“綠色照明”在水泥廠的改造應(yīng)用及節(jié)能分析

許文杰 慎建軍 潘世全 楊勇偉 閆光啟

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

“綠色照明”在水泥廠的改造應(yīng)用及節(jié)能分析

許文杰 慎建軍 潘世全 楊勇偉 閆光啟

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

通過(guò)使用新型LED光源對(duì)水泥廠進(jìn)行照明節(jié)能改造，從照度、節(jié)能及成本回收等方面論證改造的可行性。

水泥廠；綠色照明；改造；節(jié)能

綠色照明是20世紀(jì)90年代初國(guó)際上興起的旨在節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的照明節(jié)電活動(dòng)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及人類活動(dòng)的發(fā)展，節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境已深入人心，成為人類的共識(shí)，而水泥行業(yè)作為耗能大戶，是節(jié)能的重點(diǎn)行業(yè)。目前水泥廠中依舊大量存在低光效及環(huán)境污染大的光源，因此水泥廠的照明節(jié)能改造顯得十分必要。

1 照明光源的分類

從19世紀(jì)末美國(guó)的T.A.愛(ài)迪生發(fā)明了具有實(shí)用價(jià)值的碳絲白熾燈后，人類從漫長(zhǎng)的火光照明進(jìn)入電氣照明時(shí)代。經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，照明光源經(jīng)歷了從白熾燈到熒光燈再到高強(qiáng)度氣體放電燈，如今已經(jīng)產(chǎn)生了更優(yōu)質(zhì)的光源，即半導(dǎo)體發(fā)光二極管光源（LED）。新型LED光源無(wú)論從光效、壽命或是環(huán)保上來(lái)講，都要優(yōu)于其他光源。作為典型的綠色照明光源，LED光源是近來(lái)國(guó)家主要推廣的照明光源。各種電光源技術(shù)特性對(duì)比如下表1所示：

2 LED光源的特點(diǎn)及性能分析

LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光，因此發(fā)光效率非常高，LED光源的主要優(yōu)勢(shì)有：1）光效高，LED光源光效已達(dá)到100 ml/W左右；2）光效高，LED光源光效已達(dá)到100 ml/W左右；3）壽命長(zhǎng)，壽命可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)以上；4）顯色指數(shù)高，顯色性好；5）固態(tài)封裝，抗振動(dòng)能力強(qiáng)；6）無(wú)頻閃，純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺(jué)疲勞；7）綠色環(huán)保，不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

由于LED光源相比其他光源在光效、顯色指數(shù)、壽命及環(huán)保等方面有很大優(yōu)勢(shì)，因此是照明節(jié)能改造的理想替代光源。

3 照明節(jié)能應(yīng)用

現(xiàn)以2007年投產(chǎn)的豫北某4 500 t/d熟料線進(jìn)行照明數(shù)據(jù)分析，并將其與照明節(jié)能改造后的數(shù)據(jù)分析進(jìn)行對(duì)比，從照度、節(jié)能及成本回收等方面論證節(jié)能改造的可行性。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，此熟料線照明燈具共有帶反光罩簡(jiǎn)式熒光燈配備單光源T8直管熒光燈1x36 W共110盞，雙光源T8直管熒光燈2x36 W共151盞，反射型投光燈配備70 W反射型高壓鈉燈共769盞，反射型投光燈配備100W反射型高壓鈉燈共47盞，路燈配備250 W高壓鈉燈共96盞。上述燈具及光源參數(shù)如下表2所示：

按照熟料線電力室照明每天平均工作2小時(shí)，車間與道路照明每天平均工作10 h，一年工作300 d計(jì)算，那么此熟料線車間照明燈具的耗電量為297 990 kWh。按照2015年河南省電網(wǎng)10千伏平段電價(jià)0.629 20元/kWh計(jì)算，熟料線照明每年需支付電費(fèi)約18.75萬(wàn)元，燈具每年的維護(hù)費(fèi)用約為3.6萬(wàn)元。

表1 電光源主要技術(shù)特性匯總表

表2 豫北某廠4500t/d熟料線光源及燈具技術(shù)參數(shù)表

現(xiàn)對(duì)此熟料線進(jìn)行照明節(jié)能改造，將上述照明光源使用LED燈進(jìn)行等效替換,替換燈具的參數(shù)如下表3所示：

表3 LED燈具及光源技術(shù)參數(shù)

從上表可以看出，LED路燈替換原路燈后燈具光通量基本不變，T8式LED燈替換T8熒光燈后光通量降低約10%，但由于熒光燈光衰較大，2 000 h光衰達(dá)到15%,而LED燈10 000小時(shí)光衰小于5%,因此T8式LED燈平均照度要大于T8直管熒光燈，LED投光燈替換反射型投光燈后光通量降低約20%，LED光源的光顯色性比高壓鈉燈高，高壓鈉燈顯色指數(shù)只有20左右，而LED光源顯色指數(shù)可達(dá)到75以上,從視覺(jué)心理角度考慮，達(dá)到同等亮度，LED光源的光照度平均可以比高壓鈉燈降低20%以上，且經(jīng)過(guò)車間照度計(jì)算，燈具替換后照明滿足水泥廠照明最低標(biāo)準(zhǔn)，因此從照度方面來(lái)看，替換方案可行。

改造后按照同樣的照明時(shí)間，此熟料線照明一年的耗電量將為177 190 kWh，照明每年僅需支付電費(fèi)約11.15萬(wàn)元，比改造前每年節(jié)約120 800 kWh，節(jié)電率約40.5%，每年節(jié)省電費(fèi)7.60萬(wàn)元，按照LED燈具壽命30 000 h計(jì)算，LED光源年平均維護(hù)費(fèi)用約為3萬(wàn)元,故使用LED光源替換原照明光源后每年節(jié)省電費(fèi)及維護(hù)費(fèi)用約8.2萬(wàn)元。如將熟料線燈具全部替換，按照T8式LED光源18 W燈每盞28元，LED投光燈70 W每盞220元，100 W每盞350元，LED路燈燈頭每只1 200元，需要花費(fèi)的費(fèi)用約為30.8萬(wàn)元，以節(jié)省的電費(fèi)及維護(hù)費(fèi)用抵消替換燈具費(fèi)用，則需約4年就可收回成本。

4 節(jié)能分析

根據(jù)對(duì)豫北某4 500 t/d熟料線照明節(jié)能改造可以看出，僅熟料線照明燈具節(jié)能改造后每年可節(jié)省電能120 800 kWh，節(jié)省電費(fèi)約7.60萬(wàn)元，節(jié)電率約40.5%，因此節(jié)能改造后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

5 結(jié)論

LED光源作為新型照明光源，是典型的綠色光源，比較其他光源，在節(jié)能環(huán)保方面具有很大優(yōu)勢(shì)。水泥廠作為高能耗行業(yè),更應(yīng)該注重節(jié)能環(huán)保，因此應(yīng)大力推廣LED光源作為水泥廠主要使用光源。

[1]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)電力出版社(第三版),2005,10.

[2]GB 50295-2008,水泥工廠設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB 50433-2007,水泥工廠節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]GB 50034-2013,建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].