摘要
本文介紹了水泥企業(yè)的供電特點(diǎn)，并根據(jù)其特點(diǎn)分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施及建議，標(biāo)明改進(jìn)中的注意事項(xiàng)。介紹了技改后生產(chǎn)線的用電情況，達(dá)到了節(jié)電目的。
隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟，生產(chǎn)過程中使用的設(shè)備裝機(jī)容量也越來越大。以我公司為例，水泥生產(chǎn)過程中，企業(yè)電費(fèi)支出所占生產(chǎn)成本的比例一般要達(dá)到35％左右（有余熱發(fā)電系統(tǒng)時(shí)電費(fèi)所占比例有可能小于此值），可見減少電費(fèi)支出對(duì)控制水泥企業(yè)的生產(chǎn)成本有積極意義。
以某水泥廠為例，該水泥廠建有一條4?000 t/d生產(chǎn)線，配套使用的生料立磨電動(dòng)機(jī)為10 kV/2?800 kW，水泥磨電動(dòng)機(jī)10 kV/3?550 kW，輥壓機(jī)電動(dòng)機(jī)10 kV/2?800（1?400×2）kW，窯尾高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)10 kV/2?240 kW，生料立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)為10 kV/2?240 kW，以上設(shè)備的裝機(jī)容量之和已經(jīng)達(dá)到13?630 kW，還有煤磨、煤磨風(fēng)機(jī)、窯主傳、頭排風(fēng)機(jī)、尾排風(fēng)機(jī)，還要有水泥磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、石灰石破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸設(shè)備和堆取料機(jī)等，一條4?000 t/d生產(chǎn)線總裝機(jī)容量往往要達(dá)到22?000 kW左右。廠區(qū)降壓站裝備有SZ11-12500/35變壓器2臺(tái)，并聯(lián)運(yùn)行。無功補(bǔ)償裝備3×900 kvar電容器一套。
1 水泥企業(yè)的供電特點(diǎn)
要想通過加強(qiáng)對(duì)降壓站的管理，降低電費(fèi)的支出，首先要對(duì)水泥廠的供電特點(diǎn)、線路布置進(jìn)行分析。水泥生產(chǎn)企業(yè)的供電系統(tǒng)大多有以下特點(diǎn)：
（1）水泥廠由于生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生較多的粉塵、噪聲，廠址一般距離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，外部供電線路較長。
（2）現(xiàn)在水泥生產(chǎn)企業(yè)的廠區(qū)面積相對(duì)緊湊，設(shè)備布置密度大。供電以廠區(qū)內(nèi)的降壓站為中心，向四周呈輻射狀供電。供電距離短、半徑小，只有幾百米，一般不超過1?000 m。
（3）在初始設(shè)計(jì)時(shí)，出于安全系數(shù)的考慮，對(duì)供電電纜截面載流量的選型有一定的冗余，線路的電壓降比較小。
（4）主機(jī)設(shè)備的裝機(jī)容量較大，如示例中水泥磨電動(dòng)機(jī)、輥壓機(jī)電動(dòng)機(jī)、生料磨電動(dòng)機(jī)和窯尾高溫風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)。其他設(shè)備的電動(dòng)機(jī)容量一般不超過110 kW。
（5）所有設(shè)備中除回轉(zhuǎn)窯及周邊配套設(shè)備要24 h運(yùn)轉(zhuǎn)，其他設(shè)備配合倉存可以充分利用分時(shí)電價(jià)進(jìn)行避峰填谷，分時(shí)段開機(jī)。
（6）用電設(shè)備相對(duì)集中，便于在中壓電力室安裝電容器柜，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行集中補(bǔ)償。
（7）現(xiàn)在的水泥生產(chǎn)企業(yè)大多使用集散控制系統(tǒng)（DCS系統(tǒng)）。
（8）水泥生產(chǎn)企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)是夜班在崗人員相比白天要少。
2 采取的相應(yīng)措施
（1）降壓站由于距離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，在設(shè)計(jì)初期，盡可能選用35 kV及以上電壓等級(jí)進(jìn)廠。選用的供電電壓越高，線路的線損越小。在相同長度、相同截面的線路上輸送相同功耗的電能，電壓越高則電流越小，線路損耗也越小。
（2）對(duì)降壓站的主變壓器進(jìn)行合理選型。在經(jīng)濟(jì)條件許可的前提下，優(yōu)先選用新型節(jié)能變壓器。例如我國生產(chǎn)的非晶合金鐵心的S11系列配電變壓器的空載損耗較S9系列要降低75%左右。
（3）運(yùn)輸設(shè)備在停機(jī)時(shí)要徹底把物料排空，杜絕設(shè)備帶載啟動(dòng)，以降低因啟動(dòng)電流大、啟動(dòng)時(shí)間長而造成的電能損失。
（4）在做好“避峰填谷”的同時(shí)，盡量避免頻繁地啟動(dòng)大型設(shè)備，一方面可以減少啟動(dòng)電流對(duì)線路的沖擊，另一方面由于設(shè)備從啟動(dòng)到正常運(yùn)行的時(shí)間段內(nèi)不能立刻加載，這段時(shí)間的電動(dòng)機(jī)效率較低。
（5）水泥生產(chǎn)過程中，特別是熟料的制備需要較高的溫度，為了營造良好的工作環(huán)境，需要對(duì)車間的環(huán)境溫度和主要設(shè)備部件的運(yùn)行溫度進(jìn)行調(diào)控。應(yīng)當(dāng)針對(duì)設(shè)備的使用情況，加強(qiáng)對(duì)環(huán)境溫度的監(jiān)測，保證設(shè)備的溫升在允許范圍之內(nèi)即可，不宜過于追求降溫而產(chǎn)生不必要的電耗。
（6）充分利用變壓器的有載調(diào)壓功能，適當(dāng)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓，可以降低損耗。根據(jù)文獻(xiàn)[1]，運(yùn)行電壓+5％（399 V）左右下降到額定電壓（380 V）時(shí)，有功功率下降9.37％，無功功率下降17.5％；如運(yùn)行電壓再下降5％（361 V）時(shí)，則有功功率下降2.83％，無功功率下降37.68％，綜合節(jié)電率達(dá)到15％左右。現(xiàn)在很多電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，可以在供電電壓偏離額定電壓±10％的情況下仍能良好地運(yùn)行。
（7）廠區(qū)內(nèi)的水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備有條件要使用變頻器或軟啟動(dòng)，對(duì)于10 kV中壓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)選用高壓變頻器，磨機(jī)電動(dòng)機(jī)選用水阻柜或進(jìn)相機(jī)啟動(dòng)，可以提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，補(bǔ)償無功功率，節(jié)約用電。
（8）降壓站要安裝電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償，并對(duì)使用變頻器多的電力室安裝諧波治理設(shè)備，克服傳統(tǒng)無功補(bǔ)償和諧波治理裝置的不足，為用電負(fù)荷提供快速、連續(xù)有源動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和諧波濾波，具有補(bǔ)償效果好、響應(yīng)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)。
（9）由于水泥企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，夜班在崗人員相比白天要少。可以通過DCS系統(tǒng)控制非必要地點(diǎn)照明，采取分時(shí)或分段式照明。同時(shí)，照明燈選用新型LED燈或其他節(jié)能型燈具，有條件的企業(yè)廠區(qū)內(nèi)道路照明可以選用太陽能燈具。
（10）降壓站的兩臺(tái)變壓器可以采取分段運(yùn)行的方式。在原料線和水泥磨避峰或間歇停機(jī)時(shí)，水泥廠內(nèi)只有回轉(zhuǎn)窯、煤磨和高溫、頭排、尾排、循環(huán)風(fēng)機(jī)、篦冷機(jī)及風(fēng)機(jī)群等設(shè)備用電。如果一臺(tái)變壓器的容量能夠滿足上述設(shè)備的負(fù)荷需求，可以只用一臺(tái)變壓器進(jìn)行供電，減少變壓器自身的損耗。
3 注意事項(xiàng)
（1）通過調(diào)節(jié)變壓器的有載調(diào)壓進(jìn)行電壓調(diào)整時(shí)，調(diào)節(jié)頻次不宜過于頻繁，要根據(jù)電壓和負(fù)荷波動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，現(xiàn)場實(shí)際操作中不宜過于頻繁，以＜10次/24 h為宜。
（2）利用變壓器的有載調(diào)壓功能調(diào)低電壓節(jié)約電能時(shí)，每次設(shè)備停機(jī)前要徹底開空，避免帶載啟動(dòng)造成的悶車現(xiàn)象和啟動(dòng)電流過大對(duì)電動(dòng)機(jī)性能的不良影響。
（3）降壓站使用無功補(bǔ)償裝置時(shí)，由于設(shè)備的發(fā)熱量大，要做好設(shè)備的通風(fēng)降溫和定期除塵。
（4）總降使用一臺(tái)變壓器時(shí)，兩臺(tái)主變壓器可以輪換投入運(yùn)行。既有利于變壓器的散熱，又可以對(duì)停電的變壓器進(jìn)行清塵檢修，還可以避免變壓器在夏季高溫潮濕天氣絕緣油的吸潮。
4 效果
2018年初，對(duì)某水泥廠降壓站的供電設(shè)備采取了一系列節(jié)電措施，2017年該廠用電量統(tǒng)計(jì)見表1，2018年用電量統(tǒng)計(jì)見表2。
表1 2017年用電統(tǒng)計(jì)
表2 2018年用電統(tǒng)計(jì)
2018年的平均電價(jià)與2017年全年相比，在功率因數(shù)不變的情況下，單位電價(jià)下降了0.016元/kWh，2018年為企業(yè)節(jié)約電費(fèi)支出99萬余元。
摘自《水泥》
