摘要：節(jié)能降耗是對于水泥行業(yè)來說是一項迫在眉睫的大事。本文簡要介紹了現(xiàn)代水泥生產(chǎn)工藝中的重點耗能環(huán)節(jié)，并針對各耗能環(huán)節(jié)提出有效的電氣節(jié)能技術(shù)和應(yīng)用案例，形成一套完整的電氣節(jié)能措施。這套節(jié)能措施，經(jīng)過眾多廠家的實際應(yīng)用檢驗，大幅提高了廠家的效益。
在我國水泥企業(yè)中，普遍存在著大型用電設(shè)備能耗高且利用率低的問題，在運(yùn)行中造成極大的能源浪費，使生產(chǎn)成本居高不下，給企業(yè)造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。
生產(chǎn)工藝分析：1、水泥行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備及工藝流程可以簡要的概括為“兩磨一燒”，即首先將原料粉磨成生料，然后經(jīng)過煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥。其主要的用電設(shè)備有破碎機(jī)、球磨機(jī)、風(fēng)機(jī)三種，這三種設(shè)備占整個水泥廠耗電量的98％以上，其中破碎機(jī)、球磨機(jī)在水泥行業(yè)中占耗能的70％，風(fēng)機(jī)占整個能耗的20％左右。
(1)、主要生產(chǎn)設(shè)備的能耗分析在水泥行業(yè)各個主要工藝環(huán)節(jié)流程中。電能浪費主要是兩個方面引起的：一方面是系統(tǒng)功率因數(shù)偏低，存在大量的無功損耗現(xiàn)象；另一方面是電能利用率偏低，存在大量的隱形浪費現(xiàn)象。具體表現(xiàn)在：1)、原料磨、水泥磨、煤磨等球磨機(jī)需重載起動，在起動過程中存在起動電流過大：運(yùn)行過程中功率因數(shù)過低的問題。傳統(tǒng)的起動方式和電容補(bǔ)償方式，并不能徹底解決上述問題，這些因素都使得球磨機(jī)運(yùn)行效率偏低。線路損耗較高，從而嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。2)、石灰石等原料破碎機(jī)在使用過程中由與負(fù)載變化幅度較大，電機(jī)經(jīng)常處于“大馬拉小車”的工作狀態(tài)，這種輕載和空載運(yùn)行工況下。造成電動機(jī)自然功率因數(shù)偏低，耗用無功比例較大，損失電能增加。3)、水泥行業(yè)使用大量的大功率風(fēng)機(jī)，比如：窯頭風(fēng)機(jī)、廢氣風(fēng)機(jī)等。風(fēng)機(jī)起動過程中同樣存在起動電流過大，運(yùn)行過程中功率因數(shù)過低等問題，使得風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較低，線路損耗較高，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)機(jī)在我國使用過程中還普遍存在選型余量比較大的問題。風(fēng)機(jī)放風(fēng)率高達(dá)10—30％，而且還有企業(yè)采用擋風(fēng)板或放風(fēng)閥等老式方法控制風(fēng)量．這種傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法降低了設(shè)備的利用率，造成了不必要的能源浪費。
(2)、輔助設(shè)備的工藝流程在整條水泥生產(chǎn)線上，還有多套低壓配電系統(tǒng)，以保證水泥生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)。這種類型的低壓配電系統(tǒng)巾，也同樣存在巨大的節(jié)能空間。其具體表現(xiàn)在：1)、在一些水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使用大量中小型電機(jī)，來輔助生產(chǎn)，如：水泥粉磨站中使用的提升機(jī)、風(fēng)機(jī)等，熟料庫中使用的斗式提升機(jī)、離心風(fēng)機(jī)等。這些電機(jī)功率相對較小，但數(shù)量眾多，直接起動會造成對電網(wǎng)的頻繁累積沖擊，影響電網(wǎng)供電電壓，形成瞬間電壓跌落；并且有可能造成電機(jī)起動困難現(xiàn)象，需采取增加變壓器容量的方法來解決此類問題，這樣直接增加企業(yè)的成本投資．影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。2)、在上述低壓配電系統(tǒng)中，由于眾多中小型電機(jī)等感性負(fù)載的存在，使得低壓配電系統(tǒng)功率因數(shù)偏低，并且電壓配電系統(tǒng)中還伴隨有一些單相負(fù)載，如照明負(fù)載等。這些單相負(fù)載的存在有可能拉低電網(wǎng)某相電壓造成低壓配電系統(tǒng)三相不平衡現(xiàn)象，使得低壓配電系統(tǒng)損耗大大增加。若采用老式的三相電容集中補(bǔ)償技術(shù)，會出現(xiàn)某相過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，難以對系統(tǒng)的無功補(bǔ)償進(jìn)行有效補(bǔ)償；另外，這種集中補(bǔ)償方式還存在另一個弊端，即大量的無功電流仍然在企業(yè)內(nèi)部的輸配電線路中流動，這些無功電流依然會給企業(yè)造成大量的經(jīng)濟(jì)損失。
方案概述根據(jù)對水泥廠以上工藝流程的分析，水泥廠眾多用電設(shè)備都存在巨大的節(jié)能空間，對這些節(jié)能空間加以利用，企業(yè)會獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合我公司（襄陽源創(chuàng)工業(yè)控制有限公司）節(jié)能系列產(chǎn)品的特點，我公司從兩大方面提出了以下全新水泥行業(yè)節(jié)能降耗技術(shù)方案：
根據(jù)對水泥廠以上工藝流程的分析，水泥廠眾多用電設(shè)備都存在巨大的節(jié)能空間，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。1、針對水泥生產(chǎn)線上的主要設(shè)備所能提供的節(jié)能措施：
(1)針對水泥工藝流程中使用的眾多球磨機(jī)目前較為成熟的方式是采用YRQ系列液體電阻起動器。YRQ系列液體電阻起動器是為改善大中型繞線式異步電動機(jī)的起動性能而研制的新一代起動器。它利用兩極間的液體電阻，通過機(jī)械傳動裝置使極板的距離逐步接近，直至接觸，達(dá)到串人轉(zhuǎn)子回路中的電阻無級變小最后為零，實現(xiàn)電機(jī)無沖擊地平滑起動。其特點是啟動電流��；對電網(wǎng)無沖擊，熱容量大，可連續(xù)啟動5—10次，維護(hù)方便．使用可靠。繞線式電動機(jī)可采用進(jìn)相機(jī)補(bǔ)償?shù)姆绞�。LP系列靜止式進(jìn)相器是專為大中型繞線式異步電動機(jī)研制的新一代補(bǔ)償設(shè)備，將T頻電源變?yōu)楹娃D(zhuǎn)子電流同頻率，且相位超前的電勢疊加到電機(jī)轉(zhuǎn)子回路中。改變轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)子電樂的相位關(guān)系，進(jìn)而改變電機(jī)定子電流與定子電壓的相位關(guān)系，最終達(dá)到對電機(jī)補(bǔ)償?shù)哪康�；同時電機(jī)自身運(yùn)行電流減少，相應(yīng)的電機(jī)銅損降低20-30％，效率提高，電機(jī)溫升降低，產(chǎn)生良好的節(jié)能效果。(2)、國家對三相異步電動機(jī)3個運(yùn)行區(qū)域作了相關(guān)規(guī)定，考慮到既能滿足水泥廠設(shè)備運(yùn)行需要，又能使其盡可能地提高效率，水泥企業(yè)一般負(fù)載率保持在60％一100％較為理想。根據(jù)破碎機(jī)在水泥工況下的運(yùn)行狀況，采用新一代LVP系列智能型電機(jī)節(jié)電器作為電機(jī)節(jié)電設(shè)備。LVP系列電機(jī)節(jié)電器適用于低壓各種輕負(fù)載和變負(fù)載的鼠籠電機(jī)節(jié)能運(yùn)行，是通過控制三路雙向可控硅的導(dǎo)通狀態(tài)，控制電機(jī)的起動電流和電機(jī)運(yùn)行時的輸m功率．實現(xiàn)電機(jī)恒流軟起動．自動跟蹤電機(jī)負(fù)載變化、自動調(diào)節(jié)輸出功率。通過捕捉和過濾輸電線路中有害的脈沖波一瞬流，而達(dá)到穩(wěn)壓，保護(hù)和節(jié)電的目的。(3)、對于水泥廠使用的風(fēng)機(jī)有三種方案進(jìn)行節(jié)能改造：一種方案是采用YRQ系列液體電阻起動器作為起動設(shè)備，LVP系列靜止式進(jìn)相器作為補(bǔ)償設(shè)備。有效解決了風(fēng)機(jī)起動過程中電流過大，運(yùn)行過程中功率因素過低等問題。另外兩種方案主要針對風(fēng)機(jī)余量較大提出的，采用LYT液體電阻調(diào)速器或LBT變頻器來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量。LYT液體電阻調(diào)速器與YRQ液體電阻起動器類似，唯一不同之處在LYT液體電阻調(diào)速器可以通過手動或自動方式調(diào)節(jié)液阻大小。從而達(dá)到電機(jī)調(diào)速的目的；而變頻調(diào)速是一種廣泛應(yīng)用電機(jī)凋速技術(shù)，檢測溫度等外圍信號，自動送風(fēng)排風(fēng)。對風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量做到自動控制。這兩種方案都能徹底解決使用擋風(fēng)板或放風(fēng)閥等老式方法控制風(fēng)量造成的電能浪費現(xiàn)象。由于變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸人頻率成正比的關(guān)系，通過改變電動機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。而風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)風(fēng)機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速下降10％時，電機(jī)消耗功率下降27．1％。所以，風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速節(jié)能效果非常明顯。2、針對水泥生產(chǎn)線上的低壓配電系統(tǒng)中的輔助設(shè)備所能提供的節(jié)能方案(1)、為解決水泥廠眾多中小型電機(jī)起動時由于起動電流大而產(chǎn)生對電網(wǎng)沖擊的問題，采用新一代YGQ固態(tài)軟起動器對電機(jī)實現(xiàn)平滑起動。YGQ系列固態(tài)軟起動器，“泛用于低壓鼠籠式電機(jī)，通過控制三相雙向晶閘管的導(dǎo)通狀態(tài)進(jìn)而控制電機(jī)的起動電流，從而實現(xiàn)電機(jī)的平滑起動，減小電機(jī)起動對電網(wǎng)的沖擊。(2)、針對水泥廠低壓配電系統(tǒng)普遍存在三相負(fù)載不平衡現(xiàn)象。及電容集中補(bǔ)償效果并不是理想的情況。采用
LDB電容精確補(bǔ)償方案，對低壓配電系統(tǒng)采用互相共補(bǔ)與分補(bǔ)相結(jié)合技術(shù)。對三相不僅采取三相電容共補(bǔ)技術(shù)，同時采用單相電容分補(bǔ)技術(shù)，這種三相共補(bǔ)與分補(bǔ)相結(jié)合技術(shù)對低壓系統(tǒng)中各負(fù)載做到精確補(bǔ)償．效果要優(yōu)于電容集中補(bǔ)償，降低了配電線路部分無功損耗，使得功率因數(shù)進(jìn)一步提高。i相電容分補(bǔ)技術(shù)，其原理是根據(jù)每相感性負(fù)載的大小和功率因數(shù)的高低進(jìn)行相應(yīng)的單相補(bǔ)償，對其它相不產(chǎn)生相互影響．不會產(chǎn)生欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償?shù)那闆r，同時由于采取了電容分補(bǔ)技術(shù)。使得三相不平衡現(xiàn)象得到改善，進(jìn)一步降低系統(tǒng)損耗；并且方案中采用就地補(bǔ)償技術(shù)，在低壓配電線路末端的負(fù)載處。直接提供負(fù)載所需要的無功功率，進(jìn)而減小低壓配電網(wǎng)自身的無功流量，降低線損和線路電壓降。
經(jīng)濟(jì)效益分析：1、球磨機(jī)采用YRQ液體起動器作為球磨機(jī)起動設(shè)備后．球磨機(jī)起動過程平滑，減少了對機(jī)械設(shè)備沖擊，有效地延長球磨機(jī)使用壽命。降低電機(jī)起動溫升，大幅降低維修頻次，從而保障生產(chǎn)線正常連續(xù)生產(chǎn)。采用LP系列靜止式進(jìn)相器對球磨機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償后，成功實現(xiàn)了對球磨機(jī)的補(bǔ)償，降低了配電線路部分無功損耗．使球磨機(jī)效率及過載能力大大提高．并且使得電機(jī)運(yùn)行電流減少，相應(yīng)的電機(jī)銅損降低20-30％，電機(jī)運(yùn)行效率提高。產(chǎn)生良好的節(jié)能效果。
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