依據風門擋板調整控制風機流量后下降到70%左右,
根據流體力學公式:Q1/Q0=N1/N0和P1/P0=(N1/N0)3
P變=710×(0.70)3/0.9=270.6kW
引風機理論節電率為:
節電率=(489.3-270.6)/489.3×100%=45%
考慮到風管阻力及生產中的壓力要求,初步確定引風機節電率約35%左右(其他電機同理,略去計算)。
4.2 諧波治理節電分析 根據現場電壓等級分為高壓和低壓動態補償,安裝設備后諧波含量低于國家標準,節電率在5%左右。
4.3 電磁節電分析(以一臺變壓器1250KVA為例):
變壓器型號SCB9;額定電壓;6.3KV±5%/400V/230V;額定電流1800A;工作電流:A相357A,B相476A,C相357A;平均397A;節電改造方案:變壓器低壓側安裝1臺1250KVA的系統高效電磁節電裝置;節電改造前:系統功耗P1=■×U×I=1.732×400×397=275KW;節電改造后:系統工作電流下降15%~20%,約為337A~318A;系統功耗P2=■×U×I=1.732×400×337=233KW。
按照每度電單價0.7元計算,每年節約電費1000萬元。
4.4 間接效益分析 智能化節電設備對負載電機具有過壓、欠壓、短路、缺相等保護功能。延長水泵電機的使用壽命,減少水泵電機的維保費用。智能化節電設備具有平滑軟啟動功能,降低啟動電流對電網及水泵電機的沖擊,減少水泵電機的損用、噪音,延長電機使用壽命。而且也減少對水泵電機維修時投入的人力、物力。使用智能化節電設備后,風機、水泵、電機的維修同期減少了一半以上,大大降低運營成本。電磁節電裝置,應用最優化控制原理控制輸出功率,控制供給到電器設備的功率為實際需要的功率,達到用電匹配,并將多余的能量反饋給電網。提高電器設備的功率因數,降低線損,提高系統用電效率,增大線路容量,使電壓平衡得到改善,減少電器設備附加損用,延長電器設備的使用壽命,從而有效實現了系統綜合節電,大幅度提高了節電效率。
4.5 社會效益分析 進行節電改造后不僅僅能為企業創造了很高的經濟效益,同時又創造了環境效益,每年節約的電能1433萬度,按照國家標準:1kWh=0.342kg標準煤;1噸標準煤=2.5噸二氧化碳排放量;1噸標準煤=0.0165噸二氧化硫排放量;1噸標準煤=0.014噸TSP排放量(總懸浮顆粒物)。每年節約的電能600.00萬度(每年按11個月預算),折合成標準煤:4900噸;每年減用2052.00噸標準煤,可以減少二氧化碳排放量:7249噸;每年減少二氧化硫排放量:47.84噸;每年減少TSP排放量:40.6噸。
5 結論
綜上所述,系統治理后可徹底消除系統設計的富余量,提高系統運行效率,凈化電源質量降低系統運行成本,延長設備使用壽命,降低系統故障率,減少設備維修成本,降低維修人員的勞動強度。該項節能改造,符合國家的“十一五”期間制定的節能減排政策,是一個能夠使企業深挖內潛、降低生產成本的好項目。
參考文獻:
[1]魏連容.變頻器應用管理技術變頻器應用節能分析化學工業出版社,2010-06.
[2]韓曉東.一種大功率系統電磁節電裝置專利號:
201120524769.5.