現(xiàn)代水泥工業(yè)電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

■謝耀光 ■中建材國(guó)際裝備有限公司，北京 100000

1 現(xiàn)代水泥工業(yè)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)的重要意義

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平全面提升，節(jié)能減排已成為當(dāng)前各行各業(yè)發(fā)展的重要議題。水泥工業(yè)作為國(guó)家發(fā)展的重要組成部分，由于其具有效率低，能耗大等缺點(diǎn)，已經(jīng)嚴(yán)重的阻礙了我國(guó)節(jié)能減排以及可持續(xù)發(fā)展的實(shí)現(xiàn)。在水泥工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于電能的消耗極大，已經(jīng)占到了水泥成本比重的三分之一，因此在水泥廠電氣設(shè)計(jì)中采取節(jié)能措施，能夠有效降低工業(yè)生產(chǎn)中的能耗損失，對(duì)國(guó)家節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)有重大意義，對(duì)企業(yè)降低成本、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力方面也有很大幫助。

2 水泥廠電氣設(shè)計(jì)中的節(jié)能

水泥廠電氣節(jié)能就是要從電網(wǎng)開始，在供、配、用電的各環(huán)節(jié)上挖掘節(jié)電的潛力。在運(yùn)行過(guò)程中，還要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)實(shí)施節(jié)能運(yùn)行管理。

2.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在進(jìn)行水泥廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)廠區(qū)的整個(gè)供配電系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，盡可能的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間各部分的良好配合，從而達(dá)到降低能耗的效果。按照所轄車間負(fù)荷情況，合理的選擇變壓器的臺(tái)數(shù)及容量，對(duì)于分期建設(shè)或配套余熱發(fā)電的項(xiàng)目，在選擇變壓器容量及臺(tái)數(shù)時(shí)，還要把當(dāng)前和終期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等各種因素考慮在內(nèi)，進(jìn)行合理的選擇、搭配、預(yù)留等。以便由于淡、旺季及停窯檢修等原因造成負(fù)荷變化時(shí)，能夠靈活投入切除變壓器，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。

2.2 變壓器的降耗低分析

變壓器的損耗主要有鐵心的渦流損耗、原副繞組的漏磁損耗以及原副繞組的銅損耗。鐵損是線路的主要損耗，鐵芯的渦流多導(dǎo)致的浪費(fèi)是其主要反面，若出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象的產(chǎn)生，會(huì)造成鐵片功能與制作過(guò)程效率低下的嚴(yán)重?fù)p耗。為此，節(jié)能型的變壓器有了極大的發(fā)展空間，其能夠兼顧取向處理，促使矽鋼片磁場(chǎng)方向的穩(wěn)定不變，從而進(jìn)一步的減少渦流帶來(lái)的能源損耗的冷軋矽鋼片的S9(SL9)以及SC8 為主的等油浸變壓器或者干式變壓器，可以更多的運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中。

2.3 供電線路的降耗分析

減少線路損耗可以通過(guò)合理設(shè)計(jì)電纜長(zhǎng)度、降低線路電阻以及提高引入的電壓等級(jí)，選取合適的電機(jī)，通過(guò)減小線路電流等方法來(lái)降低線路損耗。廠區(qū)總降、配電站、電力室等應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，以縮短供電半徑，減少線路損耗。

(1)所使用電線的電導(dǎo)率應(yīng)盡量達(dá)到最低。最合適的材料是銅絲，現(xiàn)實(shí)情況是，在負(fù)載較多的企業(yè)，使用銅絲，而在一些小型的廠房，多選用鋁絲。

(2)電線的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。第一，導(dǎo)線不可走遠(yuǎn)，需要盡量的沿直線分布，第二，就一些低電壓的電路而言，可選擇不走彎曲的返回路線。第三，導(dǎo)線的面積應(yīng)越大越好，對(duì)于長(zhǎng)電線來(lái)說(shuō)，在基本功能完成的基礎(chǔ)上，對(duì)電壓損耗進(jìn)行考察，而選擇的截面可再擴(kuò)大一階。實(shí)際上，對(duì)于電線長(zhǎng)度達(dá)到100m，同時(shí)截面低于70mm2的部件而言，更加易于達(dá)到上述目標(biāo)。

2.4 對(duì)于供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)分析

功率因數(shù)越大，其相對(duì)的線路損耗就會(huì)越低，然而在供配電系統(tǒng)中會(huì)無(wú)法避免遇到一些其他的電力器材，如變壓器和光解析儀均具備感應(yīng)性能，會(huì)延遲性的帶來(lái)不做功電流，且需貫穿與整個(gè)系統(tǒng)，從電線路直至用戶設(shè)備的終端。這樣復(fù)雜的過(guò)程必然會(huì)發(fā)生功率的能耗，為了降低此類能耗，可采取以下方法:第一，加大電氣設(shè)備的功率因數(shù)。在初期規(guī)劃階段需要有針對(duì)性的選擇功率系數(shù)高的相關(guān)產(chǎn)品，如現(xiàn)代較為常見的熒光燈具使用的均是電子式鎮(zhèn)流器。第二，采用靜電容器實(shí)施不做功彌補(bǔ)。電容器能夠得出提前式的不做功電流，進(jìn)而彌補(bǔ)了不做功電流的落后效應(yīng)，不但加大了功率因數(shù)，同時(shí)也減少了總體的不做功電流。

2.5 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

電動(dòng)機(jī)的節(jié)能設(shè)計(jì)是水泥廠供配電節(jié)能設(shè)備中關(guān)鍵的一環(huán)。在實(shí)際情況中，對(duì)于電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的節(jié)能措施，只能從運(yùn)行過(guò)程切入，其中不但包含電容器彌補(bǔ)來(lái)降低能耗外，更主要的是降低電動(dòng)設(shè)備的輕載及空載，由于在上述兩種下，設(shè)備的工作效率是極為有限的，甚至有很多的設(shè)備都處于低效率的運(yùn)行中，對(duì)資源和成本造成了極大地浪費(fèi)。對(duì)此情況最為有效的手段就是應(yīng)用頻率變換來(lái)控制電動(dòng)設(shè)備，使其在負(fù)載情況變化時(shí)智能的改變轉(zhuǎn)速，如此便可輕易的增大設(shè)備工作效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約。

2.6 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)

(1)完善照明制度規(guī)定。應(yīng)確保水泥廠內(nèi)部的燈光照明符合相關(guān)規(guī)范要求，同時(shí)滿足工廠內(nèi)部工作人員的需求，在普通場(chǎng)所應(yīng)盡量選用節(jié)能環(huán)保的熒光燈，而在照明要求較高的生產(chǎn)以及研發(fā)車間等，應(yīng)該采用新型的高效節(jié)能式氣體光源，比如鈉燈與汞燈。

(2)注重對(duì)自然光的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)時(shí)需要深入考察當(dāng)?shù)氐墓庹諚l件及水平，并結(jié)合建筑的相關(guān)知識(shí)，巧妙的運(yùn)用自然光的優(yōu)勢(shì)，如此便可大幅度的減少光照系統(tǒng)的能源浪費(fèi)，該方法具有一定的普遍性，可用于企業(yè)生產(chǎn)生活的的各個(gè)方面。

(3)改善燈具的操控模式。對(duì)于室外場(chǎng)地等可以采用光電感應(yīng)開關(guān)或遠(yuǎn)程操縱控制;對(duì)于員工餐廳以及辦公區(qū)域等人流量大且燈具的平均使用時(shí)間較短的區(qū)域，可采用聲控開關(guān);對(duì)于生產(chǎn)車間的燈具也可完全依賴與電氣總開關(guān)，推行人在有電及人走電停的節(jié)能模式。

3 加強(qiáng)電氣節(jié)能優(yōu)化管理

根據(jù)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，水泥廠的電氣節(jié)能優(yōu)化管理主要可以通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn):

(1)對(duì)全廠進(jìn)行系統(tǒng)地電能消耗評(píng)估審計(jì)，從而編制合理的行動(dòng)計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)工廠電能的優(yōu)化。應(yīng)先成立一個(gè)由機(jī)械、工藝、電氣以及自動(dòng)化人員組成的團(tuán)隊(duì)，并收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，隨后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電能與氣流的測(cè)量，測(cè)量各車間內(nèi)大于37kW 的電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率，同時(shí)應(yīng)對(duì)同一天的車間電能需求進(jìn)行收集記錄(包含峰值、電度表以及正常需求和最大需求等)，便于同現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。為實(shí)現(xiàn)計(jì)算系統(tǒng)的效率，應(yīng)測(cè)量風(fēng)機(jī)的流量及差壓，還有導(dǎo)葉片的壓力與氣體管道的直徑。對(duì)各項(xiàng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析檢查，比較設(shè)備實(shí)際功率與理論消耗的值，找出全廠電耗過(guò)高的所有點(diǎn)，為制定行動(dòng)計(jì)劃做好準(zhǔn)備。

(2)根據(jù)評(píng)估審計(jì)的結(jié)果采取有效措施并提交生產(chǎn)例會(huì)研究討論，通過(guò)后確定電能優(yōu)化行動(dòng)的時(shí)間、預(yù)算和項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，最終監(jiān)督完成該行動(dòng)計(jì)劃。

(3)電氣的優(yōu)化管理措施。在電能的優(yōu)化管理中應(yīng)注意:第一，優(yōu)化工藝及設(shè)備的連鎖;第二，電氣設(shè)備應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn);第三，應(yīng)使用軟啟動(dòng)器提高電網(wǎng)的質(zhì)量;第四，生產(chǎn)的合理安排與工藝的改進(jìn);最后應(yīng)注意節(jié)電意識(shí)的宣傳和培養(yǎng)。

4 總結(jié)與思考

綜上所述，對(duì)于水泥廠電氣設(shè)計(jì)采取節(jié)能降耗措施具有重要意義，而水泥廠的電氣節(jié)能也有很大的潛力可挖。為實(shí)現(xiàn)社會(huì)的快速發(fā)展要求，作為能源型工業(yè)的水泥工業(yè)，實(shí)施節(jié)能降耗已經(jīng)迫在眉睫。在水泥廠電氣設(shè)計(jì)中不僅需要滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、使用功能以及工藝要求，還應(yīng)充分考慮各項(xiàng)節(jié)能措施的可行性，進(jìn)而有效降低企業(yè)的運(yùn)行成本，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)更大效益。