水泥工業(yè)節(jié)電和變頻技術(shù)的應(yīng)用

教授級(jí)高級(jí)工程師張衛(wèi)民做報(bào)告

參加研討會(huì)人員合影

　　4月14日，教授級(jí)高級(jí)工程師張衛(wèi)民在2011水泥工業(yè)節(jié)電和變頻技術(shù)研討會(huì)上做了《水泥工業(yè)節(jié)電和變頻技術(shù)的應(yīng)用》的主題報(bào)告。主要介紹了水泥工廠電氣節(jié)能應(yīng)用和推廣、供配電系統(tǒng)的節(jié)能、選用節(jié)能型設(shè)備、水泥工廠風(fēng)機(jī)節(jié)能等。以下是報(bào)告相關(guān)內(nèi)容：

　　一：水泥工業(yè)節(jié)能重要性

　　“十二五”開(kāi)始更重視節(jié)能、環(huán)保和綠色經(jīng)濟(jì)。國(guó)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)。其中，通過(guò)所實(shí)施專(zhuān)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90~100kW.h內(nèi)，如按我國(guó)2010年水泥年產(chǎn)18.5億噸計(jì)算，如達(dá)到節(jié)能指標(biāo)，則每年可節(jié)約幾百萬(wàn)噸煤，節(jié)電幾百億度，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。

　　二：水泥工廠電氣節(jié)能

　　水泥廠電氣節(jié)能是水泥工廠電氣節(jié)能的組成部分之一。電氣節(jié)能就是要從電網(wǎng)開(kāi)始，在供、配、用電的各環(huán)節(jié)上挖掘節(jié)電的潛力，其中包括：線路和變壓器的節(jié)能，盡量降低供配電系統(tǒng)的損耗；電機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能，采用高效的傳動(dòng)系統(tǒng)，提高電動(dòng)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(guò)程中，還要對(duì)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)。

　　三、供配電系統(tǒng)的節(jié)能

　　采用節(jié)能型的供配電設(shè)備包括：1、合理選擇供配電電壓。對(duì)于配電網(wǎng)，供電電壓等級(jí)越高，線損也越低。線損是隨電壓平 成反比而下降，目前新建的水泥廠已將供配電電壓升為10kV，將傳統(tǒng)的6kV提升了一級(jí)，一次投資可能梢有增加，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。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。投運(yùn)水泥廠大多選用了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10%，另新低損耗產(chǎn)品S11型卷鐵心變壓器以及非晶合金鐵心變壓器都已進(jìn)入市場(chǎng)。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。3、采用節(jié)能型無(wú)功補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)無(wú)功分散和就地補(bǔ)償，無(wú)功補(bǔ)償就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗。目前大多數(shù)水泥廠的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備做到了分級(jí)補(bǔ)償和集中補(bǔ)償，但分散就地補(bǔ)償還不夠。4、用節(jié)能型金具，合理選擇導(dǎo)線截面。

　　其中，一個(gè)非節(jié)能型金具可引起的損耗約為10~15W，一個(gè)大的水泥廠配電網(wǎng)絡(luò)上的連接金具數(shù)以千計(jì)，由金具造成的損失是非?？捎^的，因此在配電網(wǎng)絡(luò)中，采用節(jié)能型金具是一個(gè)有效的技術(shù)措施。對(duì)溫度差異大或過(guò)高的連接點(diǎn)應(yīng)處理、改進(jìn)或更換節(jié)能型金具。[Page]

　　四、選用節(jié)能型用電設(shè)備

　　水泥廠電動(dòng)機(jī)的裝機(jī)容量占全廠總裝機(jī)容量90%以上，電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的節(jié)能包括電動(dòng)機(jī)本體的節(jié)能，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能。例如風(fēng)機(jī)、水泵類(lèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能，采用高效的傳動(dòng)系統(tǒng)，如高效的減速機(jī)以及適合于各種主設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)，如大型磨機(jī)的雙傳動(dòng)系統(tǒng)等。水泥廠的照明也占有一定負(fù)荷，選用節(jié)能型用電設(shè)備對(duì)水泥廠整體節(jié)能有舉足輕重的影響。

　　鑒于直流傳動(dòng)具有優(yōu)越的調(diào)速性能，在上一世紀(jì)的大部分年代里，高性能可調(diào)速傳動(dòng)都采用直流電動(dòng)機(jī)，而約占電氣傳動(dòng)總?cè)萘?0%的不變速傳動(dòng)則采用交流電動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)70年代變頻器的問(wèn)世徹底打破了交直流傳動(dòng)按調(diào)速分工的格局，經(jīng)歷近半個(gè)世紀(jì)的研究，變頻技術(shù)從晶閘管(SCR)時(shí)期發(fā)展到今天的大功率晶體管(IGBT，IGCT)和耐高壓大功率晶體管(HVIGBT) 時(shí)期，控制技術(shù)也發(fā)展到今天的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制且已全數(shù)字化?其機(jī)械特性硬度能滿(mǎn)足具有一定硬性負(fù)載的調(diào)速要求，并有很好的運(yùn)行特性，

　　在水泥工廠 如風(fēng)機(jī)、水泵、篦冷機(jī)、選粉機(jī)、各種稱(chēng)重設(shè)備及板式給料機(jī)等都已采用變頻調(diào)速，已收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在新型大型干法廠如都江堰水泥廠幾乎所有風(fēng)機(jī)采用了大功率高壓變頻器。有些廠如三菱煙臺(tái)廠已用交流變頻傳動(dòng)裝置用在窯系統(tǒng)將近30年， 采用恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，在調(diào)速、過(guò)載、電機(jī)維護(hù)等方面多有良好的業(yè)績(jī)。

　　五、水泥廠中風(fēng)機(jī)分類(lèi)及節(jié)能空間

　　水泥廠中使用大量的風(fēng)機(jī)設(shè)備，按照用途不同，大致可分為三類(lèi)： 用于系統(tǒng)通風(fēng)換熱，影響系統(tǒng)工作狀況及產(chǎn)量的系統(tǒng)風(fēng)機(jī)；用于揚(yáng)塵點(diǎn)收塵的風(fēng)機(jī)；用于輸送的風(fēng)機(jī)。

　　用于系統(tǒng)通風(fēng)換熱的風(fēng)機(jī)包括：原料磨循環(huán)風(fēng)機(jī)（輥式磨，球磨），廢氣處理排風(fēng)機(jī)，窯尾高溫風(fēng)機(jī)，篦冷機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)，冷卻機(jī)排風(fēng)機(jī)，煤磨系統(tǒng)風(fēng)機(jī)，水泥磨輥壓機(jī)系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)機(jī)，水泥磨通風(fēng)風(fēng)機(jī)及選粉風(fēng)機(jī)等。

　　這些風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)隨工況條件和產(chǎn)量的變化，引起風(fēng)量、風(fēng)壓隨之調(diào)整，因此，選擇合理的調(diào)速方式既滿(mǎn)足不同工況條件下的生產(chǎn)，又減少電耗，達(dá)到節(jié)能目的是十分重要的， 是水泥廠風(fēng)機(jī)節(jié)能的主要途徑。

      六、風(fēng)機(jī)存在的節(jié)能空間

      1、風(fēng)機(jī)的選型是按照滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)設(shè)計(jì)的，實(shí)際生產(chǎn)中受多種復(fù)雜因素的影響，與設(shè)計(jì)的工作狀態(tài)有一定的偏離，一定時(shí)間內(nèi)不可避免的在低于設(shè)計(jì)的滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。2、風(fēng)機(jī)選型考慮一定的風(fēng)量、風(fēng)壓儲(chǔ)備，若按風(fēng)量?jī)?chǔ)備10%，風(fēng)壓儲(chǔ)備15%，則功率有26.5%的儲(chǔ)備，相當(dāng)于正常工作時(shí)可節(jié)能26.5%。3、對(duì)系統(tǒng)采用袋收塵器的風(fēng)機(jī)，新袋子與換袋之前的濾袋阻力相差約1/3，相當(dāng)于400~500Pa，而風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選型是按照濾袋的最大阻力來(lái)考慮的，因此從投產(chǎn)初期開(kāi)始相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，風(fēng)機(jī)均在低阻力下運(yùn)行，此點(diǎn)在生產(chǎn)過(guò)程中體現(xiàn)的很明顯，對(duì)風(fēng)機(jī)功率影響約20%。4、原料磨、煤磨開(kāi)停對(duì)窯頭、窯尾收塵器風(fēng)機(jī)風(fēng)量均有影響，特別是近年來(lái)余熱發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)停對(duì)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓都會(huì)產(chǎn)生影響。

      受以上各種因素的影響，風(fēng)機(jī)采用變速傳動(dòng)后，可通過(guò)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足風(fēng)機(jī)的不同工作狀態(tài)，避免了消耗在調(diào)節(jié)閥門(mén)上的功率損耗和采用液力偶合器調(diào)速的各種功率損耗，達(dá)到了節(jié)能的目的。

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