工厂装置照明节能改造应用

(连云港碱业有限公司，江苏 连云港 222042)

1 装置区域现场照明存在的问题

连云港碱业有限公司煅烧厂房、碳化装置、蒸吸装置现场腐蚀性较强，多为碱性酸性气体，照明线路老化，灯具损坏数量多，维修频率高，装置现场照明系统整体效果较差， 具体存在以下问题：

照度问题：现场灯具老旧，灯具缺失较多，灯罩外层凝结碱层阻碍，照明效果差，导致工作面或巡视点位没有亮度，或产生眩光效应。

安全问题：现场灯具使用年限过长且酸碱性气体腐蚀，灯罩脱落，有些甚至完全破损，没有任何防护等级，存在安全隐患。

节能问题：现场灯具主要以老式金卤灯节能灯为主，灯具功率大，功率因数低，导致年耗电量大。

维护问题：现有灯具投入使用寿命短，防护性能差，导致灯具及分线盒都已经腐蚀无法进行维修，现场生产带来的气体和高温对灯具造成较大影响，故障率高。

碱业公司煅烧厂房、碳化装置、蒸吸装置是上世纪八十年代设计建成的，其配套的照明系统，经过三十多年的使用，日益显现出先天的不足，很难再满足目前电气设备检修生产的要求，鉴于当时的生产技术水平、照明灯具及相关的技术要求，与目前的水平相比较都存在很大的差距，虽然期间也进行过一些零星的改造，但一般只是就事论事地更换、添加一些灯具，三十多年来始终都没有作彻底的改造。目前，厂房及装置照明灯具损坏已经到了非常严重的地步，直接影响到公司日常的检修生产活动，已经影响正常的生产，因此，照明改造项目迫在眉睫。

2 设计改造

2.1 节能改造执行标准

根据GB50034-92《工业企业照明设计标准》中关于“一般生产车间和工作场所工作面上的照度标准值”以及“国际照明委员会(CIE)对部分工业场所的照度推荐值”，一般厂房、装置平均照度达到75-100-150Lx/m时即可满足。

2.2 照明节能改造几点原则

——节约改造成本，优化配置以降低维护成本；

——提高照明亮度和均匀度，改善生产和检修环境；

——灯具布局规范、合理、美观，检修、维护方便；

——提高安全可靠性，降低安全隐患。

2.3 灯具的选择

2.3.1 选择高光效，寿命长的节能环保型灯具

选用高端大功率CREE(美国科瑞)单颗0.1W-12W XPE LED，目前世界上质量最优、亮度最高、技术最好的LED光源，科瑞XPE系列LED采用陶瓷散热基板，光效高达110 Lm/W以上。使用寿命可达100 000 h以上，使用三年总光衰小于5%，使用六年光衰小于10%, 保证了亮度始终如一。无紫外线，无汞剂，不会对人造成伤害，同时也不会污染环境，是国家大力提倡发展的第四代光源。

2.3.2 选择宽幅电压范围大的灯具

工业企业的电压不稳定且电压较高，波动幅度较大，从而易造成灯具光源和电器损坏。选用国际最顶尖、最长寿的红宝石电容，采用TI恒流芯片、美格纳MOS管，功率因数达0.99以上，效率94%以上，耐受电压范围：100～300 V。从质量上保证灯具在宽电压波动下长期稳定工作。

2.3.3 选用有防眩处理的灯具

大功率LED灯，配合专业定制的扩散透镜发光罩，保证空间左右方向均匀亮度可达要求距离，前面方向均匀照度可达现场要求。

单颗大功率LED晶片，配合专业定制研发的透镜模组，保证空间四面都有均匀亮度，解决立体空间均匀照度和光斑问题，减少维护量，节能环保。透镜把空间中离散光全部集中于工作面，提高地面0～50 cm区域照度，提高光的有效利用。LED灯珠放置于每个透镜的底面中心，保证了LED发出的120～180 ℃离散光进行有效配光，提高光的利用率，同时加强防眩光的效果。

2.3.4 选用防护等级高的灯具

灯具外壳通过高防护等级设计，电器腔与接线腔完全独立，并与光源腔形成上中下两层，降低了灯具高度。灯具整体高度低，利于井下入吊环、吊杆、弯杆式安装。电器腔与光源腔由穿线孔连接，且胶封，处于完全独立状态，使灯具防护等级达到IP65，粉尘和水汽无法进入灯体内部。外部喷涂防腐漆，是灯具防腐等级达到WF2。

2.3.5 选用散热性好的灯具

电器腔与光源腔由穿线孔连接，且胶封，处于完全独立状态，光源腔的热量不能进入电器腔，保证了电器腔的温度处于最低状态(环境温度)，从而有效保证了LED驱动板上电容和元器件的有效寿命。

2.3.6 选择合理配光，避免光源浪费

灯具反射器通过选用99.99%进口高纯镜面铝阳极氧化材料，反光效率达到95%。比普通灯具反光效率提高45%，大大减少现场灯具的使用数量。各类反光铝材反射率对比如表1。

表1 反光铝材反射率对比表

灯具透明件通过采用钢化玻璃，运用保护角设计和镜面涂层技术，提高透光性，较普通灯具透光率高15%。灯具通过专业软件配光设计，减少二次反射，提高光通利用率，较普通灯具光通利用率提高25%。光通反射模拟对比图如图1。

图1 专业软件设计的配光模拟图和普通配光模拟图

2.4 设计空间模拟

以煅烧泵区照明为例，此空间灯具共计16盏150 W的金卤灯，DIALUX模拟用LED灯具GT9181～100W等数量同位置替代。

图2 设计空间模拟

平均照度可达257远远超过生产要求的照度。

2.5 改造后照明能耗对比分析

2.5.1 以碳化装置区照明改造前后现场采集照度对比

图3 原装置三防灯具100 W的照度

图4 新型GB8035～35 W LED灯具的照度

图5 原装置1 000 W金卤灯的照度

图6 新型GF9031～100 W LED灯具的照度

2.5.2 实际数据对比

表2 碳化和蒸吸装置灯具改造前后数据

结论：共293套灯具；改造前每日用电量554.4 kWh;改造后每日用电量144.33 kWh。

2.5.3 节能测算

全公司装置区灯具共计2 229套，按改造前后照明的每天开灯12 h，全年365天计算：改造前每日用电量4 454.28 kWh；改造后每日用电量1 140.21 kWh。

节约电能=改造前全厂年用电量-改造后全厂年用电量=4 454.28×365-1 140.21×365=1 209 635.55 kWh

每年可能降低全厂装置区域照明电能消耗约1 209 635 kWh的电能，应该说降耗的成效是显著的。

3 结 论

通过装置区域照明改造的实践，运用科学的综合节能的理念，在改造中合理选择节能灯具，精心计算平均照度值，照度比原来有了很大的提高，总功率消耗却小于原设计值。因此改造是成功的，所做的尝试也是有意义的。