1 水泥行業(yè)電氣節(jié)能技術(shù)
節(jié)約能源是我國的基本國策，國家制定了“節(jié)能中長期專項(xiàng)規(guī)劃”，為落實(shí)此規(guī)劃目標(biāo)，國家發(fā)改委最近啟動了十大重點(diǎn)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)能以及節(jié)能監(jiān)測和技術(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”期間國家十大重點(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)，通過實(shí)施專項(xiàng)規(guī)劃，水泥單位產(chǎn)品綜合能耗要求下降20％，生產(chǎn)每噸水泥電耗控制在100kWh內(nèi)。按我國水泥年產(chǎn)12億噸計(jì)算，如達(dá)到節(jié)能指標(biāo)，則每年可節(jié)約百萬噸煤，節(jié)電百億度，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)推廣將有助于顯著減少一次能源的消耗和環(huán)境污染。水泥廠電氣節(jié)能的就是要從電網(wǎng)開始，在供、配、用電的各環(huán)節(jié)上挖掘節(jié)電的潛力，其中有：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，采用高效的傳動系統(tǒng)，提高電動機(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)行過程中，還要對整個(gè)電網(wǎng)實(shí)施在運(yùn)行管理技術(shù)上的節(jié)能技術(shù)。
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，石灰石皮帶機(jī)運(yùn)輸，一直到水泥散裝發(fā)運(yùn)為止的主生產(chǎn)流程，以及空壓機(jī)、水泵站、水處理、廠前區(qū)、機(jī)電修等輔助流程。據(jù)常州某5000t／d熟料水泥廠統(tǒng)計(jì)：整條生產(chǎn)線總裝機(jī)容量約為38000kW，設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷約26000kW，如功率因數(shù)COSΦ以0．92計(jì)，視在容量則約28000kVA，為此水泥工廠必須設(shè)置總降壓變電站，選用一臺容量為35000kVA主變壓器，如雙電源進(jìn)線，則用兩臺l6000kVA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)和配置則是某一實(shí)例。另據(jù)綜合信息，一座5000t／d熟料水泥廠共有電機(jī)約700臺左右，雙向運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)約為l5臺，閥門數(shù)量約為80個(gè)，其中電動控制閥門為70臺左右，還有其它用電設(shè)備等約300臺組。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)上論述水泥廠電氣節(jié)能的可行性及相應(yīng)措施，有關(guān)純低溫余熱發(fā)電的技術(shù)和節(jié)電不在本文討論范圍。水泥工業(yè)節(jié)能和自動化的關(guān)系筆者已在其它文章另有論述。
2 供配電系統(tǒng)的節(jié)能
一個(gè)大型干法水泥廠的供配電系統(tǒng)是指從國家電網(wǎng)將高壓引入總降壓變電站到各用電設(shè)備間的全部線路、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，它包括需要增加一定投資對設(shè)備進(jìn)行改造的硬措施，也包含不需增加投資，僅需改善運(yùn)行管理的軟措施。
2．1采用節(jié)能型的供配電設(shè)備
(1)合理選擇供配電電壓
在額定電壓允許情況下，提高引入的高壓電壓等級，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干法水泥廠應(yīng)直接用110kV或220kV(東北地區(qū)66kV)引入總降壓變電站，取消35kV，它既可提高輸送容量，又可大大降低線損率。對于配電網(wǎng)，供電電壓等級越高，線損也越低，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l0kV，將傳統(tǒng)的6kV提升了一級，一次投資可能稍有增加，但運(yùn)行成本將降低。
(2)選用節(jié)能型變壓器，合理選擇變壓器的容量
水泥廠每個(gè)電力室設(shè)置變壓器若干臺，在傳遞功率過程中要產(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。我國節(jié)能型變壓器在質(zhì)量方面已達(dá)較高水平，目前新投運(yùn)水泥廠大多選用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l0％。另外，新型低損耗產(chǎn)品Sll型卷鐵心變壓器以及非晶合金鐵心變壓器已進(jìn)入市場，由于價(jià)格偏高，今后將逐步推廣。
合理選擇變壓器的容量，使變壓器的負(fù)荷率最佳，其運(yùn)行效率也最高，損耗則最低。一般認(rèn)為配電變壓器負(fù)荷率為額定容量的70％～80％較合適，而對主變壓器則應(yīng)盡量按最大需求量選擇容量，并以此來計(jì)算基本電費(fèi)，確保變壓器在經(jīng)濟(jì)、安全可靠的狀態(tài)下運(yùn)行。
(3)采用節(jié)能型無功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)無功分散和就地補(bǔ)償
無功補(bǔ)償就是借助于無功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無功功率，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，電力部門對水泥廠總降壓變電站功率因數(shù)有總體要求，目前大多數(shù)水泥廠的無功補(bǔ)償設(shè)備做到了分級補(bǔ)償和集中補(bǔ)償，但分散就地補(bǔ)償還不夠，如有的負(fù)荷波動較大的用電設(shè)備未裝就地補(bǔ)償裝置。
現(xiàn)在新型的節(jié)能型無功補(bǔ)償裝置已開始應(yīng)用，如SVC型無功補(bǔ)償裝置，它可根據(jù)實(shí)際需要自動投入等量或不等量電容，實(shí)現(xiàn)三相對稱或不對稱補(bǔ)償功能，另外它帶有RC吸收回路，能濾除高次諧波。