减少水泥厂用电量及其节能改造分析

（合肥水泥研究设计院有限公司，安徽 合肥 230051）

在可持续发展战略深入实施的背景下，各行业、各领域都加强了对自身发展模式的改革与优化，着力减少各项生产活动对能源与资源的消耗量，进而适应经济社会可持续发展的需求，同时还能有效降低生产成本，使企业的市场竞争优势得到进一步提升。我们都知道，水泥行业在生产过程中需要投入大量的能源，其中电能占据很大一部分比例，而电能消耗量越大，生产成本也就越高，这样一来，不仅会给水泥厂的发展造成不利影响，同时还会加剧社会能源紧缺问题，阻碍我国可持续发展目标的实现。通过将节能技术引入到水泥厂之中，可有效解决其电能损耗量过大的问题，使电能的有效利用率得到提升，从而增加企业的经济效益，促进整个行业的健康长远发展。

1 我国水泥厂的用电现状

近些年，我国工业化发展速度明显加快，水泥生产技术也得到了一定程度的改进和创新。现阶段，我国水泥生产量已经在国际上已经名列前茅，尤其是近些年在基础设施建设越发完善以及产业优化升级的带动下，我国水泥总产量更是呈现出逐年攀升的趋势。另外，城市化的不断发展、基础工程建设项目的增加也在一定程度上提高了我国水泥的需求量。在水泥生产方面，我国一直都是采用的湿法工艺或立窑工艺，经过长时间的探索与研究，近几年我国已经逐渐开始采用干法生产工艺，并在技术设备、生产管理等方面不断完善，这就推动了我国水泥行业的进一步发展。然而，从整体上来看，我国现阶段大多数水泥厂的生产技术依然较为落后，这些落后的生产技术不仅很难提高生产效率和质量，在耗能上也非常高，与新兴技术工艺相比，其能耗要高出好几倍。相较于发达国家而言，我国每生产1吨水泥所需消耗的电量要高出5度左右，若按照年产量50万吨来计算，一个水泥厂每年的总耗电量要高出约250万度，正是由于电能耗费量过高，致使水泥厂的经济效益无法得到有效提升，同时也对我国能源的可持续利用造成了不利影响。所以，优化生产技术、控制生产能耗是当前我国水泥厂发展的重中之重。

2 减少水泥厂用电量的方法

2.1 大力推广和应用新技术、新设备

水泥厂在开展生产活动的时候，需要用到多种多样的设备，这些设备的功率各不相同，电能损耗程度也存在明显的差异性，为了实现对电能利用率的进一步提升，就必须积极更新各种设备与生产技术，通过引入新设备、新技术，使电力设备运转过程中存在的各种问题得到有效解决，目前应用频率较高的节能技术主要有生料磨改辊压机技术、烧成窑尾降阻改造技术、余热发电技术、变频调节技术等。实践证明，通过对生产线生料粉磨系统原有立磨或管式磨升级改造为辊压机终粉磨技术，可降低单位产品电能消耗4～8kWh/t。烧成窑尾降阻改造技术也是今年来水泥行业又一热门的节能改造方向，通过对分解炉、旋风筒等关键设备工艺尺寸的优化，降低关键部位风速，降低系统阻力，能使窑尾高温风机进口负压降低500～1500Pa，电流降低4～10A，节能效果明显。通过应用余热发电技术，可充分发挥出干法生产线中热能的作用，使热能的利用率从以往的60%提高到90%，该技术已经成为我国水泥行业应用最为广泛的节能技术之一。变频调节技术主要针对的是窑尾高温风机进行节能优化，该技术的应用可有效提高熟料的利用率，使电能的消耗降低到2kWh/t，这一技术的节能效果十分显著，对于大容量设备以及系统运行惯性较大的设备都比较适用。变频调节技术的应用不仅能降低电力设备运转过程中的负荷，同时还能降低对电网造成的冲击，节能幅度约为25%。除了上述两种节能技术以外，节能粉磨技术也可实现对水泥厂用电量的降低，该技术以粉磨工艺作为节能改造对象，将现代化辊式磨设备、辊压机设备有效运用其中，实现对粉磨系统的优化改造，改造完成后可创造出30～40%的节能效益，既能有效降低水泥厂生产过程的能源消耗量，同时也能提高企业的经济效益。

2.2 合理编制生产线降耗指标

水泥厂在开展生产作业活动的时候，要实现用电量进一步减少，就必须将生产工艺作为切入点，对其进行节能改造。水泥厂必须对自身的实际技术水平有一个全面的了解，以实际情况作为基本参照，采取适当的调整举措，深入挖掘生产线之中的潜在价值，合理编制相关能耗指标，从而实现对能源消耗量的有效控制，促进水泥厂综合生产效益的提升。目前我国水泥行业对新型干法处理工艺的应用较为广泛，并取得了较为显著的节能成效。然而，站在具体应用的层面来看，尽管技术一样，但在技术应用、设备管理等方面却存在一定的差异，没有把生产线技术所具备的优势全面发挥出来，这就致使水泥厂中的生产线消耗难以达到对应的能耗标准，这不仅会导致电能的浪费，还会对水泥厂生产活动的高效化开展及其可持续发展带来极大的不良影响。所以，为了避免上述问题的出现，就必须注重对生产线降耗指标的合理编制，通过这一举措来弥补技术与管理方面的存在的缺陷，确保生产线运行消耗能达到相关指标要求，虽然这一改造过程需要投入大量的资金，但相较于其创造出的收益来说，此项投资是非常值得的。

2.3 厂区照明节电

水泥厂照明也需要耗费大量的电能，所以，要实现对水泥厂用电量的减少，就必须加强厂区照明节电技术的应用。当前我国很多水泥厂生产车间的照明装置都是采用的白炽灯，此类照明装置不但亮度较低，同时还会造成电能的浪费，若采用环保型、高效型的节能照明灯替换，则能在很大程度上降低车间照明的用电量。由于采用了稀土三基色发光材料以及电子调控技术，节能灯的发光率要远远高于传统的白炽灯，不仅如此，其辐射距离也要远得多，在各方面技术性能上都要优于白炽灯。对于厂区内一些不需要经常照明的区域，可采用声控型的照明灯，在需要照明的时候只要发出声音就能自动打开，且无需手动关闭，这样既能达到节能目的，同时也能为人们提供方便。此外，还要充分发挥出自然光的价值，在能通过自然光照明的区域要尽量减少对电灯的使用，这也是一条有效的节能途径。

3 水泥厂的节能改造措施

3.1 供配电系统的节能改造

在水泥厂实际运行的过程中，电能是其最为主要的动力能源，而负责电能分配的是水泥厂的供配电系统，因此，为了实现节省电能的目标，就必须注重对水泥厂供配电系统的节能改造。在对供配电系统进行设计的时候，应结合不同工艺区间设备的参数情况，对电能进行合理配置，确保电气室与配电站位置的合理性，尽可能使其靠近负荷中心，最好采用一级配电的形式，使供电半径得到缩小，从而避免出现不必要的电能损耗。

3.2 供配电设备的节能改造

水泥厂供配电设备的选择也会直接影响到其能耗的高低，变压器作为水泥厂供配电设备的组成部分之一，其重要性不言而喻。应结合不同工艺段的装机容量对变压器的容量进行合理选择，确保变压器能保持最为经济的负荷率，进而有效控制空载损耗。通常来说，将变压器的负荷率控制在65%～75%是最具经济性与合理性的。现阶段，我国很多水泥厂中都还存在S7、S9系列的老式变压器，此类变压器的各项技术指标都比较落后，因此，积极淘汰这类老式变压器，对其采取适当的升级改造技术，也能实现节能的目标。

3.3 线路损耗的节能改造

在供电容量一致的前提下，输电线路越短，整个线路的阻抗也就越小，线路上电能的损耗量也越小。从当前的现状来看，我国不少水泥厂在电力线路敷设上都存在线路设计不够合理、线路过长等问题，这就致使水泥厂电能线损过高。鉴于此，设计人员在开展水泥厂供电线路设计工作的时候，必须全方位考虑线路路径问题，尽可能在达到相关设计标准的基础上，选择敷设长度最短的路径，进而有效控制线路损耗，实现节能的目标。

3.4 用电设备的节能改造

1 采用高效率电动机

水泥厂中必不可少的一个重要用电设备就是电动机，将电动机能耗降到最低的有效方法就是提高能量传输效率，所以，在水泥厂电气设计中最好采用高效率的电动机与传动系统。电动机的损耗主要可分为机械损耗、铜损、铁损等，只有降低各部分的损耗，才能实现电动机效率与功率因素的提高。当电动机损耗降低20～30%时，效率能提高3～6%的电动机就可称之为高效率电动机。现阶段，水泥生产线所采用的Y系列电动机的平均功率比已经淘汰的J02系列电动机大约提高了0.4%，新型的高效率电动机的平均功率则比Y系列提高了3%左右。如果J02电动力的效率为91.5%，则Y系列电动机的效率就能达到91.9%，而高效率电动机的效率则为94.9%。如果同样采用容量为100kW的电动机运行5千小时每年，则年总耗电量依次为519175kWh、516800kWh、500175kWh。由此可见，Y系列电动机每年可节约2375kWh，高效率电动机每年可节约19000kWh。对于水泥厂来说，全厂的电动机必定有几十台甚至上百台，且这些电动机大都常年运行，每年可节省的电量累计起来是极为可观的。由此可见，采用高效率电动机对水泥厂的节能改造来说有着十分重要的意义。

2 利用变频器实现节能

伴随生产技术与生产工艺的进一步改进和提升，水泥厂中采用变频调速的设备也逐渐增多，对于风机和泵类设备来说，采用变频器调速可取得极为显著的节能成效，因为风机与泵类设备在选型的时候大都留出了一定的富余量，但在实际生产的时候，由于受到诸多因素的影响，经常出现电动机运转负荷率偏低的情况，而利用变频的方式，恰好能提升电动机空载时的效率，从而实现节能的目标。一般来说，变频器是由若干个低压单元串联组合而成的，其最为明显的特点就是采用滤波器实现完美的输入波形，其输入与输出的谐波电流都可满足相关标准。不仅如此，变频调速的结构也十分简单、调速精度较高、调速范围广、稳定性与可靠性较强，节能效果相对而言比较显著。相关统计数据显示，水泥厂普通交流电动机的启动电流大约为额定电流的6～7倍，而变频调速启动电流则低于电动机的额定电流，这就大大降低了线路的综合损耗。

4 结语

综上所述，水泥厂的用电量相对于其他行业的用电量来说是比较高的，对水泥厂进行节能改造、减少其用电量，是降低企业生产成本的关键，同时也是促进整个行业可持续发展的重要途径。水泥厂要减少用电量，就必须注重对新技术、新设备的推广和应用，合理编制生产线降耗指标，并加强厂区照明节电设计。在水泥厂的节能改造方面，首先要做好供配电系统与供配电设备的节能改造工作；其次要注重线路损耗的节能改造；最后还要落实好用电设备的节能改造工作，如采用高效率电动机、利用变频器调速等。目前，我国不少水泥厂在控制用电量及其节能改造上都还存在一些不足和缺陷，还需在今后的实践中不断改进和完善。