中材建设有限公司 北京 100176
摘要：为了进一步提高节能工作，通过国务院批准国家发展和改革委员会发行的能源规划，水泥行业作为国家主要耗能大户，各大水泥厂已被列入当地的重点节能企业。另外，国家还针对水泥厂节能举措进一步颁布了特殊的“水泥厂节能设计规范”，该规范是为了完善国家节能减排要求，“规范”对水泥厂的辅助设施节能、电力系统节能、设计节能、技术节能和矿山工程能源等方面的设计做出的详细规定。作为水泥厂重要的节能部分，电力系统的节能离不开电气节能技术的支撑，各种电能节能措施的应用必将成为水泥厂节能的趋势。
关键词：水泥厂；电气；节能技术
1引言
中国是一个人口大国，近年来城市化的发展加大了对水泥行业的需求，同时作为一种能源消耗大国每年生产水泥所消耗的能源远高于国际先进水平，所以在我国水泥厂推行能源节约的潜力和空间不容小觑，此外增加改进我国水泥厂电气节能技术，减少水泥厂的能源消耗，减少废弃物的排放，有利于改善生态环境，降低水泥厂的经营风险，保证我国经济可持续发展，进一步提高国际市场的竞争力。
2电气系统节能
2.1 电动机
在我国大部分水泥厂通常情况是提高工作效率或提升发动机功率因数来降低能耗，所以可以采取就地电容补偿、减少电动机空载使用以及变频调速、软启等手段达到节能措施。众所周知，电动机在水泥厂的数量大、总体能耗高，从这一点去进行节能考虑，效果会十分显著。
电动机通常包含四个方面的损耗，通过提高电动机效率和功率因数可以减小和降低这种损耗，从而能提高效率，实现高效率电动机的功能。此外为了能实现技术节能的效果，还可以推广低压电机全相控技术，此技术无论是在负荷轻载或重载时都能自动调整电动机输出功率，从而保持最佳运行状态实现节电的目的。另外，在工程设计中，尽量使电动机工作在最高效率区间，因为这样的运行状态也更经济、更高效。
2.2 交流变频调速系统
变频调速技术可以改变电动机的频率，从而通过改变转速达到改变功率输出能耗的目的。此技术调速范围大，具有自动转矩补偿功能，可使设备直接平滑起动。近年来，我国变频节能技术不断突破，不同电压等级不同容量等级的节电设备应用越来越广泛，那些系统转动惯量大或对启动过程有不同要求的设备，都可使用变频调速装置，不但可以节电还能减少对电网的冲击一举两得。
虽然在水泥行业中变频器的应用日趋广泛，但是如何正确选型对设备和系统的正常运行仍不可忽视。对于一些大惯性负载，例如水泥厂的回转窑，考虑其窑体内满料情况下负载惯性会很大，那么启动时就可能出现震荡，在变频器选择时则应选用较大容量加快启动，避免振荡。另外有一些设备，比如启动电流很大的罗茨风机、重载设备以及启动频繁的负载，也需要注意变频器选择时容量的放大。其它的情况比如对于下行皮带等设备，则需要配备具有能量回馈功能的四象限运行的变频器；对于同轴双驱动负载，带有主、从控制的变频器是最好的选择。此外，还有一种情况是需要在变频器直流侧设置制动单元，将再生的电能消耗在制动电阻上，从而实现制动。
2.3 软启动设备
采用软启动设备也是一种节能的措施，它是集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电机控制装置。它可使电动机实现平滑起动，降低起动电流，避免过流跳闸。还可为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，避免谐波污染电网。
这种设备在价格上比变频器便宜，比传统电动机起动方式效果好，当电机轻载时节电效果更为明显，尤其适用于泵类、风机负载类设备。
2.4 电容器无功补偿及谐波治理
较低的功率因数和谐波会产生无功电流，从而增加电气设备负担影响使用寿命。在水泥厂矿中，若无法保证电力系统的无功平衡，则会导致功率因数下降、设备损坏甚至引起电压崩溃，因此提高系统的功率因数、降低线路损耗保证电能质量的手段往往是采用无功功率补偿装置，而通常采用的补偿方式有集中补偿和分散补偿两种。
另外，水泥厂中的有些电气设备在工作中会产生谐波电流从而对设备造成额外损耗，因此需要将谐波响应和谐波治理相结合以此降低设备的工作温度和谐波电流，显著增加设备工作时间，从而达到治理谐波，节能降耗的目的。
2.5 照明
（1）合理采用照明方式，如建筑物可采用透光率较好的玻璃门窗尽量利用自然采光，办公室、值班室可减少开灯时间，也可加强照明用电管理以利于节电。
（2）在不降低照明设计规范中规定的照度标准前提下，优先采用高效光源，提高光源利用率，在一些高大车间、厂房或室外照明区域尽量采用高压钠灯等一系列光效强、显色性好、功率大、寿命长的气体放电光源。
（3）改进灯具控制方式，对不同区域不同时间段进行合理控制，可采用一些声控、光电开关等元器件对照明实施管理。
（4）尽量减少线损，优化照明线路供电方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对比于照明系统各种供电方式，三相四线制较其它供电方式线路损耗更小，因此，水泥厂在照明系统设计中尽可能采用三相四线制供电方式。
（5）推广使用LED光源。LED能将电能转化为可见光，具有高效低能耗、绿色环保等优势，因此，水泥厂在条件许可的情况下，可逐步引入新型LED高效节能灯。
3供配电设备节能
3.1 变压器
变压器的节能首先要提高其经济运行，避免大容量变压器带小负荷运行的情况，不然会增加变压器的功率损耗，因此变压器容量要进行合理选择，避免其空载和轻载运行情况，一般水泥厂变压器的负荷率达到50%以上时运行更经济。另外在水泥厂各个电气室中，应重点防护干式变压器，采用单独放置、自然对流或风冷降温，保证变压器稳定运行，降低能耗。
3.2 供配电系统和线路
电能是最容易控制和利用的能源，供配电系统的合理设计，可以减少电能损耗，降低环境污染。
（1）合理布局电站位置：对于大多说水泥厂来说，在厂矿条件许可的情况下，厂内的变电站、配电站、电气室应尽量靠近负荷中心，从而能缩短供电路径，减少电气线路损耗。例如，多数水泥厂主变电站采用电缆辐射式将电力配送至各电气室，电气室再以同样方式将电力配送至各个用电设备，大大缩短了供电线路长度，减少了线路损耗。
（2）合理选择电缆截面
电缆截面的选择是电气设计中的重要部分，与生产中电力安全和运行费用息息相关，电缆截面选择过小会导致电缆发热、短路，甚至引发严重的安全事故；电缆截面若选择过大，则浪费有色金属、增加安装难度，导致初期投资成本变大。所以，电缆截面的选择除了考虑安全因素之外，还要充分考虑其对经济效益的影响。
（3）布线合理配置
首先，电缆布置应少走弯路，尽量走直线来减少长度；其次，为了能减少线路上的电能损失，尽量避免电缆导线来回排布；当然，对于有些较长线路，需要满足载流量、热稳定性和考虑电压损失等因素，所选电缆导线截面可合理增大。
4节能减排型技术的实际应用
随着节能技术的不断进步，那些年代久远、设备技术型号相对落后的水泥厂需要进行改造，淘汰落后技术设备实现更新换代，并选用新型节能电气设备和先进工艺生产线，降低能源损耗。在逐步实施落后设备淘汰过程中，可采用电气技术领域推出的一系列节能节电产品，高度重视节电设备和节电技术的推广，对于节约电力系统能源具有明显的积极意义。因此，水泥厂在改造中应当重视对电力设备节能技术的应用。
（1）在线分析仪：
传统水泥行业在矿山开采过程中自动化水平相对不高，导致预均化设施规模大且很难达到预期的效果，废弃了大量品位较低的矿石不说，还造成了资源的浪费，给生料配料也带来了较大困难。在线分析仪设备采用快速中子激发分析技术，可实现对水泥原料进行元素分析检测，不但能很好的适应原料成分的波动同时还能简化原料预均化设施，在提高产品质量、节能降耗的同时，减轻了人工劳动强度，节约了投资成本。
（2）助磨剂：
在水泥生产过程中水泥粉磨所使用的电耗占掉总电耗相当大的比重，是水泥生产节能减排中的一个重要环节。企业和设计人员在研究开发新的粉磨系统及技术的同时，通过提高粉磨效率和合理使用助磨剂也可实现水泥粉磨过程中能耗降低的目的。
（3）DCS系统：
目前，大量水泥厂引入DCS控制系统，利用其强大的数据分析能力对整个水泥生产线进行控制。DCS控制系统收集和分析设备运行数据与经验值作对比，缩短人工反应时间，可以及时准确地处理事故状况。提高并优化了生产线的控制稳定性，间接降低了水泥厂的能耗。
（4）余热发电
水泥厂余热发电技术是直接回收利用窑头窑尾区域排放的废气进行发电，发电过程不产生任何污染，不需要消耗燃料，不但节约电力还能额外解决生产线的用电量，积极响应了国家节能减排的新要求。
5结束语
水泥行业节能潜力很大，所以应在多了解节能设备原理性能的基础上，结合生产中经验总结得出的相关可行技术措施，并对经济性、技术性方面进行比较之后再采取相应的电气节能技术，应用新型节能设备，加强对供电系统、照明、交流变频调速系统、电机等的能耗控制，增加节能措施有效实施的各个环节，不断总结实际应用经验，改造新型生产线工艺流程，从而对促进水泥厂改造过程中节能技术的快速发展，降低水泥厂生产经营成本和能耗，提高经济效益，为国家节能减排任务做出贡献。
参考文献
[1]韩国华.水泥厂电气设计节能措施l[J.中国水泥2010（06）
[2]顾允中.浅谈变频器在水泥厂节能中的应用[J].江苏建材2011（02）
[3]聂臻.水泥厂电气设计中节电措施探讨.中国建村科技2009（04）
[4]蒋明麟.我国节能减排形势及对水泥工业提出的新要求（节选）.中国水泥2008（01）
论文作者:王艳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/25
标签：水泥厂论文; 节能论文; 设备论文; 电动机论文; 水泥论文; 谐波论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;