基于电气自动化理念的水泥厂节能环保生产新模式

摘要：节约能源是我国的基本国策，水泥本身是一种高能源消耗材料，限制了其使用和生产。水泥产业迫切需要通过各种途径降低能耗，以获得更佳的经济效益、社会效益和更高的劳动生产率。

关键词：电气自动化；水泥工艺；节电；损耗；经济性

传统的水泥行业是重污染行业之一，水泥生产过程造成对环境的严重污染及能源的大量消耗。随着社会对环境及能源的重视，现代工业对水泥行业提出了全新的要求。水泥厂是能源消耗的大户，相应地是其具有巨大的节能潜力。如何合理利用能源，提高能源利用效率，如何从源头上杜绝能源的浪费，提高企业的经济效益，这都是水泥企业面临的重要问题。水泥厂电气专业将节能环保的理念融入到了水泥设计及生产过程中。现分几个方面着重说明一下电气专业是如何实现节能环保的。

1.合理使用仪表等检测手段，达到有效监测的效果

优化检测手段，合理的选择仪表测量点，将其布置在气流平稳处，从而提高检测精度，最终实现工艺测量的准确性。对提高生产能力、降低生产成本都起到至关重要的作用。如预热器各级旋风筒及分解炉等温度及压力测量点的设置，使工艺操作更加有据可循。

水泥回转窑窑尾是水泥生产环节中粉尘排放量最大的排放点，窑外分解窑尾烟尘浓度为60g/m3～80g/m3，这一环节的污染物成分复杂，除粉尘、烟尘外，还有二氧化硫、氮氧化物、氟化物等有害气体。在排气烟囱高度的1/3到2/3之间安装粉尘浓度检测仪表，对粉尘排放的成分进行有效的监测，从而减少对大气环境的污染。除此之外，窑头及煤磨烟气排放烟囱处都安置粉尘浓度计，对排放气体进行监测，对环境保护起到良好的作用。

2.采用先进的电气传动技术，代替传统方式

在水泥生产成本中，电动机的电耗占总成本的较大的比重。因此，做好电动机的降耗增效工作就显得极为重要。我们从电动机的选型、调速方式、启动装置等方面入手，在每个环节展开严谨细致的工作，促进企业节能降耗。传统的调速采用晶闸管串级调速、直流调速、电磁滑差调速、液力耦合器调速和异步电动机的变极调速，这些调速方法存在传动效率低，维护困难等缺点。而采用变频调速，其拥有结构简单，稳定可靠，调速精度高，启动转矩大，调速范围广等优点。生产中，风机p水泵等常用阀门、挡板等进行节流调节，这样管路损耗较大，同时电机仍旧以额定速度运行，从而能量消耗较大。如果用变频器对风机p泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板开到最大，管路损耗降到最小，能耗将大大减少。多传动变频器使用公共的整流单元，多个逆变器的工作方式，降低了建设成本，也减小了设备的占地面积，其维护成本也有大幅度的降低。而且，使用变频器控制，电机在低于额定转速的状态下运行，减少了噪声对环境的污染。另外，当采用变频调速时，由于变频装置内的直流电抗器能很好的改善功率因数，也可以为电网节约容量。变频调速的节电方法是改变用电频率来调节电机速度从而满足负载要求，达到节电效果。在电压电流都不改变的情况下，节电量与用电量成正比。其性能特点是：可直接使设备平滑启动，具有自动转矩补偿功能，调速范围大，调速比一般可达10：1至5：1.4，调速平滑性好。无极调速根据电机负载情况，节电率可达20%～50%。变频器在水泥厂的应用还不止这些，如板喂机、皮带秤、篦冷机风机等需交流调速的设备都可以采用变频器控制。

3.使用节能降耗的设备

3.1降低变压器的电能损耗

专业自身实现节能降耗，使用节能降耗的设备。大型水泥生产线中变压器容量大、数量多，因此变压器的损耗是一个不可忽视的因素，而设计阶段变压器的选择对以后变压器的运行效率和经济性有着决定性的作用。在做用电负荷计算时，应尽量核算准确，使变压器负荷率在75%～85%之间，这是变压器最合理的运行区间，其能够运行在最佳状态。反之，变压器负荷率低于60%或者接近满负荷运转，都是不经济不合理的。将传统变压器更换成新型节能S9型变压器，减少空载时铁损，漏磁损耗，激磁电流产生的铁损和负载时由负载电流在变压器线圈电阻上产生的损耗（其大小与负载电流的平方成正比）。它在降低空载损耗的主要方法下改进变压器的设计和制造工艺，采用质量更好的铁芯材料（低损耗硅钢片）与S7系列相比，其空载损耗比S7下降10%以上，负载损耗下降20%以上。

3.2选用高效的电机

水泥厂运行时的电能消耗成本约占整个运行成本的1/3，所以着眼于降低用电量是降低整个水泥生产成本的非常重要的环节。而用电负荷中，电机负荷占到总负荷至少80%以上。在选择电动机时，除了满足拖动功能外，还应考虑经济运行性能。对于年运行时间大于3000h，负载率大于50%的场合，选择YX系列高效率的三相异步电动机，与Y系列电动机相比，其效率平均高3%，损耗降低20%～30%。

3.3合理选用电动机的额定容量

国家规定三相异步电动机负载率在70%～100%之间为经济运行区，若电动机容量选得过大，虽然能保证设备的正常运行，但不仅增加了投资，而且它的效率和功率因数也都较低，造成电力的浪费。因此考虑到既能满足水泥厂设备运行需要，又能使其尽可能地提高效率，水泥企业一般负载率保持在60%～l00%较为理想。对于负载率小于40%的三角形接法电动机将其改为星型接法，以提高其效率。

3.4 线路降低损耗，根据负载电流，选用最经济的输电线路线径。更换不安全，不经济、绝缘老化的线路，尤其是铝芯电缆，一般使用8年以上都要求更换。

其他设备如节能照明灯具的使用，大型电收尘器的应用，更加直接的减少水泥厂粉尘的排放。总之，从以上几个方面考虑，电气专业为水泥厂节能减排工作做出一定的贡献。

参考文献：

[1]李海涛主编.新型干法水泥生产技术与设备[M].化学工业出版社，2006

[2]孙成宝，金哲主编.现代节电技术与节电工程[M].中国水利水电出版社，2005.