浅议水泥行业电气节能的几项措施
时间：2021-01-10 08:00:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：水泥行业是连续性很强的流程工业，是国家宏观调控的重点耗能大户，也是节能的重点行业。文章主要关阐述了电气自动化技术在现代水泥生产工艺中的应用，并从供配电、用电设备和用电管理等多个角度探究水泥行业电气节能的措施，力求在较短的时间内推进水泥行业节能降耗工作再上新台阶。
关键词：水泥行业；电气自动化；用电管理；节能降耗；可持续发展
中图分类号：TU852 文献标识码：A 文章编号：1009-2374(2011)01-0084-02
由于城市建设、房地产、重点工程项目的需求，我国水泥工业取得了长足的发展，2010年全国水泥总产量达到了创纪录的12.5亿吨。然而在我国的水泥企业中。普遍存在着太型用电设备耗能高且利用率低的问题，在运行中造成极大的电能浪费。据相关部门统计，目前我国生产每吨水泥需100～110kWh，比国际先进水平高大约30％，如按年产10亿吨水泥，相当于多用了几百亿度电。节能降耗、建设资源节约型社会是我国实现可持续发展的必然选择。水泥工业作为高耗能产业，是国家宏观调控的重点，毫无疑问成为节能降耗的排头兵。信息化时代的节能降耗已不是简单意义的节约和少用能源，而是要靠使用先进科学技术提高能源的利用效率。水泥生产企业必须应用以电气自动化为代表的高新技术改造传统产业，以保证产品的质量、成本和数量的优势。据资料介绍：北京水泥厂在生料输送上原采用气力输送，后改为电气自动提升机输送，从原来约5.5kWh／t电耗降到约2.1 kWn／t；水泥磨和原料磨用自动控制的立磨替代球磨，电耗从约34kWh／t降到约16.5kwh／t。另外窑尾预热器中每级旋风筒和分解炉的电气自动化设计水平，也直接影响着压力损失和传热效果，决定着系统的热耗和电耗。通过具体分析，在水泥生产线电气自动化控制的条件下，电能浪费一是系统功率因数偏低，二是电能利用率偏低。因此，我们可以在供配电、用电设备和用电管理等方面实施革新，有效降低水泥生产系统的电耗。
1 供配电系统的节能
水泥厂电气自动化装置的供配电系统是指从国家电网将高压引人总降压变电站到各用电设备间的全部线路、变压器、开关、控制和保护装置等设备，要设法降低供配电的线路与变压器的损耗是其节能的主要措施。
(1) 合理选择供配电电压。供电电压的选择应根据用电容量和供电距离并考虑当地电网现状、用户的用电负荷性质及未来发展规划等因素综合而定。在额定电压允许情况下，提高引人的高压电压等级，是降低线损率的有效措施，一般在35kV及以上供电电网中，每提高运行电压1％，可降损1.2％。如果直接用110kV或220kV引入总降压变电站，取消35kV，既可提高输送容量，又可大大降低线损率。对于配电网，供电电压等级越高，线损也越低，而线损是随电压平方成反比而下降。
(2) 选用节能型变压器，合理选择变压器的容量。一般水泥厂每个电力室都设置若干台变压器，在传递功率过程中不可避免要产生空载损耗和负载损耗。在确保安全、可靠运行前提下，选用损耗低的节能型变压器尤为重要。比如S9系列节能变压器，其损耗值与普通的s7系列相比，空载损耗可降低10％，负载损耗可降低12％。合理选择变压器的容量，使变压器的负荷率最佳，也是降低损耗，提高运行效率的有效方法。一般认为配电变压器负荷率为额定容量的70％～80％较合适。
(3) 采用节能型无功补偿装置。功率因数的高低对水泥电气自动化设备节能降耗来说其重要性不言而喻。为改善电网电压质量，电力部门对水泥厂总降压变电站功率因数有总体要求，目前大多数水泥厂的无功补偿设备做到了分级补偿和集中补偿，但分散就地补偿还不够。采用节能型无功补偿装置提供必要的无功功率，可以提高供电系统各相关部分的功率因数和供电品质。如sVc型无功补偿装置，可根据实际需要自动投八等量或不等量电容，实现三相对称或不对称补偿功能，以充分利用变、配、用电设备的容量，增加其输电能力，减少功率损耗和电能损耗，达到节约电能、提高供电质量和提高设备利用率的目的。
2 用电环节的节能
因为水泥企业电动机的装机容量占全厂电气设备总装机容量90％以上，所以水泥电气自动化设备的用电环节实施节能降耗，主要是电动机系统的节能降耗。电动机系统包括电动机本体和电动机传动系统，如风机、水泵类变频调速系统、大型磨机的双传动系统等。此外，水泥厂的照明也占有一定负荷。
(1) 选用高效节能型电动机。高效节能型电动机(如YX、Y2-E系列)与普通电动机(如Y系列和Y2系列)相比，优化了总体设计，选用了高质量的铜绕组和硅钢片，损耗可降低20％~30％，效率提高1％～3％：据统计某水泥厂装机2万kW电动机，改用平均效率提高2％的节能型高效电动机，年平均运行时间5000小时计，年节电可达200万度。
(2) 推广使用大功率高压变频器。水泥生产企业电气自动化系统中有大量的风机、水泵等大动力设备一直在工频状态下运行，这样就需要利用闸阀控制风量、流量。由于风机和水泵是属于平方率负载，如使用大功率高压变频器，变频调节后通过改变电机的转速(改变电机的输出功率)来调节风量、流量，就可以把消耗在档板和阀门上的能量节省下来，节能效果非常明显。
(3) 应用节能型照明系统。水泥生产企业的照明用电约占用总电量的5％，应用节能型照明系统，也可节约大量电能。在照明设计上不仅要掌握照明设计的理论，还要了解国内外有关照明技术的新动态。在照明电器选择上尽量减少白炽灯的使用量，推广使用细管荧光灯和紧凑型荧光灯，逐步减少高压汞灯的使用量，特别是减少自镇流高压汞灯；积极推广高压钠灯、金属卤化物灯和节能灯。
3 以先进的用电管理节能
在电气自动化运行的水泥生产企业中，运用先进的用电管理策略，通过合理的运行管理和方式，调控电气系统的经济运行是降低系统损耗和节能的有效途径。
(1) 采用智能监控仪表和最优化控制软件。水泥生产企业电气控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术。由此技术发展而来的过程自动化系统应该采用智能监控仪表和最优化控制软件实现全集成能源管理，形成主流程和所有辅助流程全覆盖自动监控。比如要实现水泥熟料生产线监控一体化，一个典型的5000～5500t/d的单条水泥生产需检测的物理参数约为500-6Do个，需监控报警的点约为1000个，必须通过控制软件操控计算机控制系统的智能--监控仪表及时地监视，并实时调整工艺参数的扰动，特别处理好物料流、气流以及原料和燃料流的实时工况和协调关系，方能优化生产过程，使过程的能耗最低。
(2) 调整系统总体负荷平衡。电气用电系统负荷应做到总体和分级的逐级平衡，当总变压器的三相负荷不平衡时，有的相电流较小，有的相电流接近甚至超过额定电流，不仅影响变压器的安全经济运行，而且造成有功率的损失，必须通过严密测算，合理调度调配水泥生产过程和流程，力求三相负荷总体均衡，实现变压器三相电流的平衡。
(3)合理使用峰谷电力资源。电力行业用山峰和山谷来形象比喻用电负荷特性的变化值。通常白天8：00～22：00的用电为高峰用电，深夜22：00至次日8：00的用电为低谷用电。为缓解高峰电力供需缺口，提高负荷率(平均负荷与最大负荷之比)，促进电力资源的优化配置，电力部门实行峰谷不同电价，一般峰时电价是谷时电价的2-3倍。为此，水泥生产企业应合理安排用电时间，充分利用低谷电量进行生产，比如将耗电量大的水泥磨系统生产尽量安排在谷时，这样可以有效利用经济杠杆节省大量的用电成本。
在当前国内外能源供需矛盾日益突出的情况下，党中央提出社会可持续发展和建设资源节约型社会的新理念。耗能大户的水泥行业面临宏观调控，也面临GDP能耗降低20％的硬指标。水泥行业降低能耗有多种措施，但效果最佳的是以自动化为代表的现代高新技术。只要我们沿着这一方向不懈努力，相信在不久的将来，中国不仅是水泥产量世界第一，单位能耗是世界最低的，综合利用也将是世界最好的。
参考文献
[1]张卫民.水泥行业的电气节能[J].水泥技术.2008，(I).
[2]俞为民，刘春华，彭学平.水泥工厂节能技术和设计方案[J]水泥技术.2008，(2).
[3]王栋，变颊节能技术应用分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009.(10)
[4]王晓歌，节能技术在工厂电气技术中的应用[J].科技创新导报.20lO(23)
