水泥行業(yè)電氣節(jié)能措施分析

王彬彬

摘 要：建筑工程的快速發(fā)展推動了水泥行業(yè)的進(jìn)步，水泥作為建筑工程主要材料在建筑工程中起到了重要作用。水泥行業(yè)發(fā)展中，水泥生產(chǎn)有著較強(qiáng)的持續(xù)性，是社會整體能耗的重要組成要素，能源消耗量較大，不利于節(jié)能減排目標(biāo)實現(xiàn)。因此，水泥行業(yè)怎樣節(jié)約能耗、實現(xiàn)電氣節(jié)能得到了重視，成為企業(yè)重要研究內(nèi)容，電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用有助于減少能耗、節(jié)約成本、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，促進(jìn)水泥行業(yè)進(jìn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水泥行業(yè)；電氣節(jié)能措施；方法應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.146

現(xiàn)如今，市政工程、房地產(chǎn)項目逐漸增多，水泥作為主要材料需求量隨之增加，進(jìn)一步推動了水泥行業(yè)的發(fā)展。不過，根據(jù)現(xiàn)階段水泥行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀看主要問題集中于能耗消耗嚴(yán)重，怎樣節(jié)能降耗成為重要發(fā)展目標(biāo)。由此，提出應(yīng)用電氣節(jié)能技術(shù)節(jié)約能耗，對水泥生產(chǎn)節(jié)約能耗具有積極意義。

1 水泥行業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能分析

水泥行業(yè)在我國建設(shè)發(fā)展中占據(jù)重要地位，水泥需求量較高，因而水泥行業(yè)發(fā)展迅速。但在其飛速發(fā)展中高能耗問題暴露出來，給企業(yè)帶來嚴(yán)重影響。因此，還需要根據(jù)水泥生產(chǎn)中的耗電設(shè)備與耗電環(huán)節(jié)制定電氣節(jié)能技術(shù)方案、減少能耗，從而推動水泥行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

1.1 供配電設(shè)備節(jié)能優(yōu)化

第一，供配電節(jié)能設(shè)備選擇時做好導(dǎo)線截面分析，采用節(jié)能型金具。以往水泥廠配電體系中金具數(shù)量中所，非節(jié)能型金具費(fèi)用達(dá)到10--20萬元。供電配網(wǎng)建設(shè)中，金具選擇不當(dāng)就會增加經(jīng)濟(jì)投入。所以，做好金具設(shè)備選擇尤為關(guān)鍵，關(guān)系著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化實現(xiàn)與節(jié)能體現(xiàn)，選擇適合的導(dǎo)線截面有助于創(chuàng)造安全的運(yùn)行條件，確保供配電安全穩(wěn)定。

第二，做好供配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，通過節(jié)能型無功補(bǔ)償設(shè)備達(dá)到無功分散和就地補(bǔ)償，有助于應(yīng)用效果提高，減少供配電消耗。同時，無功補(bǔ)償還能夠提升電網(wǎng)運(yùn)行條件，解決供配電運(yùn)行問題。

第三，科學(xué)選擇變壓器容量，使用節(jié)能型變壓器確保設(shè)備穩(wěn)定，選擇節(jié)能變壓器降低設(shè)備傳遞功率，避免設(shè)備空載消耗與負(fù)載耗損，選擇低耗變壓器可以節(jié)約10%電能，負(fù)載降低并確保供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

第四，基于設(shè)備額定電壓范圍內(nèi)引入高壓電壓等級，從而滿足供配電電壓硬性指標(biāo)需求。選擇高供電電壓等級，減少線路受損問題發(fā)生，目前多數(shù)水泥廠選擇10kV電壓，節(jié)約了運(yùn)行成本。

1.2 系統(tǒng)運(yùn)行管理階段電氣節(jié)能

水泥廠想要減少運(yùn)行消耗，實現(xiàn)節(jié)能安全需要利用供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行實現(xiàn)，供配電網(wǎng)絡(luò)影響小其管理質(zhì)量越好。第一，運(yùn)行管理中以提升變壓器運(yùn)行效率的形式提升電氣節(jié)能效率，節(jié)約成本投入。變壓器水泵功率調(diào)節(jié)可以將無功功率設(shè)置為額定容量的15%，把變壓器水泵滿載時間縮減1/3從而達(dá)到節(jié)約經(jīng)濟(jì)投入，優(yōu)化負(fù)荷率與運(yùn)轉(zhuǎn)功率。第二，降低電網(wǎng)系統(tǒng)空載消耗提升設(shè)備應(yīng)用效果。開關(guān)關(guān)閉的條件下應(yīng)斷開回路連接，線路運(yùn)行時降低空載次數(shù)，節(jié)約線路電壓運(yùn)行負(fù)荷，確保線路空載運(yùn)行消耗達(dá)到既定范圍，提升線路應(yīng)用水平。第三，電氣節(jié)能中確保系統(tǒng)整體負(fù)荷穩(wěn)定，電氣設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷的整體平衡和分級平衡達(dá)到設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，使配電系統(tǒng)負(fù)荷達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。第四，調(diào)整供配電設(shè)備峰谷電力能源，保證峰谷電源的科學(xué)應(yīng)用。峰谷期間科學(xué)規(guī)劃設(shè)備運(yùn)行生產(chǎn)時間，降低峰谷功耗、減少能耗從而確保水泥廠運(yùn)行效果。

2 水泥行業(yè)節(jié)能型電設(shè)備應(yīng)用

水泥廠運(yùn)行階段選擇的用電設(shè)備裝機(jī)容量大，電能消耗大。因此，電動機(jī)系統(tǒng)的電氣節(jié)能應(yīng)用成為重要研究內(nèi)容，提出對電動機(jī)本體節(jié)能和電動機(jī)傳動系統(tǒng)完善，展開電氣節(jié)能處理有助于提升水泥廠運(yùn)行效果。

2.1 節(jié)能型照明設(shè)備

為減少用電消耗在應(yīng)用電氣節(jié)能措施時還需注意照明設(shè)備的選擇，取締傳統(tǒng)大功率照明設(shè)備，采用節(jié)能型設(shè)備達(dá)到減少電能消耗。設(shè)備自整流式緊湊型熒光燈安裝在室內(nèi)，白熾燈地區(qū)T12型熒光燈。加大對LED節(jié)能燈推廣，如：路燈由高壓鈉燈改為LED節(jié)能燈，煤磨由節(jié)能燈改為防爆led燈，從而實現(xiàn)電氣節(jié)能工作的完善。

2.2 變流變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)

小功率通用型變頻器在水泥廠生產(chǎn)中可以減少電氣設(shè)備消耗，在進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化時應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：第一，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，讓變流變頻設(shè)備保持最佳運(yùn)行狀態(tài)，防止外部環(huán)境影響對變頻設(shè)備影響。結(jié)合交流變頻調(diào)速傳動裝置運(yùn)行有必要對電網(wǎng)諧波的影響進(jìn)行科學(xué)護(hù)理，保證電網(wǎng)諧波不受影響。第二，為使變流變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效運(yùn)行需要對水泥廠控制電纜、電流電纜、電動機(jī)電纜進(jìn)行隔離設(shè)置，防止變流變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到影響。盡可能的屏蔽輸入輸出回路電信號影響，添加隔離裝置，創(chuàng)造良好的運(yùn)行條件。第三，變流變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下應(yīng)盡可能避免軸震蕩，超速時避免軸震蕩不穩(wěn)定。

2.3 節(jié)能型電動機(jī)應(yīng)用

水泥廠使用的電動機(jī)類型少，常見的有Y系列、Y2系列，兩種電動機(jī)平均功率小于0.8，功耗較高。水泥行業(yè)應(yīng)用電氣節(jié)能措施時建議采用節(jié)能型電動機(jī)，借助SIEMENS技術(shù)展開優(yōu)化，減少電動機(jī)運(yùn)行功率，提高電動機(jī)運(yùn)行效果從而達(dá)到工藝化生產(chǎn)需求，節(jié)能型電動機(jī)逐漸成為水泥生產(chǎn)主要電動機(jī)產(chǎn)品。我公司篦冷機(jī)改造后新電機(jī)全部采用西門子電機(jī)。經(jīng)計算：水泥廠裝機(jī)了20000kW電動機(jī)經(jīng)過優(yōu)化后可節(jié)約200萬度電/年。電氣自動化系統(tǒng)中涵蓋了很多大功率設(shè)備，如：水泵、風(fēng)機(jī)等，要求持續(xù)不斷的運(yùn)行。

3 水泥行業(yè)電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

以我公司為例，公司一條5000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線包含石灰石礦山、皮帶機(jī)運(yùn)輸設(shè)備，水泥散裝運(yùn)輸生產(chǎn)流程與空壓機(jī)、水泵站、水處理等輔助流程。經(jīng)統(tǒng)計，整條生產(chǎn)線總裝機(jī)38000kW，計算負(fù)荷約26000kW，按照功率因素0.92計算，容量則為28000kVA，水泥廠設(shè)置主降壓變電站，使用35000kVA容量的變壓器，雙電源進(jìn)線引進(jìn)2臺16000kVA變壓器。此外，一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線共有電機(jī)700臺，雙向運(yùn)行電機(jī)為15臺，閥門數(shù)量80個，電動控制閥門70臺左右，其他用電設(shè)備300臺組。從總降壓變電站連接的電能需要經(jīng)過不同開關(guān)站點(diǎn)與馬達(dá)控制中心構(gòu)成的供配電系統(tǒng)才能輸送至各用電設(shè)備。

首先，在額定電壓允許的條件下提升高壓電電壓等級，減少線損率。通常在35kV及以上供電電網(wǎng)中每提升電壓1%就可以降低損耗1.2%，5000t/d干法水泥生產(chǎn)線選擇110kV引入總降壓變電站不僅提升輸送容量，還可以減少線損耗。配電網(wǎng)中，供電電壓等級越高表示線損越小，線損與電壓呈反比。無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用有SVC型無功補(bǔ)償裝置，可以結(jié)合現(xiàn)實要求自主投入等量電容，達(dá)到三相對稱或不對稱補(bǔ)償效果。同時，有RC吸收回路可以消除高次諧波。

其次，全集成能源控制。伴隨著電力事業(yè)的發(fā)展與電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，要求變電站配備相應(yīng)系統(tǒng)，各級調(diào)度站監(jiān)督變電站運(yùn)行狀態(tài)。基于這一條件下，設(shè)置后臺監(jiān)控，保護(hù)定值在后臺系統(tǒng)調(diào)節(jié)，便于對水泥廠各配電站定值展開有效調(diào)整。同時，提升電機(jī)保護(hù)功能發(fā)揮系統(tǒng)調(diào)度功能有效性?，F(xiàn)階段，國外企業(yè)提出了全集成能源管理，例如：西門子公司的TIP理念，具體操作選擇節(jié)能、智能、高效、低耗變壓器、保護(hù)裝置等設(shè)備，通過各級通訊輸送信息，優(yōu)化控制軟件達(dá)到電能全集成管理。

再次，大功率高壓變頻器。新型干法生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)電量消耗占據(jù)全廠使用電能40%，增壓水泵。因為風(fēng)機(jī)和水泵為平方率負(fù)載，如果換為交流調(diào)速系統(tǒng)可以減少擋板與閥門能量消耗，達(dá)到理想的節(jié)能效果。因為控制要求較低，因而只需選擇正確的型號，各類變頻器都可以應(yīng)用到泵類與風(fēng)機(jī)中。現(xiàn)階段下功率變頻器已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，大功率高壓泵與風(fēng)機(jī)負(fù)載應(yīng)用了大功率高壓變頻器，例如：5000t/d水泥生產(chǎn)線使用功率約2500kW窯尾高溫風(fēng)機(jī)使用高壓變頻器，選擇時以安全穩(wěn)定、對電網(wǎng)諧波影響小、費(fèi)用低為準(zhǔn)則。綜合分析選擇由低壓半導(dǎo)體組件組成功率單元串聯(lián)的高壓變頻器效果顯著，如我公司的高壓變頻器主要采用的廣州智光的高壓變頻器，應(yīng)用到了窯尾排風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、窯頭排風(fēng)機(jī)和煤磨排風(fēng)機(jī)上面。

最后，交流調(diào)速系統(tǒng)的使用。第一，我公司在變頻器應(yīng)用多大額地方在低壓母線加裝了有源濾波器來抵消諧波影響。第二，為了減少變頻調(diào)速器對外部環(huán)境的影響，控制電源電纜+和電動機(jī)連接電纜的走線要求隔離，不可將其放在一個電纜線槽中。輸入與輸出信號回路需屏蔽對絞線，根據(jù)需求考慮隔離變壓器與進(jìn)線電抗器從而降低干擾。第三，低速運(yùn)行過程中應(yīng)避免軸系統(tǒng)振蕩，高速運(yùn)行避免超速。

4 結(jié)語

總而言之，水泥行業(yè)電氣節(jié)能措施的應(yīng)用要立足于多方面、全過程，加大電氣節(jié)能技術(shù)推廣，讓一次能源消耗和環(huán)境污染得到有效控制，節(jié)約經(jīng)濟(jì)投入。在今后水泥行業(yè)生產(chǎn)中，進(jìn)一步加大對節(jié)能電氣措施的應(yīng)用，應(yīng)用設(shè)備和供配電網(wǎng)絡(luò)展開科學(xué)優(yōu)化，通過節(jié)能降耗提高水泥廠經(jīng)濟(jì)效益。

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