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)能技術的應用有助于減少能耗、節(jié)約成本、實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化，促進水泥行業(yè)進步發(fā)展。

關鍵詞：水泥行業(yè)；電氣節(jié)能措施；方法應用

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重，怎樣節(jié)能降耗成為重要發(fā)展目標。由此，提出應用電氣節(jié)能技術節(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)帶來嚴重影響。因此，還需要根據(jù)水泥生產(chǎn)中的耗電設備與耗電環(huán)節(jié)制定電氣節(jié)能技術方案、減少能耗，從而推動水泥行業(yè)進一步發(fā)展。

1.1 供配電設備節(jié)能優(yōu)化

第一，供配電節(jié)能設備選擇時做好導線截面分析，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)能型金具費用達到10--20萬元。供電配網(wǎng)建設中，金具選擇不當就會增加經(jīng)濟投入。所以，做好金具設備選擇尤為關鍵，關系著企業(yè)經(jīng)濟效益最大化實現(xiàn)與節(jié)能體現(xiàn)，選擇適合的導線截面有助于創(chuàng)造安全的運行條件，確保供配電安全穩(wěn)定。

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

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

第四，基于設備額定電壓范圍內(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)約了運行成本。

1.2 系統(tǒng)運行管理階段電氣節(jié)能

水泥廠想要減少運行消耗，實現(xiàn)節(jié)能安全需要利用供配電系統(tǒng)經(jīng)濟化運行實現(xiàn)，供配電網(wǎng)絡影響小其管理質(zhì)量越好。第一，運行管理中以提升變壓器運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從而達到節(jié)約經(jīng)濟投入，優(yōu)化負荷率與運轉(zhuǎn)功率。第二，降低電網(wǎng)系統(tǒng)空載消耗提升設備應用效果。開關關閉的條件下應斷開回路連接，線路運行時降低空載次數(shù)，節(jié)約線路電壓運行負荷，確保線路空載運行消耗達到既定范圍，提升線路應用水平。第三，電氣節(jié)能中確保系統(tǒng)整體負荷穩(wěn)定，電氣設備運行負荷的整體平衡和分級平衡達到設備穩(wěn)定運行，使配電系統(tǒng)負荷達到標準要求。第四，調(diào)整供配電設備峰谷電力能源，保證峰谷電源的科學應用。峰谷期間科學規(guī)劃設備運行生產(chǎn)時間，降低峰谷功耗、減少能耗從而確保水泥廠運行效果。

2 水泥行業(yè)節(jié)能型電設備應用

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

2.1 節(jié)能型照明設備

為減少用電消耗在應用電氣節(jié)能措施時還需注意照明設備的選擇，取締傳統(tǒng)大功率照明設備，采用節(jié)能型設備達到減少電能消耗。設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)中可以減少電氣設備消耗，在進行系統(tǒng)優(yōu)化時應遵循以下幾點原則：第一，遵循相關標準要求，讓變流變頻設備保持最佳運行狀態(tài)，防止外部環(huán)境影響對變頻設備影響。結(jié)合交流變頻調(diào)速傳動裝置運行有必要對電網(wǎng)諧波的影響進行科學護理，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)有效運行需要對水泥廠控制電纜、電流電纜、電動機電纜進行隔離設置，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)造良好的運行條件。第三，變流變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行狀態(tài)下應盡可能避免軸震蕩，超速時避免軸震蕩不穩(wěn)定。

2.3 節(jié)能型電動機應用

水泥廠使用的電動機類型少，常見的有Y系列、Y2系列，兩種電動機平均功率小于0.8，功耗較高。水泥行業(yè)應用電氣節(jié)能措施時建議采用節(jié)能型電動機，借助SIEMENS技術展開優(yōu)化，減少電動機運行功率，提高電動機運行效果從而達到工藝化生產(chǎn)需求，節(jié)能型電動機逐漸成為水泥生產(chǎn)主要電動機產(chǎn)品。我公司篦冷機改造后新電機全部采用西門子電機。經(jīng)計算：水泥廠裝機了20000kW電動機經(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備，如：水泵、風機等，要求持續(xù)不斷的運行。

3 水泥行業(yè)電氣節(jié)能技術的應用

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、皮帶機運輸設備，水泥散裝運輸生產(chǎn)流程與空壓機、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38000kW，計算負荷約26000kW，按照功率因素0.92計算，容量則為28000kVA，水泥廠設置主降壓變電站，使用35000kVA容量的變壓器，雙電源進線引進2臺16000kVA變壓器。此外，一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線共有電機700臺，雙向運行電機為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)過不同開關站點與馬達控制中心構(gòu)成的供配電系統(tǒng)才能輸送至各用電設備。

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。無功補償裝置應用有SVC型無功補償裝置，可以結(jié)合現(xiàn)實要求自主投入等量電容，達到三相對稱或不對稱補償效果。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)的應用，要求變電站配備相應系統(tǒng)，各級調(diào)度站監(jiān)督變電站運行狀態(tài)。基于這一條件下，設置后臺監(jiān)控，保護定值在后臺系統(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，提升電機保護功能發(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、保護裝置等設備，通過各級通訊輸送信息，優(yōu)化控制軟件達到電能全集成管理。

再次，大功率高壓變頻器。新型干法生產(chǎn)線風機電量消耗占據(jù)全廠使用電能40%，增壓水泵。因為風機和水泵為平方率負載，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用到泵類與風機中?，F(xiàn)階段下功率變頻器已經(jīng)得到了廣泛應用，大功率高壓泵與風機負載應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窯尾高溫風機使用高壓變頻器，選擇時以安全穩(wěn)定、對電網(wǎng)諧波影響小、費用低為準則。綜合分析選擇由低壓半導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，應用到了窯尾排風機、高溫風機、窯頭排風機和煤磨排風機上面。

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線電抗器從而降低干擾。第三，低速運行過程中應避免軸系統(tǒng)振蕩，高速運行避免超速。

4 結(jié)語

總而言之，水泥行業(yè)電氣節(jié)能措施的應用要立足于多方面、全過程，加大電氣節(jié)能技術推廣，讓一次能源消耗和環(huán)境污染得到有效控制，節(jié)約經(jīng)濟投入。在今后水泥行業(yè)生產(chǎn)中，進一步加大對節(jié)能電氣措施的應用，應用設備和供配電網(wǎng)絡展開科學優(yōu)化，通過節(jié)能降耗提高水泥廠經(jīng)濟效益。

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