技术 | 水泥厂电气设计节能措施分析

前言

改革开放的深化以及社会的发展能促进国民经济的大幅度增长，而经济快速发展的过程中却造成了大量的能源消耗以及环境的污染，这种发展形式是不可取的，也是不可持续的。因此在可持续发展战略下，我国的经济发展形势发展巨大的转变，绿色经济理念被提出，在工业生产中也开始注重节能减排。水泥是工业以及建筑业发展中的重要原材料，但是在水泥生产中却会造成严重的污染和能源消耗。为了促进水泥产业结构的优化，提升水泥厂经济效益，必须要加强对节能减排的重视。

随着我国工业化发展步伐的加快，水泥生产技术的提升，当前我国水泥生产量一直处于国际的领先地位，特别是近年来我国基础建设的发展以及产业的升级，我国水泥产量更是不断的攀升。城市化发展以及基础建设投入方面的增大，导致我国水泥的需求量提升。

我国在水泥生产中一直采用的都是湿法或者立窑的工艺，虽然经过不断的学习和研究，近年来开始出现干法生产工艺，并在生产管理、技术装备等方面都有所改善，促进我国水泥工业结构的进步。但是大部分水泥的生产方式仍然比较落后。而这些落后的生产方式不仅在效率和质量上存在弊端，在耗能上也是新型工艺方式的几倍。相对于发达国家来说，我国每生产1吨水泥要比发达国家高出5度电，如果按照每年产量50万吨计算，每年一个水泥厂的耗电量就需要多出250万度。严重的电能浪费导致水泥厂的经济效益降低，同时对我国能源以及环境也造成严重的影响，因此调整水泥产业结构，提高生产力，降低能耗成本已经成为水泥生产企业发展中的关键问题。

2.1 供配电系统的设计

为了提升供配电系统的节能效率，在配电站、总将以及电力室等方面的设计都需要尽可能的靠近负荷中心，通过这种方式减小供电半径，降低线路损耗。电力室需要结合车间的具体负荷情况，合理选择变压器的数量和容量，使用电高峰和低谷期以及检修过程中可以根据电力的实际负荷情况，对变压器进行灵活的控制和切换，保证经济的运行，降低非必要损耗。此外，分期建设时，在对变压器数量和容量选择过程中，必须要结合最终工程的目标，并设定一定的预留空间。

2.2 变压器的设计

水泥厂中为了降低变压器的损耗，也需要合理设计变压器。首先从变压器的耗损计算方式进行分析：ΔPT=P0+β2Pk。其中ΔPT指的是变压器有功损耗；P0指的是变压器的空载损耗；β指的是变压器负荷率；Pk指的是变压器的短路损耗；同时P0是固定的，与变压器的负荷没有关系，但是与变压器的铁心材料有关，所以在变压器选择的过程中尽可能选择一些经过除了的铁芯材料，或者先进工艺技术的变压器，比如SCB10,进而实现降低铁芯的漏磁和涡流损耗。Pk主要是变压器的线损，与负荷率有关，同时也受变压器绕组电流和电阻的影响，因此在变压器选择时需要选择一些绕组阻值比较小的变压器。通过理论计算可知，变压器的负荷率为50%时出现的线损为最小值，但是这时候的铁损率却比较高，综合考虑变压器负荷为75%到85%之间为最合适的情况。

2.3 降低线路耗损

线路损耗主要与导线电流以及线路电阻有关。具体的关系为ΔPL=3IL2RL×10-3,其中ΔPL为线路功率损耗，IL为电流，RL为线路电阻，在电阻通电后，如果线路越长产生的电阻值会越大。由于水泥厂中应用的电气设备数量多，供电线路也比较多，因此造成的电阻损耗量也比较大，因此降低线路的电能损耗尤为重要。水泥厂设计中，如果功率超过200千瓦的电机容量可以采用10千伏的电机，通过这种方式减小线路电流，从而降低线路损耗。对于某个设备的供电线路，由于电流量是固定的，所以为了降低线损，必须要降低线路的电阻。

2.4 提升配电系统功率因数

功率因数与线路损耗具有反比例关系，线路损耗中包括线路传输功率中的有功和无功损耗的总和。在有功功率的传输中，能够满足用电设备的正常运行，因此功率比较稳定。而由于电动机、变压器或者实验设备等具有电感性设备产生的无功电流，由于需要经过高低压线路的传输，从而会产生无功功率的损耗。为了有效避免这种情况，首先可以提升用电设备的功率因数，采用一些功率因数高的设备；其次，通过静电电容器进行无功补偿。电容器的超前无功电流有利于对滞后无功电流的抵消，通过对功率因数的提升，有利于对整体无功电流的降低。水泥厂工程设计中水泥磨机、原料磨机等高压电动装备可以设置电容补偿装置，并设置可以随意切换的开关，或者在总将10KV的母线上设置高压功率因数补偿装置等，通过这些方式使系统功率因数控制在0.92以上，从而实现对无功损耗的降低。

2.5 电动机的设计

通过电动机的合理设计也有利于降低电能的损耗，可以通过对功率因数以及工作效率的提升进行。工程设计过程中电动机的选择可以从高效率方面进行考虑，但是从当前水泥厂电动机的选择情况来看，都是与水暖或者水泥工艺配套的供应商进行统一供应，因此要想从电动机方面着手降低电能损耗，必须要从运行方面着手。可以通过安装就地电容器补偿的方式降低线损，也可以减少空载率或者轻载率的方式降低电能损耗，或者安装变频调速控制机，有利于使其在负载率变化的过程中能够进行自动调节。

2.6 照明设计

照明设计方面的节能指的是，在保证正常作业视觉要求的情况下，降低照明系统的电能损失，从而实现节约电能的作用。主要采用的措施如下：第一，可以通过自然光节约照明光源，在电气设计过程中可以通过与建筑方面的沟通和配合，尽可能的利用自然光为室内提供照明，从而实现对人工照明电能的节约；第二，明确规定各个场合的照明标准和功率密度等，科学分配单位面积中的灯具安装数量和功率，在能够满足照明标准的情况下尽可能降低照明功率。同时在照明灯具选择上尽可能选择荧光灯；在照明系统中使用一些低能耗的光源用电附件，比如电子触发器、变压器等。

综上所述，水泥厂电气节能设计直接影响水泥厂的经济效益和可持续发展，特别是面对竞争如此激烈的市场形势，水泥厂更需要注重电气节能设计，降低对电能的损耗，控制生产成本，提升市场竞争中的价格优势。同时也为国家节约电力能源，为水泥厂的可持续发展奠定基础。

作者：闫鹏，赵震，彭磊

来源：《滕州中联水泥有限公司》

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