三星选煤厂降低用电成本的探索与实践.pdf

文章编号：1001-3571 (2024)01-0068-05三星选煤厂降低用电成本的探索与实践吴瑞瑞（山西焦煤能源集团股份有限公司 太原选煤厂，山西 太原 030023）摘要：选煤生产过程中大型设备使用较多，加强选煤厂用电管理对稳定电力输送、提高能源利用、降低洗选加工成本等均具有重要意义。针对三星选煤厂因用电单耗高、电费单价高等原因造成的电费成本较高的问题，在分析电费组成及电费影响因素的基础上，结合当前电力体制改革政策，通过提高生产效率、缩短生产故障停时、细化生产组织管理、避高峰组织生产、降低力调电费等措施，来降低三星选煤厂用电成本。改进措施实施后，三星选煤厂装机总功率由原来的 2 794 kW 降低至 2 778 kW；原煤处理量由 280 t/h 提高至 380 t/h；生产故障停时由每生产 100 h停 3 h 缩短至 1 h；总的生产时间中“谷时段”生产的比例由 45%提高至 60%左右。通过改进，吨原煤用电成本由 4.25 元降低至 2.79 元，每年可为企业节约电费 175.2 万元，10 个月可收回成本。关键词：用电管理；用电成本；力调电费；电度电费；装机总功率；故障停时；吨原煤用电成本中图分类号：TD948.3文献标志码：BExploration and practice of reducing electricity cost in SanxingCoal Preparation PlantWU Ruirui（Taiyuan Coal Preparation Plant,Shanxi Coking Coal Energy Group Co.Ltd.,Taiyuan 030023,China）Abstract:The equipment used in coal preparation operations are mostly large ones.Strengthening power man-agement is,therefore,of vital importance for stabilizing power transmission,improving energy efficiency,andcurtailing operating costs.The high cost of electricity incurred at Sanxing Coal Preparation Plant is attributed tothe high unit consumption and high unit price of electricity.In order to tackle this problem,an analysis is madeof the cost structure and the influencing factors causing the high cost of electricity.Based on result of analysis,and in line with the current national policy on reform of power system,a host of targeted measures is adopted bythe plant.These include improvement of coal washing efficiency,reducing of time of shutdown caused by equip-ment failures,practice of fine management mode,arrangement of production to stagger the peak-load periods,and increase of power with reactive-load compensation equipment.Practice shows implementation of thesemeasures has led to reduction of the total installed capacity of the plant to 2 778 kW from previously 2 794 kW;increase of raw coal treating capacity to 380 t/h from 280 t/h;cut of the time of shutdown caused by failure ofequipment to one hour from 3 hours for every 100 hours of raw coal treated;rise of the share of the time periodof coal washing operation at valley-load periods from 45%to around 60%of the total operating time;drop ofpower cost from 4.25 yuan to 2.79 yuan per ton of raw coal treated;and a save of electricity cost of 1.752 mil-lion yuan per year.The total input costs for implementing the above mentioned measures can be recouped in aperiod of 10 months.Keywords:electricity management；electricity cost；factor adjusted power prices；kilowatt-hour cost；total in-stalled capacity；time period of shutdown caused by fault；cost of electricity per ton of raw coal treated 收稿日期：2023-12-05责任编辑：樊阳DOI：10.16447/ki.cpt.2024.01.012作者简介：吴 瑞 瑞（1994），男，山 西 曲 沃 人，助 理 工 程 师，从 事 选 煤 厂 生 产 管 理 工 作。E-mail：，Tel：[phone]。引用格式：吴瑞瑞.三星选煤厂降低用电成本的探索与实践J.选煤技术，2024，52（1）：6872.WU Ruirui.Exploration and practice of reducing electricity cost in Sanxing Coal Preparation PlantJ.Coal Preparation Technology，2024，52（1）：6872.第 52 卷 第 1 期选煤技术 Vol.52No.12024 年 2 月COALPREPARATIONTECHNOLOGY Feb.202468洗选加工是煤炭生产的重要环节，具有高耗能的特点，电耗是选煤厂洗选加工成本的重要组成部分，也是体现选煤厂管理水平的重要方面。目前国内有很多针对企业用电管理的探究，但是从电费组成角度进行剖析的较少。传统选煤厂的用电管理未做到理论分析和深入研究的科学决策，仍处于粗放管理阶段，存在严重的电能损耗问题12。随着国家“双碳”战略的提出，对生产企业节能减排的要求越来越严格，选煤厂需响应国家号召、落实国家政策，重视节能降耗工作3，来提升选煤企业的竞争优势，增强核心竞争力，促进企业健康可持续发展45。三星选煤厂位于山西省吕梁市离石区枣林乡十里村，该厂于 2017 年 1 月立项建设，2019 年 12月建成投产，占地近 50 000 m2，设计原煤入选能力为 1.8 Mt/a，装机总功率 2 794 kW。该厂采用原煤不脱泥无压三产品重介质旋流器主选+粗煤泥螺旋分选机分选+煤泥浮选的联合工艺。该选煤厂自 2020 年由山西焦煤能源集团股份有限公司太原选煤厂托管运营公司托管生产以来，一直入选华威公司晋邦德矿 4#、10#原煤，生产能力为 1.2 Mt/a 左右，每年生产时间约 3 500 h，电力消耗约 9.6107 kWh。经营初期因用电管理粗放、生产效率低，导致电费成本较高，占总生产成本的 35%左右。因此，结合选煤厂实际用电情况提出用电改进措施。1问题剖析三星选煤厂实施节电措施前存在生产设备选型不合理、设备故障率高、启停车时间长等问题，导致生产效率低、生产用电单耗高；未能做到避高峰组织生产和控制力调电费，造成用电电费单价高。这些因素造成三星选煤厂用电成本居高不下。1.1用电单耗高（1）设备选型不合理。三星选煤厂选用锤式破碎机（单转子、环锤），处理能力为 160 t/h，由于 入 选 原 煤 未 进 行 预 排 矸，矸 石 含 量 高 时 可 达55%左右，且 200 mm 以上大块矸石多，原煤处理量受到了原煤破碎机处理能力的制约。2 台精煤脱介筛脱介面积小，当精煤产率高或原煤处理量增加时，其脱水、脱介效果差。浮选精煤和尾煤脱水各选用 2 台厢式快开压滤机，单台过滤面积为 400 m2。由于压滤机处理能力有限，当浮选精煤不能及时脱水回收时，为保证生产连续性，就需降低原煤入选量，甚至被迫停煤而单独进行浮选精煤脱水回收作业。由于生产效率低，为保证产量达标，需延长生产时间，这是耗电量大的主要原因。（2）设备故障率高。原煤带式输送机采用电动滚筒驱动，故障率高；重介质旋流器出料的稳料箱、管道，离心机的滤液管等布局不合理，容易发生堵塞；脱介筛运行稳定性差，经常发生筛梁断裂。因初期洗选设备故障率高、可靠性差，导致生产过程中被迫停车、启车频次较高，设备空载时间较长，空载与带煤时长比为 19 左右，这是造成耗电量大的次要原因。（3）启停车时间长。由于前期生产管理不到位，准备工作不彻底，启停车未实现规范化、标准化，生产系统循环时间较长，需要 25 min 左右，导致启停车过程中设备空载时间长，一定程度上造成了吨原煤用电量的增加。1.2电费单价高（1）未能做到避高峰生产。初期为追求产量，未做到避高峰生产，“峰时段”“平时段”生产时间占比和在 55%左右。近年来各时段电价没有大的变动，“峰时段”电价为 0.54 元/（kWh），“平时段”电价为 0.38 元/（kWh），而“谷时段”电价仅为 0.22 元（kWh）。电价长时间使用“高电费”是用电平均单价高的主要原因。（2）力调电费高。功率因数的大小直接决定了力调电费的高低，与电动机负载大小有很大关系。当设备空载运行、电动机轻载运行时，电机的定子线圈中电流大部分是产生旋转磁场的无功电流分量，有功电流分量较少，此时功率因数较低。由于前期生产管理不完善，设备空载时间较长，导致力调电费增加，一定程度上增加了电费6。2电费构成探究电费的组成及影响电费的各种因素对降低用电成本十分重要，能够为选煤厂生产用电管理提供依据和指导。山西省大工业用电执行两部制电价，电费由基本电费、电度电费和力调电费三部分组成7。2.1基本电费基本电费是指根据用户变压器容量或最大需量和国家批准的基本电价计算的电费。基本电费有两种计收方式，可以按照变压器容量计收，也可以按照最大需量计收8。三星选煤厂目前选择按照变压器容量计收，计算公式如下：第 52 卷 第 1 期吴瑞瑞：三星选煤厂降低用电成本的探索与实践2024 年 2 月 25 日 69X=EX1，（1）式中：X 为基本电费；E 为变压器容量；X1为基本电价。2.2电度电费电度电费是电费明细中的重要组成部分，与用电量直接相关，用电量越大，电费越多。电度电费目前包括市场化电费、输配电费、政府性基金及附加。（1）市场化电费。大工业用户以零售用户身份参与电力市场交易，因此零售电能电费即为市场化电费。根据山西省能源局发布的山西省电力市场规则汇编（试运行 V13）文件，计算公式如下：Ci=PiQi，（2）式中：Ci 为零售用户基础套餐全月 i 时段电能电费；Pi 为 i 时段与售电公司约定价格；Qi为零售用户全月 i 时段市场化用电量。大工业用户每月电度电费占全月总电费的 70%左右，而此项电费单价由用户每月选择售电公司售电套餐形成，因此选择适合自己生产习惯的售电套餐是降低电度电费的关键所在。同时应避免在电力高峰时段一味追求产量而忽视峰谷电价的差异，从而造成高电价时段生产导致的生产成本增加9。（2）输配电费。输配电费是指政府核定的电网企业为用户提供将电从电厂传输至用户的输配电服务费用。计算公式如下：D=QD1，（3）式中：D 为输配电费；Q 为当月结算电量；D1为输配电价。（3）政府性基金及附加。政府性基金及附加价格按财政部的规定执行，由电网企业代收，工商业执行标准一致，目前山西省政府性基金及附加合计为 0.043 368 75 元/（kWh）。计算公式为：F=QF1，（4）式中：F 为代征电费；F1为代征电价。2.3力调电费力调电费是供电公司根据客户一段时间内（如一个月或年）所使用的有功电量和无功电量来计算其平均功率因数，并据此收取的相关电费。计算公式如下：G=k(X+Y)，（5）式中：G 为力调电费；k 为当月力调电费的调整系数；X 为当月电度电费；Y 为当月基本电费。式中调整系数 k 由用户当月功率因数 cos 确定。功率因数 cos 的计算公式为：cos=A1A21+A22，（6）式中：A1为当月有功电量；A2为当月无功电量。通过功率因数可以得出对应的调整系数 k。山西省执行 0.9 标准电费调整率，即：cos=0.9 时 k=0，cos 0，cos 0.9 时 k 150 mm的物料中绝大多数为矸石，约占原煤 10%，所以在原煤分级筛的筛前溜槽处加装自主设计制作的振动排矸筛（电机功率为 3 kW、筛孔为 150 mm），对分级筛的筛上物（50 mm）进行排矸处理，将 150 mm 的物料经排矸筛排出系统，排出系统的大块物料中含有极少量的煤块由人工挑拣进行处理。改造后，在同等原煤处理量的情况下降低了破碎机的入料量，为提高原煤处理量提供了一定空间。（2）调整破碎机下料筛板。将破碎机下料筛板的筛孔由原来的 35 mm 调整为 50 mm，在满足重介质旋流器入料粒度要求的前提下，提高透筛率，进而提高原煤破碎机的处理量。（3）增加精煤脱介筛。在原有基础上增设一台精煤脱介筛（电机功率为 30 kW），解决因精煤脱介筛处理量不足导致原煤处理量受限的问题。（4）改造带式输送机滚筒。对原煤带式输送机的电动滚筒进行改造，改造后由电机、减速机驱动，电机功率由 30 kW 变为 37 kW，改造后设备运行稳定。（5）改造压滤机。由于空间受限，不满足再增加设一台精煤压滤机的条件。经研究，对一台尾煤压滤机进行改造，将其入料管双向连接到浮选精第 52 卷 第 1 期选煤技术2024 年 2 月 25 日 70煤桶和尾煤桶，使其由原来只用于回收尾煤改为精煤、尾煤均可回收的两用压滤机，同时分别设置阀门和放料阀，防止精煤和尾煤相互污染；刮板输送机改为双向输送，正转用于尾煤输送，反转用于精煤输送。两用压滤机可根据煤质变化随时切换用途，有效提高了浮选精煤的处理能力，为提高原煤小时处理量创造了条件。经改造，原煤生产效率由原来 270 t/h 提高至390 t/h，每小时可多处理 120 t 左右原煤。生产效率的提高大幅度降低了吨原煤用电量的消耗，这是降低用电成本的主要措施之一。3.2缩短生产故障停时（1）改造管道、溜槽等，避免生产堵塞事故。针对影响生产的各个节点，通过自主改造、联系厂家协同处理等方式逐项改造。主要对旋流器中煤、矸石产品的稳料箱和下料管道重新布局，对离心液泵的出料管道进行改造等。改造后管道堵塞的情况大幅减少。（2）通过设备改造、计划检修，减少机电事故停时。针对原煤破碎机故障率高的问题，调整除铁器位置，增加手选捡矸人数，避免因铁器、大块矸石进入破碎机导致的设备损坏问题。经市场调研，对原有四台脱介筛进行更换，更换后的脱介筛（四台设备电机功率由 176 kW 降低至 120 kW）运行稳定、可靠性高，投入使用以来未出现需大修的故障。此外，分区域、分设备实行设备包机制，做好设备巡检，实现计划检修。（3）制 定 日 常 工 艺 检 查 制 度，做 到 日 常 工艺检查到位。对岗位司机进行集中培训，提高岗位司机业务能力和岗位责任意识。要求岗位司机巡检要勤、要细，对发现重大问题、避免重大事故发生者，予以一定的奖励；对巡检不到位导致设备故障、生产中断者，连带班长进行处罚，做到赏罚分明。3.3细化生产组织管理制定生产组织管理方案12。要求在启车后快速循环系统并加煤生产。该方案对原煤入选量、精煤产量、生产指标等生产相关要素进行考核。实施后，因系统循环导致设备空载的时间由 25 min 左右缩短至 10 min 左右。3.4避高峰生产电度电费单价是由电力用户每月选择售电公司套餐确定，根据山西省能源局2023 年全省电力市场交易工作方案（晋能源规20222 号）文件规定，除国家规定不执行峰谷电价的用户外，参与现货市场的 10 kV 及以上电压等级非战略性新兴产业用电交易零售用户须与售电公司签订分时零售交易合同13。目前售电公司套餐为一天 24 个时段零售电价高低不同的分时属性套餐，且每月会根据电力市场供需关系调整分时售价。三星选煤厂通过深入了解电力市场行情，结合自身生产实际积极同售电公司沟通谈判，持续优化购电套餐。同时依据山西省能源局每季度发布逐时段限价范围中峰谷电价的变化动态，结合生产任务调整生产组织流程。经过一段时间的实践，“错峰生产”由原来每天开车一次，根据生产情况变为每天开车一到两次，使启车瞬间功率剧增造成的耗电量增加对整体电耗影响较小。三星选煤厂在当前电力体制改革不断深化的背景下，充分实现了“动态错峰生产”，达到了多使用“低费电”来降低用电单价的目的14，有效降低了用电成本。表 1 列出了生产组织方式调整前后不同时段生产时间占比的情况。表 1 不同时段生产时间占比Table 1 Percentage of operating times at different periods生产时段调整前调整后有效生产时长/h占比/%有效生产时长/h占比/%高峰113.3724.6348.8211.79平峰135.3329.41126.5030.56谷峰211.5045.96238.6357.65合计460.20100.00413.95100.00 3.5降低力调电费通过缩短设备空载运行时间、安装并联静电电容器无功补偿装置等方式提高功率因数，降低力调电费15。4实施效果通过采取上述一系列改进措施，三星选煤厂装机总功率由原来 2 794 kW 变为 2 778 kW；原煤处理量由 280 t/h 提高至 380 t/h；生产故障停时由每生产 100 h 停 3 h 缩短至 1 h；总的生产时间中“谷时段”生产的比例由 45%提高至 60%左右，减少了“峰时段”的生产时间，降低了用电单价。实施改进措施后的用电经济指标见表 2。改善后用电单价较之前降低 0.09 元，入选吨原煤耗电量较之前降低 1.7 kWh，洗选吨原煤用电成本由4.25 元降低至 2.79 元，降低了 1.46 元。按原煤入选量 1.2 Mt/a 计算，每年可节约电费 175.2 万元，项目设备投入约 150 万元，10 个月可收回投入成本。第 52 卷 第 1 期吴瑞瑞：三星选煤厂降低用电成本的探索与实践2024 年 2 月 25 日 71 表 2 用电经济指标Table 2 Economic indicators after implementation of power saving measures时间原煤入选量/t生产时间/h生产故障停时/h小时处理量/(th1)用电量/（kWh）用电金额/元用电单价/元吨原煤用电量/(kWh)吨原煤用电金额/(元t1)改进前123 881.6460.2018.33269.191 013 190529 4540.528.184.25改进后160 924.7413.955.00388.741 042 920445 1000.436.482.79 5结语通过分析实际生产用电管理过程中存在的问题，三星选煤厂结合实际情况，经过持续探索和细化用电管理，及时了解用电政策，在对现场设备进行优化的基础上，通过提高生产效率、缩短生产故障停时、细化生产组织管理、避高峰组织生产、降低力调电费等措施，达到了降低用电成本的目的。该厂节电探索与实践表明，提高生产效率、避高峰组织生产是降低洗选加工用电成本的主要措施；同时细化日常生产用电统计，综合分析生产时间、原煤小时处理量、有功用电量、无功用电量等，对用电管理具有重要意义。选煤企业应关注电力体制改革，增强节能意识，加强用电管理，结合自身实际提高能源利用率，降低洗选加工用电成本，实现降本增效。参考文献：许夫鹏，张昭喜，王泽群，等.基于“三化融合”的煤矿 电 力 管 理 探 索 与 实 施 J.中 国 设 备 工 程，2022（S2）：265267.1 张 志 强.论 述 煤 矿 供 电 系 统 常 用 节 能 降 耗 技 术 对策J.矿业装备，2022（3）：197199.2 刘金月，杨硕，焦贻虎.双碳背景下选煤厂节能降耗 措 施 研 究 J.煤 炭 加 工 与 综 合 利 用，2022（9）：8588.3 赵远.浅谈提高煤矿供电经济性的建议J.内蒙古煤炭经济，2023（11）：166168.4 陈晨，殷东岳，张伟.矿山企业用电特性及节电措 5施分析J.中国金属通报，2023（8）：159161.甘秀仕.电费与功率因数的关系J.电力需求侧管理，2007（2）：7980.6 任曦骏，宋竹萌，王宝，等.输配电价改革背景下两部制电价的应用现状与发展前景J/OL.上海交通大学学报，（2023-06-16）2024-02-04.https:/doi.org/10.16183/ki.jsjtu.2023.102.7 王其林，穆立臣.基本电费的两种计费方式对汽车生产企业电费的影响J.汽车工业研究，2017（12）：1921.8 杜玮.浅谈大电力客户如何合理降低电费成本J.宁夏电力，2010（S1）：251255.9 施军.选煤厂供电系统节能降耗的有效方法J.煤炭加工与综合利用，2019（1）：7981.10 杨国伟，李娟.选煤厂供配电系统节能降耗分析与探讨J.内蒙古煤炭经济，2021（22）：6264.11 黄 健 华.避 峰 生 产 精 细 考 核，降 低 洗 煤 用 电 成本J.煤炭技术，2020，39（3）：198201.12 山西省能源局.2023 年全省电力市场交易工作方案：晋能源规20222 号EB/OL.（2022-12-13）2023-12-14.https:/ 韦中成，魏瑾瑜.浅谈煤矿企业加强供电管理降低电力 成 本 的 对 策 措 施 J.科 技 创 新 导 报，2020，17（11）：148,150.14 李迎富.无功补偿技术在煤矿电气工程中的应用讨论J.能源与节能，2022（9）：192194.15第 52 卷 第 1 期选煤技术2024 年 2 月 25 日 72