閆 鵬 趙 震 彭 磊

（滕州中聯(lián)水泥有限公司， 山東 滕州 277500）

改革開(kāi)放的深化以及社會(huì)的發(fā)展能促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大幅度增長(zhǎng)，而經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過(guò)程中卻造成了大量的能源消耗以及環(huán)境的污染，這種發(fā)展形式是不可取的，也是不可持續(xù)的。因此在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)發(fā)展巨大的轉(zhuǎn)變，綠色經(jīng)濟(jì)理念被提出，在工業(yè)生產(chǎn)中也開(kāi)始注重節(jié)能減排。水泥是工業(yè)以及建筑業(yè)發(fā)展中的重要原材料，但是在水泥生產(chǎn)中卻會(huì)造成嚴(yán)重的污染和能源消耗。為了促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提升水泥廠經(jīng)濟(jì)效益，必須要加強(qiáng)對(duì)節(jié)能減排的重視。

1 我國(guó)水泥行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)工業(yè)化發(fā)展步伐的加快，水泥生產(chǎn)技術(shù)的提升，當(dāng)前我國(guó)水泥生產(chǎn)量一直處于國(guó)際的領(lǐng)先地位，特別是近年來(lái)我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，我國(guó)水泥產(chǎn)量更是不斷的攀升。城市化發(fā)展以及基礎(chǔ)建設(shè)投入方面的增大，導(dǎo)致我國(guó)水泥的需求量提升。

我國(guó)在水泥生產(chǎn)中一直采用的都是濕法或者立窯的工藝，雖然經(jīng)過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和研究，近年來(lái)開(kāi)始出現(xiàn)干法生產(chǎn)工藝，并在生產(chǎn)管理、技術(shù)裝備等方面都有所改善，促進(jìn)我國(guó)水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)步[1]。但是大部分水泥的生產(chǎn)方式仍然比較落后。而這些落后的生產(chǎn)方式不僅在效率和質(zhì)量上存在弊端，在耗能上也是新型工藝方式的幾倍。相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，我國(guó)每生產(chǎn) 1噸水泥要比發(fā)達(dá)國(guó)家高出 5度電，如果按照每年產(chǎn)量50萬(wàn)噸計(jì)算，每年一個(gè)水泥廠的耗電量就需要多出250萬(wàn)度。嚴(yán)重的電能浪費(fèi)導(dǎo)致水泥廠的經(jīng)濟(jì)效益降低，同時(shí)對(duì)我國(guó)能源以及環(huán)境也造成嚴(yán)重的影響，因此調(diào)整水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)力，降低能耗成本已經(jīng)成為水泥生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 水泥廠電氣設(shè)計(jì)節(jié)能的措施

2.1 供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了提升供配電系統(tǒng)的節(jié)能效率，在配電站、總將以及電力室等方面的設(shè)計(jì)都需要盡可能的靠近負(fù)荷中心，通過(guò)這種方式減小供電半徑，降低線路損耗。電力室需要結(jié)合車(chē)間的具體負(fù)荷情況，合理選擇變壓器的數(shù)量和容量，使用電高峰和低谷期以及檢修過(guò)程中可以根據(jù)電力的實(shí)際負(fù)荷情況，對(duì)變壓器進(jìn)行靈活的控制和切換，保證經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，降低非必要損耗[2]。此外，分期建設(shè)時(shí)，在對(duì)變壓器數(shù)量和容量選擇過(guò)程中，必須要結(jié)合最終工程的目標(biāo)，并設(shè)定一定的預(yù)留空間。

2.2 變壓器的設(shè)計(jì)

水泥廠中為了降低變壓器的損耗，也需要合理設(shè)計(jì)變壓器。首先從變壓器的耗損計(jì)算方式進(jìn)行分析：ΔPT=P0+β2Pk。其中ΔPT指的是變壓器有功損耗；P0指的是變壓器的空載損耗；β指的是變壓器負(fù)荷率；Pk指的是變壓器的短路損耗；同時(shí)P0是固定的，與變壓器的負(fù)荷沒(méi)有關(guān)系，但是與變壓器的鐵心材料有關(guān)，所以在變壓器選擇的過(guò)程中盡可能選擇一些經(jīng)過(guò)除了的鐵芯材料，或者先進(jìn)工藝技術(shù)的變壓器，比如SCB10,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低鐵芯的漏磁和渦流損耗[3]。Pk主要是變壓器的線損，與負(fù)荷率有關(guān)，同時(shí)也受變壓器繞組電流和電阻的影響，因此在變壓器選擇時(shí)需要選擇一些繞組阻值比較小的變壓器。通過(guò)理論計(jì)算可知，變壓器的負(fù)荷率為 50%時(shí)出現(xiàn)的線損為最小值，但是這時(shí)候的鐵損率卻比較高，綜合考慮變壓器負(fù)荷為75%到85%之間為最合適的情況。

2.3 降低線路耗損

線路損耗主要與導(dǎo)線電流以及線路電阻有關(guān)。具體的關(guān)系為ΔPL=3IL2RL×10-3,其中ΔPL為線路功率損耗，IL為電流，RL為線路電阻，在電阻通電后，如果線路越長(zhǎng)產(chǎn)生的電阻值會(huì)越大。由于水泥廠中應(yīng)用的電氣設(shè)備數(shù)量多，供電線路也比較多，因此造成的電阻損耗量也比較大，因此降低線路的電能損耗尤為重要。水泥廠設(shè)計(jì)中，如果功率超過(guò)200千瓦的電機(jī)容量可以采用10千伏的電機(jī)，通過(guò)這種方式減小線路電流，從而降低線路損耗。對(duì)于某個(gè)設(shè)備的供電線路，由于電流量是固定的，所以為了降低線損，必須要降低線路的電阻。

2.4 提升配電系統(tǒng)功率因數(shù)

功率因數(shù)與線路損耗具有反比例關(guān)系，線路損耗中包括線路傳輸功率中的有功和無(wú)功損耗的總和。在有功功率的傳輸中，能夠滿足用電設(shè)備的正常運(yùn)行，因此功率比較穩(wěn)定。而由于電動(dòng)機(jī)、變壓器或者實(shí)驗(yàn)設(shè)備等具有電感性設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)功電流，由于需要經(jīng)過(guò)高低壓線路的傳輸，從而會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率的損耗。為了有效避免這種情況，首先可以提升用電設(shè)備的功率因數(shù)，采用一些功率因數(shù)高的設(shè)備；其次，通過(guò)靜電電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。電容器的超前無(wú)功電流有利于對(duì)滯后無(wú)功電流的抵消，通過(guò)對(duì)功率因數(shù)的提升，有利于對(duì)整體無(wú)功電流的降低。水泥廠工程設(shè)計(jì)中水泥磨機(jī)、原料磨機(jī)等高壓電動(dòng)裝備可以設(shè)置電容補(bǔ)償裝置，并設(shè)置可以隨意切換的開(kāi)關(guān)，或者在總將10KV的母線上設(shè)置高壓功率因數(shù)補(bǔ)償裝置等，通過(guò)這些方式使系統(tǒng)功率因數(shù)控制在0.92以上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功損耗的降低。

2.5 電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)

通過(guò)電動(dòng)機(jī)的合理設(shè)計(jì)也有利于降低電能的損耗，可以通過(guò)對(duì)功率因數(shù)以及工作效率的提升進(jìn)行。工程設(shè)計(jì)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的選擇可以從高效率方面進(jìn)行考慮，但是從當(dāng)前水泥廠電動(dòng)機(jī)的選擇情況來(lái)看，都是與水暖或者水泥工藝配套的供應(yīng)商進(jìn)行統(tǒng)一供應(yīng)，因此要想從電動(dòng)機(jī)方面著手降低電能損耗，必須要從運(yùn)行方面著手。可以通過(guò)安裝就地電容器補(bǔ)償?shù)姆绞浇档途€損，也可以減少空載率或者輕載率的方式降低電能損耗，或者安裝變頻調(diào)速控制機(jī)，有利于使其在負(fù)載率變化的過(guò)程中能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.6 照明設(shè)計(jì)

照明設(shè)計(jì)方面的節(jié)能指的是，在保證正常作業(yè)視覺(jué)要求的情況下，降低照明系統(tǒng)的電能損失，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的作用。主要采用的措施如下：第一，可以通過(guò)自然光節(jié)約照明光源，在電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中可以通過(guò)與建筑方面的溝通和配合，盡可能的利用自然光為室內(nèi)提供照明，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人工照明電能的節(jié)約；第二，明確規(guī)定各個(gè)場(chǎng)合的照明標(biāo)準(zhǔn)和功率密度等，科學(xué)分配單位面積中的燈具安裝數(shù)量和功率，在能夠滿足照明標(biāo)準(zhǔn)的情況下盡可能降低照明功率。同時(shí)在照明燈具選擇上盡可能選擇熒光燈；在照明系統(tǒng)中使用一些低能耗的光源用電附件，比如電子觸發(fā)器、變壓器等。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水泥廠電氣節(jié)能設(shè)計(jì)直接影響水泥廠的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展，特別是面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的市場(chǎng)形勢(shì)，水泥廠更需要注重電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，降低對(duì)電能的損耗，控制生產(chǎn)成本，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。同時(shí)也為國(guó)家節(jié)約電力能源，為水泥廠的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。