水泥廠電氣設計節能措施

李利巧，祁欣欣，孫玉琮

河北省建筑材料工業設計研究院有限公司，河北石家莊，050000

0 引言

隨著我國經濟市場的不斷變革，我國綜合國力得到一定程度的提升，為了實現我國持續發展，節能減排的戰略目標逐漸深化，我國各個領域在發展過程中更加重視節能減排綠色發展。面對水泥市場的需求量逐漸增加，在水泥廠中開展節能減排發展措施已經成為當下的必然趨勢，調整水泥廠生產過程中的高能耗現象，提升生產技術水平，加強對水泥廠電力系統的控制，積極采用節能型電氣設備，提升水泥廠管理人員的節能意識，優化廠房的照明方式，促進水泥廠發展。

1 水泥廠電氣設計節能的發展現狀

在20世紀90年代初，我國水泥廠的發展在世界具有一定的地位，生產量較大，面向全世界出口，在一定程度上促進了我國經濟的發展，穩固我國世界地位。隨著我國城市化不斷發展，建筑工程領域迎來發展的新階段，其施工重量以及施工規格逐漸加大，對水泥的需求逐漸再加大。為了滿足我國基礎設施建設發展的需要，加強水泥廠的生產量是關鍵。國家對我國水泥廠生產的重視程度逐漸提升，為了鼓勵水泥廠加大生產量，出臺了一系列的福利措施[1]。

我國水泥廠原來在生產過程中采用傳統的濕法以及立窯的生產工藝，其生產施工技術手段較為落后，已經嚴重影響當前水泥市場的需求量，造成水泥產品供不應求的現象，影響我國基礎設施以及城市化發展進程。為了改善這一現象，我國水泥廠管理人員積極引進先進的生產技術手段，提升水泥廠生產質量以及生產效率，現階段已經取得了一定的成績。目前，我國水泥主要采用的是新型干法水泥生產工藝流程，水泥廠的生產技術手段、水泥生產機械設備、生產管理制度、生產資金等達到了一定水平的提升，將傳統的水泥成生產模式創新完善，提升水泥廠的生產效率[2]。

但是，經過對水泥市場需求量以及水泥廠的生產數據進行調查發現，在水泥生產過程中，其消耗的能量較大。為了緩解這一現象，國家以及水泥廠非常重視，積極開展應對措施。首先，國家針對水泥廠電氣設計消耗過大，相繼頒布多部相關法律文件，制定水泥廠生產電能消耗的標準，例如表1所示，水泥廠要基于文件標準開展生產工作。制定水泥廠生產各個環節的能源消耗指標，例如表2所示，對各個施工環節進行明確的規定，要求水泥廠生產過程中基于表2進行生產活動，保證水泥廠最大限度地節省電能消耗。其次，水泥廠內部管理人員要提高重視程度，積極調整水泥廠內部的生產模式，積極引進節能設備以及技能技術手段，基于各個流程著手，保證生產力的同時控制電能消耗[3]。

表1 新建、擴建水泥工廠生產線考核時間內的主要能耗設計指標

表2 新建、擴建水泥生產線主要生產工段電耗設計指標

2 水泥廠生產過程中電氣設計節能的必要性

在我國經濟發展飛速的背景下，可持續發展戰略已經提上日程，國家以及各個領域的企業開展相關的可持續發展戰略目標，進行企業內部的改革，實現節能減排，將高消耗低產量的形式轉化成低能耗高產量發展，提升我國可持續發展進程。以水泥廠為例，在發展過程中電能消耗過大，已經嚴重與企業發展的戰略目標相背離，其水泥生產過程中的成本較大，降低企業的經濟效益，因此，企業開展相對應的電氣設計節能措施是非常重要的，降低水泥廠電能消耗，提升資源的利用率，減少水泥廠生產過程中的資源耗損，進而提升水泥廠自身的經濟效益，增強企業實力，同時為我國環境保護作出巨大貢獻，實現雙贏的局面[4]。

3 水泥廠生產中電氣節能設計的強化措施分析

3.1 水泥廠配電系統的節能設計分析

電能為我國發展作出巨大貢獻，為人們的日常生活提高光照，為企業發展提供動力。電能源于其他能源相比具有一定的清潔性以及傳輸性，能夠被人們所控制，將電能轉化為動力驅動企業機械設備等穩定運轉。因此，為了提升人們對電能源的控制力度，加強建設供配電網系統設計是關鍵，對電能源的消耗有著直接影響[5]。在水泥廠發展中，由于對電能源的需求量較大，為了保證水泥廠的穩定生產，其水泥廠的供配電系統是將國家電網高壓引入變電站中，將電源輸送到水泥廠各個電氣系統設備當中，控制電壓，保證電能源能夠穩定地傳輸到生產設備當中，保證水泥廠生產的穩定開展。水泥廠供配電系統是由眾多的子系統組合而成的，在眾多子系統相互聯系、相互運轉的狀態下，促使供配電系統在水泥廠中運行。在水泥廠供配電系統中，子系統之間緊密相連，子系統的持續運轉是水泥廠電氣配電持續發電的重要保障，是降低水泥廠電能消耗過大的重要手段。因此，在水泥廠供配電系統設計過程中，將各個系統的建設位置盡量緊湊，防止出現線路過長造成電能源浪費的現象。水泥廠在生產過程中，要基于實際情況，使用合理的變壓器，根據水泥廠實際情況控制電壓的大小，當水泥廠生產淡季時，變壓器能夠進行調節，降低電壓，在水泥廠生產旺季時，適當提升電壓。通過變壓器設備的作用，使水泥廠生產靈活多變，從根本上節省能源消耗。其次，對水泥廠生產的配套設施進行管控，基于水泥廠以及供配電系統的實際情況進行分析，合理配置變壓器的數量[6]。

3.2 加強對電線電能消耗管控

在水泥廠生產過程中，其電路的長度對能源消耗的總量具有直接的聯系，電線的線路越長，電阻越大進而在水泥廠生產過程中消耗的電能越多。經過對我國部分水泥廠進行實地勘察發現，在水泥廠生產過程中的機械化水平較高，機械設備對電能源的需求較大，因此為了保證各個設備能夠與電源連接，電線設計比較長。例如我國某家水泥廠生產中，一個生產量不到5000噸的生產線，其電線高達20~25萬米之間?；谝陨蠑祿梢钥闯鲈撍鄰S的電能消耗龐大，因此，為了實現水泥廠電氣設計節能目標，積極開展電線節能措施是非常必要的。水泥廠管理人員一定要重視電線能源消耗問題，加強對水泥廠內部的勘察工作，設計科學合理的電線長度，在保證水泥廠穩定生產的同時縮短電線的長度，降低水泥廠的電能消耗，優化水泥廠電機的選擇，通過減小電流以及電線長度的方式開展節能工作，目前水泥廠電纜大部分選用銅芯電纜，采用銅芯電纜減少線纜損耗，并合理選擇導線截面，使一次投資及年運行費用最低。

3.3 優化水泥廠供配電設備性能

當今時代，人們的生活以及企業生產已經離不開電的使用，水泥廠電氣供配電設備的運行，在一定程度上影響著人們的日常生活以及企業生產質量以及效率。經過對水泥廠電氣配置進行調查發展，水泥廠各個電力系統中，配電設備的數量眾多，保證電能的穩定傳輸[8]。但是，經過計算發現，傳統的配電設計在運行過程中消耗的電能較大，增加水泥廠節能戰略落實的壓力，為了改善配電設備能源消耗較大的現象，水泥廠管理人員積極開展應對措施，引進先進的節能型水泥廠配電設備，降低其運行中產生的電能消耗，與節能型變壓器相結合，控制電能浪費。在水泥廠變壓器的選擇中，選用高性能的節能型S13變壓器，以減少變壓器自身的損耗，并合理選擇變壓器容量，杜絕“大馬拉小車”的現象，保證設備的穩定運行。在水泥廠生產過程中，基于電能消耗的資金費用控制當變壓器的調試，將經濟側重點放在生產設備中，對于水泥廠中非必要運行的電氣設備例如空調等裝置適當控制。

3.4 優化水泥廠配電系統功率因數

在電力系統中功率因數占據非常重要的地位，水泥廠要想實現節能發展，優化水泥廠供配電系統功率因數是非常必要的。功率因數與水泥廠電線電能的消耗有著緊密關聯，因此，要加強對水泥廠配電系統功率因數的調試，降低水泥廠電能的消耗。設計人員在設計過程中要基于水泥廠生產的實際情況出發，保證安全穩定生產的前提下，提高配電系統功率因數。一般，在電氣設計中，水泥廠采用集中和分散相結合的功率因數補償方式，降低無功損失，使全廠補償后功率因數達0.95以上。在水泥廠總降變電所10kV母線側裝設電容補償裝置，在廠區磨機、破碎機等大型高壓繞線型電動機裝設就地無功補償裝置，隨機投入和切除；在各廠區內車間設備配電電力室0.4kV母線設置了低壓功率因數自動補償裝置，使系統的功率因數達到0.95以上，減少了系統無功損耗?；谒鄰S配電系統的全方面進行控制，保證水泥廠電氣設備節能發展目標的實現。

3.5 優化水泥廠電機設備

在水泥廠電氣配電系統中，電機設備具有關鍵性地位，電機是保證水泥廠生產穩定的關鍵，但是電機在運行過程中會消耗大量的電能，增加水泥廠節能的壓力。因此，優化水泥廠電機設備選型是實現電氣設備節能的關鍵環節之一。在水泥廠開展電氣設計節能方案時，提高對電機節能的重視程度，降低水泥廠電機高能耗的現狀。首先，從生產工藝上采用的各種設備等均進行認真仔細的設計選型計算，以確保設備在最佳的效率點運行，設備選用國家推薦的節能產品。對于風機電動機類型設備，采用全數字變頻裝置對大功率風機進行調速，從而實現對風機風量的控制，節省電能；對于中小型電機均選用高性能系列節能型電動機，并且采取直接起動，減少因采用起動裝置起動的電能損耗。對于水泥廠區高壓繞線電機，比如原料磨、水泥磨主電機，選用液體變阻器作為起動裝置，既改善了電機的起動特性，又節省因采用頻敏變阻器起動帶來的較大能量損耗。目前部分電機選用永磁直驅電機，如輸送機、提升機等，此類電機使整個驅動高效、節能、低噪音點，達到節能減排的目標。合理確定各用電設備的容量類型及合理確定設備的起動方式，對水泥廠電氣設備節能具有明顯的效果。

3.6 水泥廠光照節能設計分析

首先，在水泥廠施工建設過程中重視光照節能，積極將自然光源引入水泥廠操作室中，降低光照設備的投入使用。施工設計人員積極對水泥廠的實際情況進行分析，將自然光與廠房布局相結合，降低電燈設備的使用，進而減少電能的消耗，在水泥廠設計過程中，可以將廠棚頂安裝透光板，最大限度地利用自然光源。其次，選擇合理的光照設計方案，基于水泥廠的實際情況，對不同的操作廠房實行具有針對性的光照標準，在保證廠房內部視覺要求的同時降低電能源的使用，其中不能盲目地降低光照標準，在保證生產安全穩定進行的基礎上節省電能源消耗。積極應用節能型的光照設備，例如在辦公室以及生活區域，采用電子鎮流器控制光照設備。優化水泥廠的照明方式，將其分為局部照明、普通照明、強化照明等，在水泥廠實際生產過程中，基于不同的操作需求啟用不同的照明方式，進而提升電能的利用率，防止電能浪費的現象。另外，優化電燈開關控制方式，基于節能理念，積極采用節能型控制手段，例如在水泥廠照明控制系統中安裝聲控開關，通過聲源控制照明，廠區道路照明應設置節能自控裝置等，進而節省水泥廠電能消耗。

4 結語

通過上述分析可以看出，水泥廠對我國社會的發展具有重要意義，在保證我國經濟穩定發展的同時提升國際地位，而電能消耗過大成為限制水泥廠發展的重要因素，為了實現節能減排的發展戰略，促進水泥廠的可持續發展，加強對水泥廠電氣節能設計是重要舉措?；谒鄰S的實際情況，對水泥廠生產電氣設備、供配電系統、電線及功率因數等方面開展節能措施，進而降低我國水泥廠電能源的消耗，緩解水泥廠經濟壓力的同時實現環境保護的目標，對我國社會的可持續發展具有重要意義。