減少水泥廠用電量及其節(jié)能改造分析

（合肥水泥研究設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230051）

在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略深入實施的背景下，各行業(yè)、各領(lǐng)域都加強了對自身發(fā)展模式的改革與優(yōu)化，著力減少各項生產(chǎn)活動對能源與資源的消耗量，進(jìn)而適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的需求，同時還能有效降低生產(chǎn)成本，使企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢得到進(jìn)一步提升。我們都知道，水泥行業(yè)在生產(chǎn)過程中需要投入大量的能源，其中電能占據(jù)很大一部分比例，而電能消耗量越大，生產(chǎn)成本也就越高，這樣一來，不僅會給水泥廠的發(fā)展造成不利影響，同時還會加劇社會能源緊缺問題，阻礙我國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)。通過將節(jié)能技術(shù)引入到水泥廠之中，可有效解決其電能損耗量過大的問題，使電能的有效利用率得到提升，從而增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)整個行業(yè)的健康長遠(yuǎn)發(fā)展。

1 我國水泥廠的用電現(xiàn)狀

近些年，我國工業(yè)化發(fā)展速度明顯加快，水泥生產(chǎn)技術(shù)也得到了一定程度的改進(jìn)和創(chuàng)新?，F(xiàn)階段，我國水泥生產(chǎn)量已經(jīng)在國際上已經(jīng)名列前茅，尤其是近些年在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越發(fā)完善以及產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的帶動下，我國水泥總產(chǎn)量更是呈現(xiàn)出逐年攀升的趨勢。另外，城市化的不斷發(fā)展、基礎(chǔ)工程建設(shè)項目的增加也在一定程度上提高了我國水泥的需求量。在水泥生產(chǎn)方面，我國一直都是采用的濕法工藝或立窯工藝，經(jīng)過長時間的探索與研究，近幾年我國已經(jīng)逐漸開始采用干法生產(chǎn)工藝，并在技術(shù)設(shè)備、生產(chǎn)管理等方面不斷完善，這就推動了我國水泥行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。然而，從整體上來看，我國現(xiàn)階段大多數(shù)水泥廠的生產(chǎn)技術(shù)依然較為落后，這些落后的生產(chǎn)技術(shù)不僅很難提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，在耗能上也非常高，與新興技術(shù)工藝相比，其能耗要高出好幾倍。相較于發(fā)達(dá)國家而言，我國每生產(chǎn)1噸水泥所需消耗的電量要高出5度左右，若按照年產(chǎn)量50萬噸來計算，一個水泥廠每年的總耗電量要高出約250萬度，正是由于電能耗費量過高，致使水泥廠的經(jīng)濟(jì)效益無法得到有效提升，同時也對我國能源的可持續(xù)利用造成了不利影響。所以，優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)、控制生產(chǎn)能耗是當(dāng)前我國水泥廠發(fā)展的重中之重。

2 減少水泥廠用電量的方法

2.1 大力推廣和應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備

水泥廠在開展生產(chǎn)活動的時候，需要用到多種多樣的設(shè)備，這些設(shè)備的功率各不相同，電能損耗程度也存在明顯的差異性，為了實現(xiàn)對電能利用率的進(jìn)一步提升，就必須積極更新各種設(shè)備與生產(chǎn)技術(shù)，通過引入新設(shè)備、新技術(shù)，使電力設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中存在的各種問題得到有效解決，目前應(yīng)用頻率較高的節(jié)能技術(shù)主要有生料磨改輥壓機技術(shù)、燒成窯尾降阻改造技術(shù)、余熱發(fā)電技術(shù)、變頻調(diào)節(jié)技術(shù)等。實踐證明，通過對生產(chǎn)線生料粉磨系統(tǒng)原有立磨或管式磨升級改造為輥壓機終粉磨技術(shù)，可降低單位產(chǎn)品電能消耗4～8kWh/t。燒成窯尾降阻改造技術(shù)也是今年來水泥行業(yè)又一熱門的節(jié)能改造方向，通過對分解爐、旋風(fēng)筒等關(guān)鍵設(shè)備工藝尺寸的優(yōu)化，降低關(guān)鍵部位風(fēng)速，降低系統(tǒng)阻力，能使窯尾高溫風(fēng)機進(jìn)口負(fù)壓降低500～1500Pa，電流降低4～10A，節(jié)能效果明顯。通過應(yīng)用余熱發(fā)電技術(shù)，可充分發(fā)揮出干法生產(chǎn)線中熱能的作用，使熱能的利用率從以往的60%提高到90%，該技術(shù)已經(jīng)成為我國水泥行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的節(jié)能技術(shù)之一。變頻調(diào)節(jié)技術(shù)主要針對的是窯尾高溫風(fēng)機進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，該技術(shù)的應(yīng)用可有效提高熟料的利用率，使電能的消耗降低到2kWh/t，這一技術(shù)的節(jié)能效果十分顯著，對于大容量設(shè)備以及系統(tǒng)運行慣性較大的設(shè)備都比較適用。變頻調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用不僅能降低電力設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中的負(fù)荷，同時還能降低對電網(wǎng)造成的沖擊，節(jié)能幅度約為25%。除了上述兩種節(jié)能技術(shù)以外，節(jié)能粉磨技術(shù)也可實現(xiàn)對水泥廠用電量的降低，該技術(shù)以粉磨工藝作為節(jié)能改造對象，將現(xiàn)代化輥式磨設(shè)備、輥壓機設(shè)備有效運用其中，實現(xiàn)對粉磨系統(tǒng)的優(yōu)化改造，改造完成后可創(chuàng)造出30～40%的節(jié)能效益，既能有效降低水泥廠生產(chǎn)過程的能源消耗量，同時也能提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 合理編制生產(chǎn)線降耗指標(biāo)

水泥廠在開展生產(chǎn)作業(yè)活動的時候，要實現(xiàn)用電量進(jìn)一步減少，就必須將生產(chǎn)工藝作為切入點，對其進(jìn)行節(jié)能改造。水泥廠必須對自身的實際技術(shù)水平有一個全面的了解，以實際情況作為基本參照，采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)整舉措，深入挖掘生產(chǎn)線之中的潛在價值，合理編制相關(guān)能耗指標(biāo)，從而實現(xiàn)對能源消耗量的有效控制，促進(jìn)水泥廠綜合生產(chǎn)效益的提升。目前我國水泥行業(yè)對新型干法處理工藝的應(yīng)用較為廣泛，并取得了較為顯著的節(jié)能成效。然而，站在具體應(yīng)用的層面來看，盡管技術(shù)一樣，但在技術(shù)應(yīng)用、設(shè)備管理等方面卻存在一定的差異，沒有把生產(chǎn)線技術(shù)所具備的優(yōu)勢全面發(fā)揮出來，這就致使水泥廠中的生產(chǎn)線消耗難以達(dá)到對應(yīng)的能耗標(biāo)準(zhǔn)，這不僅會導(dǎo)致電能的浪費，還會對水泥廠生產(chǎn)活動的高效化開展及其可持續(xù)發(fā)展帶來極大的不良影響。所以，為了避免上述問題的出現(xiàn)，就必須注重對生產(chǎn)線降耗指標(biāo)的合理編制，通過這一舉措來彌補技術(shù)與管理方面的存在的缺陷，確保生產(chǎn)線運行消耗能達(dá)到相關(guān)指標(biāo)要求，雖然這一改造過程需要投入大量的資金，但相較于其創(chuàng)造出的收益來說，此項投資是非常值得的。

2.3 廠區(qū)照明節(jié)電

水泥廠照明也需要耗費大量的電能，所以，要實現(xiàn)對水泥廠用電量的減少，就必須加強廠區(qū)照明節(jié)電技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前我國很多水泥廠生產(chǎn)車間的照明裝置都是采用的白熾燈，此類照明裝置不但亮度較低，同時還會造成電能的浪費，若采用環(huán)保型、高效型的節(jié)能照明燈替換，則能在很大程度上降低車間照明的用電量。由于采用了稀土三基色發(fā)光材料以及電子調(diào)控技術(shù)，節(jié)能燈的發(fā)光率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的白熾燈，不僅如此，其輻射距離也要遠(yuǎn)得多，在各方面技術(shù)性能上都要優(yōu)于白熾燈。對于廠區(qū)內(nèi)一些不需要經(jīng)常照明的區(qū)域，可采用聲控型的照明燈，在需要照明的時候只要發(fā)出聲音就能自動打開，且無需手動關(guān)閉，這樣既能達(dá)到節(jié)能目的，同時也能為人們提供方便。此外，還要充分發(fā)揮出自然光的價值，在能通過自然光照明的區(qū)域要盡量減少對電燈的使用，這也是一條有效的節(jié)能途徑。

3 水泥廠的節(jié)能改造措施

3.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能改造

在水泥廠實際運行的過程中，電能是其最為主要的動力能源，而負(fù)責(zé)電能分配的是水泥廠的供配電系統(tǒng)，因此，為了實現(xiàn)節(jié)省電能的目標(biāo)，就必須注重對水泥廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能改造。在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，應(yīng)結(jié)合不同工藝區(qū)間設(shè)備的參數(shù)情況，對電能進(jìn)行合理配置，確保電氣室與配電站位置的合理性，盡可能使其靠近負(fù)荷中心，最好采用一級配電的形式，使供電半徑得到縮小，從而避免出現(xiàn)不必要的電能損耗。

3.2 供配電設(shè)備的節(jié)能改造

水泥廠供配電設(shè)備的選擇也會直接影響到其能耗的高低，變壓器作為水泥廠供配電設(shè)備的組成部分之一，其重要性不言而喻。應(yīng)結(jié)合不同工藝段的裝機容量對變壓器的容量進(jìn)行合理選擇，確保變壓器能保持最為經(jīng)濟(jì)的負(fù)荷率，進(jìn)而有效控制空載損耗。通常來說，將變壓器的負(fù)荷率控制在65%～75%是最具經(jīng)濟(jì)性與合理性的。現(xiàn)階段，我國很多水泥廠中都還存在S7、S9系列的老式變壓器，此類變壓器的各項技術(shù)指標(biāo)都比較落后，因此，積極淘汰這類老式變壓器，對其采取適當(dāng)?shù)纳壐脑旒夹g(shù)，也能實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3.3 線路損耗的節(jié)能改造

在供電容量一致的前提下，輸電線路越短，整個線路的阻抗也就越小，線路上電能的損耗量也越小。從當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，我國不少水泥廠在電力線路敷設(shè)上都存在線路設(shè)計不夠合理、線路過長等問題，這就致使水泥廠電能線損過高。鑒于此，設(shè)計人員在開展水泥廠供電線路設(shè)計工作的時候，必須全方位考慮線路路徑問題，盡可能在達(dá)到相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，選擇敷設(shè)長度最短的路徑，進(jìn)而有效控制線路損耗，實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。

3.4 用電設(shè)備的節(jié)能改造

1 采用高效率電動機

水泥廠中必不可少的一個重要用電設(shè)備就是電動機，將電動機能耗降到最低的有效方法就是提高能量傳輸效率，所以，在水泥廠電氣設(shè)計中最好采用高效率的電動機與傳動系統(tǒng)。電動機的損耗主要可分為機械損耗、銅損、鐵損等，只有降低各部分的損耗，才能實現(xiàn)電動機效率與功率因素的提高。當(dāng)電動機損耗降低20～30%時，效率能提高3～6%的電動機就可稱之為高效率電動機。現(xiàn)階段，水泥生產(chǎn)線所采用的Y系列電動機的平均功率比已經(jīng)淘汰的J02系列電動機大約提高了0.4%，新型的高效率電動機的平均功率則比Y系列提高了3%左右。如果J02電動力的效率為91.5%，則Y系列電動機的效率就能達(dá)到91.9%，而高效率電動機的效率則為94.9%。如果同樣采用容量為100kW的電動機運行5千小時每年，則年總耗電量依次為519175kWh、516800kWh、500175kWh。由此可見，Y系列電動機每年可節(jié)約2375kWh，高效率電動機每年可節(jié)約19000kWh。對于水泥廠來說，全廠的電動機必定有幾十臺甚至上百臺，且這些電動機大都常年運行，每年可節(jié)省的電量累計起來是極為可觀的。由此可見，采用高效率電動機對水泥廠的節(jié)能改造來說有著十分重要的意義。

2 利用變頻器實現(xiàn)節(jié)能

伴隨生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)和提升，水泥廠中采用變頻調(diào)速的設(shè)備也逐漸增多，對于風(fēng)機和泵類設(shè)備來說，采用變頻器調(diào)速可取得極為顯著的節(jié)能成效，因為風(fēng)機與泵類設(shè)備在選型的時候大都留出了一定的富余量，但在實際生產(chǎn)的時候，由于受到諸多因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)負(fù)荷率偏低的情況，而利用變頻的方式，恰好能提升電動機空載時的效率，從而實現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。一般來說，變頻器是由若干個低壓單元串聯(lián)組合而成的，其最為明顯的特點就是采用濾波器實現(xiàn)完美的輸入波形，其輸入與輸出的諧波電流都可滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，變頻調(diào)速的結(jié)構(gòu)也十分簡單、調(diào)速精度較高、調(diào)速范圍廣、穩(wěn)定性與可靠性較強，節(jié)能效果相對而言比較顯著。相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，水泥廠普通交流電動機的啟動電流大約為額定電流的6～7倍，而變頻調(diào)速啟動電流則低于電動機的額定電流，這就大大降低了線路的綜合損耗。

4 結(jié)語

綜上所述，水泥廠的用電量相對于其他行業(yè)的用電量來說是比較高的，對水泥廠進(jìn)行節(jié)能改造、減少其用電量，是降低企業(yè)生產(chǎn)成本的關(guān)鍵，同時也是促進(jìn)整個行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。水泥廠要減少用電量，就必須注重對新技術(shù)、新設(shè)備的推廣和應(yīng)用，合理編制生產(chǎn)線降耗指標(biāo)，并加強廠區(qū)照明節(jié)電設(shè)計。在水泥廠的節(jié)能改造方面，首先要做好供配電系統(tǒng)與供配電設(shè)備的節(jié)能改造工作；其次要注重線路損耗的節(jié)能改造；最后還要落實好用電設(shè)備的節(jié)能改造工作，如采用高效率電動機、利用變頻器調(diào)速等。目前，我國不少水泥廠在控制用電量及其節(jié)能改造上都還存在一些不足和缺陷，還需在今后的實踐中不斷改進(jìn)和完善。