1 前言 南京钢铁联合有限公司制氧厂(以下简称制氧厂)从2008年3月开展绿色照明改造工程以来,制氧厂通过总结和计算,提出进行绿色照明系统技术改造的意义和必要性。 绿色照明是指通过科学的照明设计,采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品(电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材,以及调光控制调和控光器件),改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量,从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
南京钢铁联合有限公司制氧厂(以下简称制氧厂)从2008年3月开展绿色照明改造工程以来,制氧厂通过总结和计算,提出进行绿色照明系统技术改造的意义和必要性。
绿色照明是指通过科学的照明设计,采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品(电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材,以及调光控制调和控光器件),改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量,从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
20世纪70、80年代,全球产生了能源危机,而全球环境保护浪潮的兴起,节约能源,保护全球环境即成为全人类的共识。
1991年1月,美国环保局(EPA)首先提出实施“绿色照明(Green Lights)”和推进“绿色照明工程(Green Lights Program)”的概念,很快得到联合国的支持和许多发达国家和发展中国家的重视,并积极采取相应的政策和技术措施,推进绿色照明工程的实施和发展。
1993年11月,我国国家经贸委开始启动“中国绿色照明工程”,并于1996年正式列入国家计划。
2 实施绿色照明的方法
采用效率高、寿命长、安全、性能稳定的照明电器产品。
2.1 采用高效节能的电光源
(1)用卤钨灯取代普通照明白炽灯(节电50%~60%);
(2)用自镇流单端荧光灯取代白炽灯(节电70%~80%);
(3)用直管型荧光灯取代白炽灯和直管型荧光灯的升级换代(节电70%~90%);
(4)大力推广高压钠灯和金属卤化物灯的应用;
(5)低压钠灯的应用;
(6)推广发光二极管即LED的应用。
2.2 采用高效节能照明灯具
(1)选用配光合理、反射效率高、耐久性好的反射式灯具;
(2)选用与光源、电器附件协调配套的灯具。
2.3 采用高效节能的灯用电器附件
用节能电感镇流器和电子镇流器取代传统的高能耗电感镇流器。电子镇流器的优点是:
(1)通过高频化提高灯效率;
(2)可以瞬间点灯;
(3)无频闪;
(4)无噪音;
(5)自身功耗小;
(6)体积小、重重轻;
(7)可以实现调光等。
2.4 采用各种照明节能控制设备或常用的方法
(1)光传感器;
(2)热辐射传感器;
(3)超声传感器;
(4)时间程序控制;
(5)直接或遥控调光。
2.5 智能照明控制系统
随着企业发展的规模进程地明显加快,照明系统的规模也日益庞大。照明系统的运行费用给各生产厂造成一定的压力。另外,电网因电力供应紧张而变得很不稳定,在前半夜,适逢用电高峰,电压低,照明亮度相对昏暗,甚至出现频闪现象,而后半夜用电处于低谷,电网电压骤升,区域可达250V;导致照明异常明亮,甚至出现眩光,使设计寿命5年的灯泡不到1年就已损坏,导致照明的维护和运行成本剧增。
气体放电灯具需要一定的启动电压(额定电压220V)和启动时间(5~10min),当气体放电灯正常发光后,在灯具电压允许的范围内,适当降低灯具两端的工作电压,灯具的功率会大幅度的下降,但照度不会随着电压的下降而成比例的下降。即照度变化不大的特点,因而适度的降压,既保证了照明的质量,又大幅度节约了电能消耗。人的生理特性是在天暗以后瞳孔放大,而过高的电压容易产生眩光,人体感觉极不舒适。实验数据表明,电压每下降10%,光照度下降3%~5%.
2.6 功能描述
(1)无触点:智能型照明控制系统采用无触点调压技术,相比较以前的接触器式调压和伺服马达调压,由于内部无移动元件,设备完全处于静态,保证了高可靠、低功耗。
(2)软启动功能:启动电压200V,避免高电压,大电流直接冲击灯具,消除对灯具的启动浪涌40%,延长了灯具使用寿命。
(3)三相独立调节:三相系统由三个单相系统组成,能够独立调节每相的输出电压,每相可以带不同类型的负载,某相故障走静态旁路时决不影响其它两相正常运行,允许带100%不平衡负载。
(4)静态旁路:每相除了正常的稳压、节能工作回路以外,同时带有两套静态旁路(静态复合节能旁路和静态直接旁路),大大提高了设备的可靠性和安全性,保证灯具不会因设备故障而灭灯。
(5)快速调节:设备能够根据电网电压的波动,及时地快速调节,由于采用固态开关,能够使调节的时间小于10毫秒。
(6)稳压功能:无论是220V稳压状态还是节能状态,都能保证输出电压精度在+2%之间(即电子稳压器)。
(7)最大输出电压调节范围76V(升压幅度为16V,降压幅度为60V)。在输入电压范围内,输出电压能够在76V的范围内平稳、连续的变化。
(8)升压功能:输入电压如果低于公称电压(220V),智能型照明调控器会自动将输出电压升至公称电压(220V),从而保证灯具能够正常可靠的运行。
(9)通讯接口:照明调控器预留有通讯接口(RS232),便于远程监控。
(10)绝缘监测功能:当线路绝缘低于设定值时,设备将发出报警信号(预设值)。
(11)分时段调压功能:可以设定不同时段,不同的输出电压。
(12)高效节能:上半夜稳压节能,下半夜降压减流节能,节能率高达30%以上。(功率与电压的平方成正比,如高压钠灯Ui=230V,Uo=185V,则理论上节能率高达35.7%)。
(13)每相都配有声光显示,正常工作时绿灯和两个档位指示灯亮,故障时一个红灯闪烁,同时蜂鸣器发出警告。
(14)无谐波干扰,智能型照明控制系统为绿色环保产品(由于设备调节过程为过零切换,无电流,本身不会产生谐波,同时电抗器绕组串联在主电路中,能够防止电源侧的谐波传至负载侧,设备的输出波形优于输入波形)。
(15)高效节能设备,快速回收成本,根椐光源质量和设备容量,一般6~18个月可收回投资成本。
(16)大屏幕彩色液晶显示器,能够实时地就地显示和控制照明设备的工作状况,并可查询相关报警信息。
3 制氧厂绿色照明与传统照明比较
(1)照明灯具配置方面:以前制氧厂新区照明灯具的光源多以低压钠灯为主,低压汞灯和金属卤化物灯只占其中一小部分。低压钠灯功率较大,照度较低,光源颜色偏黄。由于灯具的制造质量和结构,一遇到夜晚下雨,灯泡就爆炸,给本来就少的维修工人带来较大的工作量。而老区的照明灯具的光源更是参差不齐,低压汞灯、低压钠灯、金卤灯、水银灯、白炽灯等由不同品牌组成,这些灯具(如白炽灯、水银灯等)都是被国家列入强制更换的序列内的光源。因为存在这么多型号、种类、系列的光源,所以在灯泡备用量上也存在着品种多、数量多的情况,无形中多增加了备件的库存,这部分的库存不会产生任何效益。现改造后的灯具光源多数只有三种规格,备件也能够在新、老区全部通用,节省了备件库存费用,能够将资金用于生产,从而创造更大的效益。
(2)从照明灯具的照度来说:原新区和老区的灯具照度较弱,夜晚能见度不足,给夜间上下班的女职工、操作人员的设备点检、安保人员的巡查防盗和夜间进入厂区的人员安全带来很大隐患。如遇到夜间检修或抢修,只能够靠增加临时灯具来达到照度要求,否则检修将无法进行。改造后的灯具具有高亮度、高显色性、色差小的优点。从生产和安保人员的口中就可得知照度效果非常好,得到一致好评。现在检修人员再也不用在厂房内加装照明灯具了,避免了突遇抢修因为电工没到没法接灯而不能进行的尴尬。简单比较照度来看,相同250W功率下的金卤灯和低压钠灯照度差2倍。一个400W的金卤灯在一个正常布局6m×6m,高度为12~13m的厂房内,灯具的垂直照度离地面1m测量,垂直灯下照度为850lx,而同功率的低压钠灯只有320lx.
(3)从投资费用与成本看:制氧厂对新、老区的照明绿色改造工程上设备投资花费约80万元,通过实际运行后计算。原照明装机容量为146.29kW,改造后装机容量为89.58kW,节约装机容量为56.71kW,按照目前电费价格0.65元每度,全年开启灯具平均时间为4272h,得出年平均节约电费约为13.1万元。按照推算,预计制氧厂约6年收回投资成本。
(4)从维护成本来说:制氧厂原新、老区域照明都由自己的维修工进行检修和保养。现改造后的新型绿色照明灯具使用周期长,且合资的灯具厂家具有2~6年不等的保修期,并且签订了保修协议。保修期内,只要通知供应商立即就给予维修或更换光源。因此,制氧厂在保修期间不必备用照明光源、电气等,节省了大量的备件资金和人力物力。
(5)从使用角度来说:制氧厂原新、老区照明系统为分散控制开关数量多,随机性强。对责任心强的操作工人能够及时开关照明开关,如责任心差的操作工人则经常会出现长明灯等现象。制氧厂尝试使用新型的照明控制器和改造集中的控制开关,可以做到根据时间调节照度以减少电力的浪费。
4 结束语
绿色照明是随着二十世纪八十年代全球环境浪潮而兴起,并得到迅速发展的绿色运动的组成部分。实施绿色照明工程,符合我国提出的要把控制人口、节约资源、保护环境放到重要位置,使人口增长与社会生产力的发展相适应,使经济建设与资源环境相协调,实现良性循环的奋斗目标,也符合国际照明发展的总趋势。
我国是人口众多、资源相对不足的国家,在现代化建设中,必须实施可持续发展战略。坚持计划生育和保护环境的基本国策,正确处理经济发展同人口、资源、环境的关系。资源开发和节约并举,把节约放在首位,提高资源利用效率。
实施绿色照明的改造工程,制氧厂走在了全集团公司的前面。而评价改造工程的效果,无论用什么计算方式与方法都不如群众的眼睛和口碑。制氧厂所推广的绿色照明工程是一项深入民心的工程,推行绿色照明工程不仅符合国家节能方面的总体要求,也是照明区域内所有工人的主现要求。从以上几方面来看,这次改造达到了预期的效果,取得了一致好评。