水泥企業的節電降耗研究

郜瑤瑤 劉 龍 劉書德 靳陽陽 胡肖芬 魏閃閃 肖 凱 孫興凱

洛陽理工學院（471023）

0 引言

自2010年起,我國陸續關閉了一些高耗能且污染嚴重的水泥企業,并建立了數條能源利用率高、擁有廢熱回收發電設備的水泥生產線。然而在水泥生產過程中,物料輸送、鼓風和排風等生產環節都會消耗大量的電能，并有大量的能量被浪費。如果增加適當的設備，便可節約大量的電能。水泥窯生產工藝產生的煙氣余熱,還可以利用其產生的高溫高壓、中壓或次中壓中溫蒸汽,發電供水泥企業生產使用。

1 水泥企業的電耗情況

水泥行業是我國的主要耗電行業之一,其耗電量居建材企業系統之首。僅在2010年河南省51家重點用能水泥企業生產水泥年耗電68.552億千瓦時[1]。在2006～2010年期間河南省水泥工業單位產品電能消耗指標如圖1和圖2所示。我們可知河南省近幾年噸熟料綜合電耗呈下降趨勢且河南省近幾年噸水泥綜合電耗下降緩慢。

圖1 噸熟料綜合電耗

圖2 噸水泥綜合電耗

由此，可以看出我國水泥企業在節電方面已經有了逐步改善，但是對于很多中小型甚至某些大型水泥企業來說資源浪費現象依然非常嚴重。相對于國外先進的節能技術而言，我國的能源利用率依然有很大的提升空間，節能對于水泥企業來說依然是一個刻不容緩需要解決的問題。

2 水泥企業節電降耗的建議和措施

2.1 供配電系統的節能[2]

1）簡化電壓等級,配電電壓直接引入負荷中心。由于線路輸送相同的功率或容量，流過較高電壓等級線路的電流較小,從而功率損耗和電能損耗較小；2）根據負荷情況，綜合考慮投資和年運行費用，選取容量與電力負荷相適應的節能型變壓器，實行經濟調度，提高變壓器運行效率；還可通過降低輸電線路上的損耗、提高功率因數、平衡三相負荷以及抑制諧波危害來減少電網中的能量損耗；3）可以在電網中采用無功補償的方式[3]:①在變電所母線集中安裝并聯電容器組；②在高低壓配電線路中分散安裝并聯電容器組；③在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯補償電容器；④在單臺電動機處安裝并聯電容器等。采用無功補償來減小功率因數，降低無功功率。

2.2 電動機的節能

水泥企業中電動機的裝機容量占全廠總裝機容量的90%以上，所以我們先考慮電動機的節能措施。水泥企業使用的電動機一般的平均功率因數在0.85左右，若利用并聯電容、同步調相機等容性設備將功率因數提高到0.95以上的話，會減少20%的有功損失，若提高到1的話更是會減少28%的有功損失。而直接選用技術先進的高效率電動機，能將效率提高2%～3%，損耗可下降20%。對于2萬千瓦的電動機,如改用平均效率提高1%的節能型高效電動機，年平均運行時間按5000h計，年節電可達100萬度。另外，可以適當的采用就地補償，降低電動機的功率因數。

2.3 交流變頻系統節能[4]

一條新型干法生產線風機的耗電量約占整個廠用電量的30%。由于風機和水泵是發球平方率負載，如換成交流調速系統，把水泵在擋板和閥門上的能量節省下來，節能效果是很可觀的。又由于控制要求不高，只要選型正確，各類變頻器都可用于泵類和風機中。

2.4 合理利用峰谷電力資源

在國外,在用電高峰功率因數一般在0.95以上，而在用電低谷會高達1。而且電業部門還會根據平均功率因數的高低進行獎賞和處罰，用電高低谷的電費也是不同的，有些地區高峰的電費比低谷高出了三倍。所以高的平均功率因數不但節能，而且會為企業節省更多的資金。

2.5 選用節能型的照明設備

企業中照明等輔助設施耗電也是極多的，照明可以采用節能燈，其耗電費比白熾燈要少20%[5]。

2.6 水泥生產的余熱發電[6]

水泥生產過程中產生大量的熱量，在降低水泥熟料燒成熱耗和水泥綜合電耗的同時，充分利用水泥生產中的中、低溫廢氣余熱發電，逐步最大限度地滿足自身用電需要，減少外供電量，節約成本，是世界水泥工業發展的趨勢。

純中低溫余熱發電是余熱發電的一種方法。它利用新型干法水泥生產線窯尾余熱排出的廢氣設置窯尾余熱鍋爐，窯頭熟料冷卻機排出的廢氣設置窯頭余熱鍋爐，這些余熱鍋爐產生的過熱蒸汽供汽輪機進行發電，以達到綜合利用、節能環保的目的。純中低溫余熱發電是通過利用窯頭窯尾排放廢氣余熱發電，無需消耗燃料，而且在預分解窯系統上加設純中低溫余熱發電，能將水泥生產的綜合熱利用率從60%左右提高到90%以上。

3 結語

綜上所述，要提高水泥行業的能源利用率有著很多方法，我們可以從供配電系統、電動機、交流變頻系統、照明設備和純中低溫余熱發電等方面著手，以達到節能、降耗、節約資源的目的。雖然可能前期投入比較高，但其能源利用率高，一般情況下企業在兩到三年內就能收回成本。

當前，水泥工業的中心課題仍然是能源、資源和環境保護。隨著技術的進步和企業管理的日益完善，相信水泥工業一定會在節能減排、可持續發展的道路上做出更大的貢獻。我國也早已提出發展資源節約型環境友好型社會，作為耗電大戶的水泥行業，節能不但是自身企業發展的必要趨勢，更是社會發展的要求。

[1]前瞻網.河南省建材工業節能“十二五”專項規劃[EB/OL].http：//www.qianzhan.com/regieconomy/detail/198/20120228-620f5eb4e263dba0.html?2012,2,28.

[2]陸紅.淺談供配電系統節能降耗措施[J].安徽科技,2010(06):50～51.

[3]賴光澤.電網無功補償經濟效益的探討[J].廣東科技,2008(12):157.

[4]張衛民.水泥行業的電氣節能[J].水泥技術,2008(01):73～75.

[5]李繼德.企業節電技術措施、方法分析[J].黑龍江科技信息,2010(09):131.

[6]陳濤,曹華.水泥工業純低溫余熱發電技術及其效益分析[J].新世紀水泥導報,2005(02):1～10.

獲獎項目:2012年洛陽理工學院第五屆 “挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽榮獲特等獎項目