水泥廠電氣設計節能措施分析

閆 鵬 趙 震 彭 磊

（滕州中聯水泥有限公司， 山東 滕州 277500）

改革開放的深化以及社會的發展能促進國民經濟的大幅度增長，而經濟快速發展的過程中卻造成了大量的能源消耗以及環境的污染，這種發展形式是不可取的，也是不可持續的。因此在可持續發展戰略下，我國的經濟發展形勢發展巨大的轉變，綠色經濟理念被提出，在工業生產中也開始注重節能減排。水泥是工業以及建筑業發展中的重要原材料，但是在水泥生產中卻會造成嚴重的污染和能源消耗。為了促進水泥產業結構的優化，提升水泥廠經濟效益，必須要加強對節能減排的重視。

1 我國水泥行業的發展現狀

隨著我國工業化發展步伐的加快，水泥生產技術的提升，當前我國水泥生產量一直處于國際的領先地位，特別是近年來我國基礎建設的發展以及產業的升級，我國水泥產量更是不斷的攀升。城市化發展以及基礎建設投入方面的增大，導致我國水泥的需求量提升。

我國在水泥生產中一直采用的都是濕法或者立窯的工藝，雖然經過不斷的學習和研究，近年來開始出現干法生產工藝，并在生產管理、技術裝備等方面都有所改善，促進我國水泥工業結構的進步[1]。但是大部分水泥的生產方式仍然比較落后。而這些落后的生產方式不僅在效率和質量上存在弊端，在耗能上也是新型工藝方式的幾倍。相對于發達國家來說，我國每生產 1噸水泥要比發達國家高出 5度電，如果按照每年產量50萬噸計算，每年一個水泥廠的耗電量就需要多出250萬度。嚴重的電能浪費導致水泥廠的經濟效益降低，同時對我國能源以及環境也造成嚴重的影響，因此調整水泥產業結構，提高生產力，降低能耗成本已經成為水泥生產企業發展中的關鍵問題。

2 水泥廠電氣設計節能的措施

2.1 供配電系統的設計

為了提升供配電系統的節能效率，在配電站、總將以及電力室等方面的設計都需要盡可能的靠近負荷中心，通過這種方式減小供電半徑，降低線路損耗。電力室需要結合車間的具體負荷情況，合理選擇變壓器的數量和容量，使用電高峰和低谷期以及檢修過程中可以根據電力的實際負荷情況，對變壓器進行靈活的控制和切換，保證經濟的運行，降低非必要損耗[2]。此外，分期建設時，在對變壓器數量和容量選擇過程中，必須要結合最終工程的目標，并設定一定的預留空間。

2.2 變壓器的設計

水泥廠中為了降低變壓器的損耗，也需要合理設計變壓器。首先從變壓器的耗損計算方式進行分析：ΔPT=P0+β2Pk。其中ΔPT指的是變壓器有功損耗；P0指的是變壓器的空載損耗；β指的是變壓器負荷率；Pk指的是變壓器的短路損耗；同時P0是固定的，與變壓器的負荷沒有關系，但是與變壓器的鐵心材料有關，所以在變壓器選擇的過程中盡可能選擇一些經過除了的鐵芯材料，或者先進工藝技術的變壓器，比如SCB10,進而實現降低鐵芯的漏磁和渦流損耗[3]。Pk主要是變壓器的線損，與負荷率有關，同時也受變壓器繞組電流和電阻的影響，因此在變壓器選擇時需要選擇一些繞組阻值比較小的變壓器。通過理論計算可知，變壓器的負荷率為 50%時出現的線損為最小值，但是這時候的鐵損率卻比較高，綜合考慮變壓器負荷為75%到85%之間為最合適的情況。

2.3 降低線路耗損

線路損耗主要與導線電流以及線路電阻有關。具體的關系為ΔPL=3IL2RL×10-3,其中ΔPL為線路功率損耗，IL為電流，RL為線路電阻，在電阻通電后，如果線路越長產生的電阻值會越大。由于水泥廠中應用的電氣設備數量多，供電線路也比較多，因此造成的電阻損耗量也比較大，因此降低線路的電能損耗尤為重要。水泥廠設計中，如果功率超過200千瓦的電機容量可以采用10千伏的電機，通過這種方式減小線路電流，從而降低線路損耗。對于某個設備的供電線路，由于電流量是固定的，所以為了降低線損，必須要降低線路的電阻。

2.4 提升配電系統功率因數

功率因數與線路損耗具有反比例關系，線路損耗中包括線路傳輸功率中的有功和無功損耗的總和。在有功功率的傳輸中，能夠滿足用電設備的正常運行，因此功率比較穩定。而由于電動機、變壓器或者實驗設備等具有電感性設備產生的無功電流，由于需要經過高低壓線路的傳輸，從而會產生無功功率的損耗。為了有效避免這種情況，首先可以提升用電設備的功率因數，采用一些功率因數高的設備；其次，通過靜電電容器進行無功補償。電容器的超前無功電流有利于對滯后無功電流的抵消，通過對功率因數的提升，有利于對整體無功電流的降低。水泥廠工程設計中水泥磨機、原料磨機等高壓電動裝備可以設置電容補償裝置，并設置可以隨意切換的開關，或者在總將10KV的母線上設置高壓功率因數補償裝置等，通過這些方式使系統功率因數控制在0.92以上，從而實現對無功損耗的降低。

2.5 電動機的設計

通過電動機的合理設計也有利于降低電能的損耗，可以通過對功率因數以及工作效率的提升進行。工程設計過程中電動機的選擇可以從高效率方面進行考慮，但是從當前水泥廠電動機的選擇情況來看，都是與水暖或者水泥工藝配套的供應商進行統一供應，因此要想從電動機方面著手降低電能損耗，必須要從運行方面著手。可以通過安裝就地電容器補償的方式降低線損，也可以減少空載率或者輕載率的方式降低電能損耗，或者安裝變頻調速控制機，有利于使其在負載率變化的過程中能夠進行自動調節。

2.6 照明設計

照明設計方面的節能指的是，在保證正常作業視覺要求的情況下，降低照明系統的電能損失，從而實現節約電能的作用。主要采用的措施如下：第一，可以通過自然光節約照明光源，在電氣設計過程中可以通過與建筑方面的溝通和配合，盡可能的利用自然光為室內提供照明，從而實現對人工照明電能的節約；第二，明確規定各個場合的照明標準和功率密度等，科學分配單位面積中的燈具安裝數量和功率，在能夠滿足照明標準的情況下盡可能降低照明功率。同時在照明燈具選擇上盡可能選擇熒光燈；在照明系統中使用一些低能耗的光源用電附件，比如電子觸發器、變壓器等。

3 結語

綜上所述，水泥廠電氣節能設計直接影響水泥廠的經濟效益和可持續發展，特別是面對競爭如此激烈的市場形勢，水泥廠更需要注重電氣節能設計，降低對電能的損耗，控制生產成本，提升市場競爭中的價格優勢。同時也為國家節約電力能源，為水泥廠的可持續發展奠定基礎。