水泥厂电气节能方案探究

【摘 要】建筑工程、公路工程、水利工程等项目在施工建设时都需要大量的水泥，然而当前不少水泥厂存在电能消耗高、资源需求大、环境污染严重等问题，严重制约着水泥厂的生存发展。本文从供配电系统、变压器、电力拖动、照明设计、线路敷设等多个方面探索研究了水泥厂电气节能方案，旨在降低水泥厂生产能源与资源消耗。

【关键词】电气节能；设计方案；探索研究；供配电系统

就现在的情况而言，我国水泥产业属于高能源消耗型工业。根据近年来的数据统计调查，每生产1t水泥需要消耗用电100kW*h左右，消耗用煤110kg标准煤左右，相应超出发达国家整体的水平的18%和50%。由此可见，在我国水泥厂电气节能具有十分重要的现实意义。对其电气节能设计方案研究内容有建筑、工艺、电力系统、矿山工程、辅助工程等方面，其所依照的依据包括《民用建筑节能管理规定》、《水泥工厂节能设计规范》（GB50443—2007）、《用能单位能源计量器具配备与管理通则》（GB/T17167—2006）、《中华 共和国能源节约法》等等。大量实践生产证明，电气节能技术在水泥厂的广泛应用能够有效降低能源消耗，缓解其带来的环境污染问题，为工厂节约部分成本费用。

1.水泥厂供配电系统的节能方案

1.1确定适合的电源电压级别

供配电系统电路电能损耗可以根据以下公式进行计算：

W=3I2RLT10-3 （1）

其中，W为电路功率总损耗，I为电路电流值大小，R是电路电阻，T为负荷运载时间，L即导线长度。从运算公式可以看出，保持线路容量不变时，要想最大程度地降低的线路损耗，应该使得线路负荷电流尽量地降低，做到这一点，就要合理提升线路的电源电压。所以，根据《水泥厂节能设计规范》，对于每天熟料产量超过1000t的水泥厂，最好选取35到110kV电源电压进行供电；对于厂区的中压配电，最好将10kV电压级别的作为供电电源。

1.2科学设计厂区供配电系统

1.2.1 装设配电站与电力室

在水泥厂区中间应该建设中压配电站和电力室。如果水泥生产线的生产能力保持在2500t/d以上，通常就可以增设原料磨、水泥磨等配电站。分别在石灰石破碎、原料磨、烧成、窑头等生产环节装设对应的电力室。这些电力设施应该在正常生产的基础上，最大程度地降低与电力负荷中心的距离，这样既节省的输电导线，又可起到降低线路损耗的作用。

1.2.2 调整变压器容量与数目

每个电力室最好在充分认识所属车间实际负荷的基础上，确定所采用变压器的容量和数目，从而能够使得负荷在外界多重因素而发生改变时，对变压器进行灵活的投入和切除作业，达到供配电系统经济运行的目的，降低因轻负荷运行引发的电能损耗。

1.3有效增加供配电系统的功率因数

供配电系统中高过95%的负荷属于感性负荷类型，由于其含有大量的小容量电机，使得整体的自然功率因数不高，而这种因素越高，系统电路损耗就越少，为达到电气节能的目的，就应在规划供配电系统时，选取具备高功率因数的电器设备；在原料磨以及水泥磨磨机所用的高压绕线电动机增添静止式进相机，借以增加功率因数；对电力设备0.4kV母线增添低压功率因数电容自行补偿设施。通过各种有效途径，使得总功率因数高达0.95，降低线路的无功损耗量。

2.水泥厂变压器的节能方案

开展变压器节能技术探究，就是降低其有功损耗，可以通过以下公式对变压器的有功损耗进行计算：

PT=P0+β2Pk （2）

其中，PT为变压器的有功损耗，P0为空载损耗，Pk是短路损耗，β为变压器的负荷率。从公式可以看出，为达到变压器节能优化设计，可从以下方面进行考虑：

2.1采用节能型变压器

P0 作为变压器的空载损耗，数值大小只与采用的铁芯材料以及制作方案有关，因此在水泥厂变压器的选择方面，可以采用S11、SCB10等节能类型的变压器，降低铁芯的涡流损耗以及漏磁损耗。

2.2降低短路损耗Pk

Pk短路损耗的影响因素包括绕组电阻和通过绕组电流，在对变压器进行选择时，可采用绕组电阻较小的变压器，如铜芯变压器。

2.3合理调控变压器负荷率β

为使变压器节能运行，根据相关规范内容，可以将变压器负荷率β控制在0.75到0.85之间，使得变压器铁损与线损达到最优规定。

3.电力拖动中的节能方案

为了确保水泥厂电力拖动过程真正体现节能效果，就应该做好以下工作：一是在对有关工程项目进行水泥生产设计时，最好采用具有高效率特点的电动机；二是当所用交流类型的电动机功率高出200kW时，就应该把选取的电源电压级别规定为6kV或者10kV；三是如果需要调速控制，就适宜选用变频调速的设备，如窑尾高温风机，当前普遍选用的是高压变频模式，不但能够达到工艺设计的标准，还能发挥出良好的节电功效，从而替代传统的只可调速不可节能的液力耦合调速模式；四是对于窑尾排风机、窑头排风机、辊压机循环风机等大型风机，根据水泥厂自身经济状况，选用先进的变频调速模式，取代以前的风门调节方式，从而达到明显的节电节能效果。

4.水泥厂照明系统的节能方案

4.1合理利用自然光

规划人员应具备一定的建筑专业知识，使得自然光与厂区室内照明充分整合，充分应用自然光线进行辅助照明，大大降低人工照明所用电量。例如，对于预均化堆场或者大型堆棚的设计，可于棚顶出增设透光板，增加自然光源的利用效率。

4.2选择优质的电光源

在普通的生产房间，最好选取具有高效发光性能或紧凑型的荧光灯，大型厂房、车间和室外照明可选用新型节能型高压汞灯、钠灯等。

4.3认真根据要求开展设计

在照明设计相关规范以及《水泥工厂节能设计规范》（GB50443—2007）内容中，对不同场合的光照强度、视觉标准、功率密度等都有严格的额规定，其标准并不能随意篡改。

4.4选用低能耗的光源用电附件

办公楼、宿舍楼等场所内的荧光灯应选用电子镇流器，气体放电灯应采用电子触发器。

4.5有效选择照明线路和方式

影响照明线路损耗的主要因素是供电方式和导线截面积。大多数照明电压为220 V，照明系统可由单相二线、两相三线、三相四线三种方式供电。三相四线式供电比其它供电方式线路损耗小得多。因此，照明系统应尽可能采用三相四线制供电；在满足标准度的条件下，为节约电力，应恰当地选用一般照明、局部照明和混合照明三种方式。

5.线路敷设中的节能方案

对于这方面的节能措施，一方面应尽可能地缩短导线长度，对于出压柜以及配电箱的出现回路，最好采用直线敷设方式；另一方面，可加大导线的横街面积，虽然对线路敷设费用有所增加，但是节约了电能，降低了系统运行成本。

6.结论

综上，电气节能技术既要达到各项技术指标、功能使用及工艺要求， 又要充分考虑各项行之有效和切实可行的节能措施.从而为企业降低运行成本，同时也为建设节约型和谐社会作出贡献。

参考文献：

[1]高荣玖.浅谈水泥厂的电气节电措施及应用[J].新世纪水泥导报，2012（6）

[2]赵富川.现代化水泥厂电气备品备件的准备工作[J].新世纪水泥导报，2012（4）

[3]刘森，.ETAP软件在水泥厂短路计算及继电保护整定的应用[J].中国水泥，2012（6）

[4]张殿辉，曹汉红.我国水泥厂电气设计的若干问题研究[J].黑龙江科技信息，2011（15）

[5]桂璐璐.水泥厂电气设计中的节能措施[J].江苏建材，2011（1）