郜瑤瑤 劉 龍 劉書德 靳陽陽 胡肖芬 魏閃閃 肖 凱 孫興凱

洛陽理工學(xué)院（471023）

0 引言

自2010年起,我國陸續(xù)關(guān)閉了一些高耗能且污染嚴(yán)重的水泥企業(yè),并建立了數(shù)條能源利用率高、擁有廢熱回收發(fā)電設(shè)備的水泥生產(chǎn)線。然而在水泥生產(chǎn)過程中,物料輸送、鼓風(fēng)和排風(fēng)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)都會消耗大量的電能，并有大量的能量被浪費。如果增加適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，便可節(jié)約大量的電能。水泥窯生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的煙氣余熱,還可以利用其產(chǎn)生的高溫高壓、中壓或次中壓中溫蒸汽,發(fā)電供水泥企業(yè)生產(chǎn)使用。

1 水泥企業(yè)的電耗情況

水泥行業(yè)是我國的主要耗電行業(yè)之一,其耗電量居建材企業(yè)系統(tǒng)之首。僅在2010年河南省51家重點用能水泥企業(yè)生產(chǎn)水泥年耗電68.552億千瓦時[1]。在2006～2010年期間河南省水泥工業(yè)單位產(chǎn)品電能消耗指標(biāo)如圖1和圖2所示。我們可知河南省近幾年噸熟料綜合電耗呈下降趨勢且河南省近幾年噸水泥綜合電耗下降緩慢。

圖1 噸熟料綜合電耗

圖2 噸水泥綜合電耗

由此，可以看出我國水泥企業(yè)在節(jié)電方面已經(jīng)有了逐步改善，但是對于很多中小型甚至某些大型水泥企業(yè)來說資源浪費現(xiàn)象依然非常嚴(yán)重。相對于國外先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)而言，我國的能源利用率依然有很大的提升空間，節(jié)能對于水泥企業(yè)來說依然是一個刻不容緩需要解決的問題。

2 水泥企業(yè)節(jié)電降耗的建議和措施

2.1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能[2]

1）簡化電壓等級,配電電壓直接引入負(fù)荷中心。由于線路輸送相同的功率或容量，流過較高電壓等級線路的電流較小,從而功率損耗和電能損耗較??；2）根據(jù)負(fù)荷情況，綜合考慮投資和年運(yùn)行費用，選取容量與電力負(fù)荷相適應(yīng)的節(jié)能型變壓器，實行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，提高變壓器運(yùn)行效率；還可通過降低輸電線路上的損耗、提高功率因數(shù)、平衡三相負(fù)荷以及抑制諧波危害來減少電網(wǎng)中的能量損耗；3）可以在電網(wǎng)中采用無功補(bǔ)償?shù)姆绞絒3]:①在變電所母線集中安裝并聯(lián)電容器組；②在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容器組；③在配電變壓器低壓側(cè)和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器；④在單臺電動機(jī)處安裝并聯(lián)電容器等。采用無功補(bǔ)償來減小功率因數(shù)，降低無功功率。

2.2 電動機(jī)的節(jié)能

水泥企業(yè)中電動機(jī)的裝機(jī)容量占全廠總裝機(jī)容量的90%以上，所以我們先考慮電動機(jī)的節(jié)能措施。水泥企業(yè)使用的電動機(jī)一般的平均功率因數(shù)在0.85左右，若利用并聯(lián)電容、同步調(diào)相機(jī)等容性設(shè)備將功率因數(shù)提高到0.95以上的話，會減少20%的有功損失，若提高到1的話更是會減少28%的有功損失。而直接選用技術(shù)先進(jìn)的高效率電動機(jī)，能將效率提高2%～3%，損耗可下降20%。對于2萬千瓦的電動機(jī),如改用平均效率提高1%的節(jié)能型高效電動機(jī)，年平均運(yùn)行時間按5000h計，年節(jié)電可達(dá)100萬度。另外，可以適當(dāng)?shù)牟捎镁偷匮a(bǔ)償，降低電動機(jī)的功率因數(shù)。

2.3 交流變頻系統(tǒng)節(jié)能[4]

一條新型干法生產(chǎn)線風(fēng)機(jī)的耗電量約占整個廠用電量的30%。由于風(fēng)機(jī)和水泵是發(fā)球平方率負(fù)載，如換成交流調(diào)速系統(tǒng)，把水泵在擋板和閥門上的能量節(jié)省下來，節(jié)能效果是很可觀的。又由于控制要求不高，只要選型正確，各類變頻器都可用于泵類和風(fēng)機(jī)中。

2.4 合理利用峰谷電力資源

在國外,在用電高峰功率因數(shù)一般在0.95以上，而在用電低谷會高達(dá)1。而且電業(yè)部門還會根據(jù)平均功率因數(shù)的高低進(jìn)行獎賞和處罰，用電高低谷的電費也是不同的，有些地區(qū)高峰的電費比低谷高出了三倍。所以高的平均功率因數(shù)不但節(jié)能，而且會為企業(yè)節(jié)省更多的資金。

2.5 選用節(jié)能型的照明設(shè)備

企業(yè)中照明等輔助設(shè)施耗電也是極多的，照明可以采用節(jié)能燈，其耗電費比白熾燈要少20%[5]。

2.6 水泥生產(chǎn)的余熱發(fā)電[6]

水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的熱量，在降低水泥熟料燒成熱耗和水泥綜合電耗的同時，充分利用水泥生產(chǎn)中的中、低溫廢氣余熱發(fā)電，逐步最大限度地滿足自身用電需要，減少外供電量，節(jié)約成本，是世界水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢。

純中低溫余熱發(fā)電是余熱發(fā)電的一種方法。它利用新型干法水泥生產(chǎn)線窯尾余熱排出的廢氣設(shè)置窯尾余熱鍋爐，窯頭熟料冷卻機(jī)排出的廢氣設(shè)置窯頭余熱鍋爐，這些余熱鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽供汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，以達(dá)到綜合利用、節(jié)能環(huán)保的目的。純中低溫余熱發(fā)電是通過利用窯頭窯尾排放廢氣余熱發(fā)電，無需消耗燃料，而且在預(yù)分解窯系統(tǒng)上加設(shè)純中低溫余熱發(fā)電，能將水泥生產(chǎn)的綜合熱利用率從60%左右提高到90%以上。

3 結(jié)語

綜上所述，要提高水泥行業(yè)的能源利用率有著很多方法，我們可以從供配電系統(tǒng)、電動機(jī)、交流變頻系統(tǒng)、照明設(shè)備和純中低溫余熱發(fā)電等方面著手，以達(dá)到節(jié)能、降耗、節(jié)約資源的目的。雖然可能前期投入比較高，但其能源利用率高，一般情況下企業(yè)在兩到三年內(nèi)就能收回成本。

當(dāng)前，水泥工業(yè)的中心課題仍然是能源、資源和環(huán)境保護(hù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和企業(yè)管理的日益完善，相信水泥工業(yè)一定會在節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的道路上做出更大的貢獻(xiàn)。我國也早已提出發(fā)展資源節(jié)約型環(huán)境友好型社會，作為耗電大戶的水泥行業(yè)，節(jié)能不但是自身企業(yè)發(fā)展的必要趨勢，更是社會發(fā)展的要求。

[1]前瞻網(wǎng).河南省建材工業(yè)節(jié)能“十二五”專項規(guī)劃[EB/OL].http：//www.qianzhan.com/regieconomy/detail/198/20120228-620f5eb4e263dba0.html?2012,2,28.

[2]陸紅.淺談供配電系統(tǒng)節(jié)能降耗措施[J].安徽科技,2010(06):50～51.

[3]賴光澤.電網(wǎng)無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益的探討[J].廣東科技,2008(12):157.

[4]張衛(wèi)民.水泥行業(yè)的電氣節(jié)能[J].水泥技術(shù),2008(01):73～75.

[5]李繼德.企業(yè)節(jié)電技術(shù)措施、方法分析[J].黑龍江科技信息,2010(09):131.

[6]陳濤,曹華.水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及其效益分析[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報,2005(02):1～10.

獲獎項目:2012年洛陽理工學(xué)院第五屆 “挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽榮獲特等獎項目