水泥行業(yè)的電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

　　節(jié)約能源是我國(guó)的基本國(guó)策，國(guó)家制定了“節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃”，為落實(shí)此規(guī)劃目標(biāo)，國(guó)家發(fā)改委最近啟動(dòng)了十大重點(diǎn)節(jié)能工程，節(jié)能工程包括節(jié)約和替代石油、燃煤工業(yè)（窯爐）改造、區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱余壓利用、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化、建筑節(jié)能、綠色照明、政府機(jī)構(gòu)節(jié)能及節(jié)能監(jiān)測(cè)和技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)工程等。作為耗能大戶的水泥行業(yè)是國(guó)家宏觀調(diào)控的重點(diǎn)，也是節(jié)能的重點(diǎn)行業(yè)，在“十一五”期間國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能工程中和水泥行業(yè)有關(guān)的有：燃煤工業(yè)（窯爐）改造、余熱余壓利用、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化等項(xiàng)，通過(guò)實(shí)施專項(xiàng)規(guī)劃，水泥單位產(chǎn)量綜合能耗要求下降20%，生產(chǎn)每噸水泥電耗控制在100kWh內(nèi)，如按我國(guó)水泥年產(chǎn)12億噸計(jì)算，達(dá)到節(jié)能指標(biāo)，則每年可節(jié)約百萬(wàn)噸煤，節(jié)電百億kWh，并且可使廢氣排放量降低，有利于保護(hù)環(huán)境，同時(shí)也降低了企業(yè)成本。電能是各種能源中最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用、清潔方便，且容易傳輸、控制和轉(zhuǎn)換的能源，電氣節(jié)能技術(shù)推廣將有助于減少一次能源的消耗和環(huán)境污染。水泥廠電氣節(jié)能就是要從電網(wǎng)開始，在供、配、用電的各環(huán)節(jié)上挖掘節(jié)電的潛力。其中線路和變壓器的節(jié)能，盡量降低供電系統(tǒng)的損耗；電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能，采用高效的傳動(dòng)系統(tǒng)，提高電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的效率；大力推廣“綠色照明工程”，使用高效節(jié)能電光源；低溫廢氣的余熱綜合利用，實(shí)現(xiàn)純低溫余熱發(fā)電和供熱工程；在運(yùn)行過(guò)程中，還要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)實(shí)施管理技術(shù)上的節(jié)能。 

　　如：一條5000t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線，主要用電包括石灰石礦山，皮帶機(jī)運(yùn)輸機(jī)械，一直到水泥散裝發(fā)運(yùn)的主要生產(chǎn)流程，及空壓機(jī)、水泵站、水處理、機(jī)電維修等輔助流程。據(jù)常州某5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線統(tǒng)計(jì)：整條生產(chǎn)線總裝機(jī)38000kW，設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷約26000kW，如功率因數(shù)以0.92計(jì)算，容量則約28000kVA，為此水泥廠必須設(shè)置總降壓變電站，選用一臺(tái)容量為35000kVA主變壓器，如雙電源進(jìn)線，則需兩臺(tái)16000kVA變壓器。由于每條水泥熟料生產(chǎn)線接入的電網(wǎng)和工藝狀況不同，上述數(shù)據(jù)和配置則是其中一例。另?yè)?jù)綜合信息，一條5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線共有電機(jī)約700臺(tái)左右，雙向運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)約為15臺(tái)，閥門數(shù)量約為80個(gè)，其中電動(dòng)控制閥門為70臺(tái)左右，還有其他用電設(shè)備約300臺(tái)組。由總降壓變電站接入的電能，必須經(jīng)由若干個(gè)開關(guān)站點(diǎn)和馬達(dá)控制中心組成的供配電系統(tǒng)才能輸送到各用電設(shè)備。本文將從水泥生產(chǎn)線供、配、用的各環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)述水泥廠電氣節(jié)能的可行性及相應(yīng)措施。 

　　供配電系統(tǒng)的節(jié)能 

　　一個(gè)大型水泥企業(yè)的供配電系統(tǒng)，是指從國(guó)家電網(wǎng)將高壓電引入總降壓變電站到各用電設(shè)備間的全部線路，包括變壓器、開關(guān)、控制和保護(hù)裝置等設(shè)備，要設(shè)法降低供配電的線路與變壓器的損耗是其節(jié)能的主要措施。 

　　1.采用節(jié)能型的供配電設(shè)備 

　�、俸侠磉x擇供配電電壓。在額定電壓允許情況下，提高引入的高壓電電壓等級(jí)，是降低線損率的有效措施，一般在35kV及以上供電電網(wǎng)中，每提高運(yùn)行電壓1%，可降損1.2%，5000t/d干法水泥生產(chǎn)線應(yīng)直接用110kV或220kV引入總降壓變電站，它既可提高輸送容量，又可大大降低線損率。對(duì)于配電網(wǎng)，供電電壓等級(jí)越高，線損就越低，而線損是隨電壓平方成反比而下降，目前有些新建的水泥廠已將供電電壓升為10kV，將傳統(tǒng)的6kV提升了一級(jí)，一次性投資可能稍有增加，但運(yùn)行成本將降低。 

　�、谶x用節(jié)能型變壓器，合理選擇變壓器的容量。水泥企業(yè)每個(gè)電力室設(shè)置變壓器若干臺(tái)，在傳遞功率過(guò)程中要產(chǎn)生損耗，分別為空載損耗和負(fù)載損耗，在確保變壓器安全和可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，要選用損耗低的變壓器。我國(guó)節(jié)能型變壓器在質(zhì)量方面已達(dá)到較高水平，目前新建的水泥廠大多選用了S9系列節(jié)能變壓器，其損耗值與S7系列相比，空載損耗可降低10%，負(fù)載損耗可降低10%，另外，新型低損耗產(chǎn)品S11型卷鐵心變壓器及非晶合金鐵心變壓器都已進(jìn)入市場(chǎng)，但價(jià)格還偏高，今后將逐步推廣。 

　　③采用節(jié)能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)功分散和就地補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗。為改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量，電力部門對(duì)水泥企業(yè)總降壓變電站功率因數(shù)有總體要求，目前大多數(shù)水泥廠的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備做到了分級(jí)補(bǔ)償和集中補(bǔ)償，但分散就地補(bǔ)償還不夠，如有些負(fù)荷波動(dòng)較大的用電設(shè)備未裝就地補(bǔ)償裝置。 

　　現(xiàn)在新型的節(jié)能型無(wú)功補(bǔ)償裝置已開始應(yīng)用，如SVC型無(wú)功補(bǔ)償裝置，它可根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)投入等量或不等量電容，實(shí)現(xiàn)三相對(duì)稱或不對(duì)稱補(bǔ)償功能，另外它帶有RC吸收回路，能濾除高次諧波。 

　　2.運(yùn)行管理的電氣節(jié)能 

　　對(duì)已投入運(yùn)行的水泥企業(yè)，供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是降低系統(tǒng)損耗和節(jié)能的有效途徑，通過(guò)合理的運(yùn)行管理方式使電網(wǎng)的損耗降為最低。 

　�、僬{(diào)整系統(tǒng)總體負(fù)荷平衡，配電系統(tǒng)負(fù)荷應(yīng)做到總體和分級(jí)的逐級(jí)平衡。變壓器的三相負(fù)荷不平衡時(shí)，特別是低壓網(wǎng)絡(luò)，有的相電流較小，有的相電流接近甚至超過(guò)額定電流，這是三相電流不平衡，在這種情況下，不僅影響變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且造成有功功率的損失，必須定期進(jìn)行三相負(fù)荷測(cè)定和調(diào)整，力求變壓器三相電流的平衡。在高壓系統(tǒng)中，如輥壓機(jī)系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大，易引起三相電流的不平衡，建議裝配無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。 

　�、跍p少空載損耗，對(duì)暫不用供電回路，應(yīng)及時(shí)斷開電源線路，以減少線路上的空載運(yùn)行損耗，一般可達(dá)3%~5%。 

　�、蹖�(shí)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度，提高變壓器運(yùn)行效率。變壓器消耗的無(wú)功功率一般約為其額定容量的10%~15%，它的空載無(wú)功功率約為滿載時(shí)的1/3，為改善水泥廠的功率因數(shù)，應(yīng)使變壓器的負(fù)荷率最佳，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度。 

　�、軐�(shí)現(xiàn)全集成能源管理，近年來(lái)電力行業(yè)各級(jí)調(diào)度都采用了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，它就要求各級(jí)變電站具備相應(yīng)的系統(tǒng)與之配套，