淺談水泥工廠的節(jié)能設(shè)計方案

　　0 前言

　　隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國建材工業(yè)也取得了長足的發(fā)展，不僅產(chǎn)量大幅度上升，而且培養(yǎng)了一批具有世界先進水平的骨干企業(yè)。但是，與世界發(fā)達國家相比，我們的建材工業(yè)總體水平還較落后，進一步加強節(jié)能工作是深入貫徹科學發(fā)展觀、落實節(jié)約資源基本國策、建設(shè)節(jié)約型社會的一項重要措施。水泥工廠是能源消耗大戶但有著巨大的節(jié)能潛力。如何合理利用能源、提高能源利用效率?如何從源頭上杜絕能源的浪費，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益?這些都是水泥工業(yè)企業(yè)面臨的重要問題?，F(xiàn)從電氣自動化專業(yè)的設(shè)計角度，對水泥工廠的節(jié)能方案做簡單闡述，希望能起到拋磚引玉的作用。

　　1 供配電方案

　　供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計首先是應(yīng)根據(jù)負荷容量、供電距離及分布、用電設(shè)備特點等因素合理設(shè)計供配電系統(tǒng)，做到系統(tǒng)盡量簡單可靠，操作方便。變配電所應(yīng)盡量靠近負荷中心，以縮短配電半經(jīng)減少線路損耗。合理選擇變壓器的容量和臺數(shù)，以適應(yīng)由于季節(jié)性造成的負荷變化時能夠靈活投切變壓器，實現(xiàn)經(jīng)濟運行，減少由于輕載運行造成的不必要電能損耗。

　　對于目前的生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)水平，通過經(jīng)濟技術(shù)指標的評比，規(guī)模在5000t／d及以上級別的水泥工廠的配電方案一般為：供電用電方案宜為110 kV電壓等級供電，廠區(qū)內(nèi)用電設(shè)備采用l0kV等級，合理設(shè)置配電站，以減小供電半徑，減少線路損耗；根據(jù)工藝設(shè)備分段，合理配置變壓器，變壓器負荷率宜控制在70％～80％左右。在變壓器的選型時應(yīng)考慮盡可能降低變壓器損耗，包括其空載損耗和負載損耗。其中空載損耗又稱鐵損，它是由鐵芯渦流損耗及漏磁損耗組成，是固定不變的部分，它的大小取決于矽鋼片的性能及鐵芯制造工藝。所以變壓器應(yīng)選用節(jié)能型的。如選擇相對S8系列變壓器的空載損耗下降了15％和25％的S10和S11系列變壓器，這樣無疑會降低運行成本。

　　2  提高系統(tǒng)功率因數(shù)

　　由于系統(tǒng)中的用電設(shè)備如電動機、變壓器、線路、氣體放電燈中的整流器都有電感，會消耗無功功率。其中消耗的無功功率中約70％來源于電動機，20％來源于變壓器，l0％來源于線路。超前的無功功率會使得線路產(chǎn)生損耗，因此適當增加電容補償，改善功率因數(shù)，降低損耗變得尤為必要。

　　因為P=UIcos，在P和U一定時，增大cos則I下降，電壓損失△U=IR下降，繞組與輸電線路功率損耗ΔP=I2·R（R為內(nèi)阻)下降，供電質(zhì)量就會相應(yīng)提高。

　　根據(jù)無功功率的分布，制定相應(yīng)的補償方案會將線路損耗降低。采用并聯(lián)電容器分散平衡補償，即低壓部分的無功功率應(yīng)有低壓電容器補償，高壓部分的無功功率應(yīng)在高壓側(cè)補償；對于基本無功功率的補償應(yīng)設(shè)在變電所，自動補償裝置應(yīng)采用無功功率參數(shù)調(diào)節(jié)方式；對于容量較大的電動機應(yīng)在就地設(shè)置自動補償裝置，通過就地補償裝置，可以降低線路電流，大大降低線路的功率損耗和電壓損失。另外，改善功率因數(shù)，還可以減少電費負擔，穩(wěn)定電壓，提高用電質(zhì)量。

　　3  采用新技術(shù)

　　隨著生產(chǎn)工藝的要求不斷提高，采用變頻調(diào)速的設(shè)備也越來越多，風機和泵類設(shè)備采用變頻器調(diào)速的節(jié)能效果尤其明顯。因風機和泵類等設(shè)備在選型計算時通常都留有一定的富裕量，但在生產(chǎn)過程中，由于各種條件和因素的綜合原因，通常存在電動機的運轉(zhuǎn)負荷率偏低現(xiàn)象。采用變頻的方式，可提高電機在空載時的效率，達到節(jié)能的目的。另外，采用再生制動單元或變頻器間直流母線并聯(lián)可以將電機制動時產(chǎn)生的電能反饋給電網(wǎng)供其他器件使用。

　　綜合分析，采用變頻器可以從以下三個方面實現(xiàn)節(jié)能。

　　(1)在啟動過程中，一般交流電動機的啟動電流為電動機額定電流的6～7倍，而變頻調(diào)速啟動電流則不超過電動機的額定電流，有效地降低了線路損耗。

　　(2)在運行過程中，變頻器可以根據(jù)負載的負載特性變化，進行電動機輸出軸功率的調(diào)整。尤其是轉(zhuǎn)矩按平方降低特性的電動機(如風機和泵類)，與采用常規(guī)的調(diào)節(jié)閥門或擋板來控制風速風量的方式相比，采用變頻器可以節(jié)電20％～50％左右，并且風機所需風量越低，應(yīng)用變頻調(diào)速節(jié)電效果越好。

　　(3)采用變頻器技術(shù)使得功率因數(shù)提高，一般在0.95以上，節(jié)省無功，減輕了變壓器的負擔。

　　本文只是筆者工作中的一點體會和感觸，僅供大家參考。