水泥工業(yè)節(jié)電和變頻技術的應用

教授級高級工程師張衛(wèi)民做報告

參加研討會人員合影

　　4月14日，教授級高級工程師張衛(wèi)民在2011水泥工業(yè)節(jié)電和變頻技術研討會上做了《水泥工業(yè)節(jié)電和變頻技術的應用》的主題報告。主要介紹了水泥工廠電氣節(jié)能應用和推廣、供配電系統(tǒng)的節(jié)能、選用節(jié)能型設備、水泥工廠風機節(jié)能等。以下是報告相關內(nèi)容：

　　一：水泥工業(yè)節(jié)能重要性

　　“十二五”開始更重視節(jié)能、環(huán)保和綠色經(jīng)濟。國家十大重點節(jié)能工程中和水泥行業(yè)有關的有：燃煤工業(yè)（窯爐）改造、余熱余壓利用、電機系統(tǒng)節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化等項。其中，通過所實施專項規(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2010年水泥年產(chǎn)18.5億噸計算，如達到節(jié)能指標，則每年可節(jié)約幾百萬噸煤，節(jié)電幾百億度，并且可使廢氣排放量降低，有利于保護環(huán)境，同時也降低了企業(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；電機系統(tǒng)的節(jié)能，采用高效的傳動系統(tǒng)，提高電動機系統(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，實現(xiàn)純低溫余熱發(fā)電和供熱工程；在運行過程中，還要對整個電網(wǎng)實施在運行管理技術上的節(jié)能技術。

　　三、供配電系統(tǒng)的節(jié)能

　　采用節(jié)能型的供配電設備包括：1、合理選擇供配電電壓。對于配電網(wǎng)，供電電壓等級越高，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，一次投資可能梢有增加，但運行成本將降低。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行的基礎上，要選用損耗低的變壓器。投運水泥廠大多選用了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入市場。合理選擇變壓器的容量，使變壓器的負荷率最佳，其運行效率也最高，損耗則最低。3、采用節(jié)能型無功補償裝置，實現(xiàn)無功分散和就地補償，無功補償就是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗。目前大多數(shù)水泥廠的無功補償設備做到了分級補償和集中補償，但分散就地補償還不夠。4、用節(jié)能型金具，合理選擇導線截面。

　　其中，一個非節(jié)能型金具可引起的損耗約為10~15W，一個大的水泥廠配電網(wǎng)絡上的連接金具數(shù)以千計，由金具造成的損失是非常可觀的，因此在配電網(wǎng)絡中，采用節(jié)能型金具是一個有效的技術措施。對溫度差異大或過高的連接點應處理、改進或更換節(jié)能型金具。[Page]

　　四、選用節(jié)能型用電設備

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

　　鑒于直流傳動具有優(yōu)越的調(diào)速性能，在上一世紀的大部分年代里，高性能可調(diào)速傳動都采用直流電動機，而約占電氣傳動總?cè)萘?0%的不變速傳動則采用交流電動機。20世紀70年代變頻器的問世徹底打破了交直流傳動按調(diào)速分工的格局，經(jīng)歷近半個世紀的研究，變頻技術從晶閘管(SCR)時期發(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) 時期，控制技術也發(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?其機械特性硬度能滿足具有一定硬性負載的調(diào)速要求，并有很好的運行特性，

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

　　五、水泥廠中風機分類及節(jié)能空間

　　水泥廠中使用大量的風機設備，按照用途不同，大致可分為三類： 用于系統(tǒng)通風換熱，影響系統(tǒng)工作狀況及產(chǎn)量的系統(tǒng)風機；用于揚塵點收塵的風機；用于輸送的風機。

　　用于系統(tǒng)通風換熱的風機包括：原料磨循環(huán)風機（輥式磨，球磨），廢氣處理排風機，窯尾高溫風機，篦冷機冷卻風機，冷卻機排風機，煤磨系統(tǒng)風機，水泥磨輥壓機系統(tǒng)循環(huán)風機，水泥磨通風風機及選粉風機等。

　　這些風機在生產(chǎn)過程中都會隨工況條件和產(chǎn)量的變化，引起風量、風壓隨之調(diào)整，因此，選擇合理的調(diào)速方式既滿足不同工況條件下的生產(chǎn)，又減少電耗，達到節(jié)能目的是十分重要的， 是水泥廠風機節(jié)能的主要途徑。

      六、風機存在的節(jié)能空間

      1、風機的選型是按照滿負荷狀態(tài)設計的，實際生產(chǎn)中受多種復雜因素的影響，與設計的工作狀態(tài)有一定的偏離，一定時間內(nèi)不可避免的在低于設計的滿負荷狀態(tài)下運行。2、風機選型考慮一定的風量、風壓儲備，若按風量儲備10%，風壓儲備15%，則功率有26.5%的儲備，相當于正常工作時可節(jié)能26.5%。3、對系統(tǒng)采用袋收塵器的風機，新袋子與換袋之前的濾袋阻力相差約1/3，相當于400~500Pa，而風機設計選型是按照濾袋的最大阻力來考慮的，因此從投產(chǎn)初期開始相當長一段時間內(nèi)，風機均在低阻力下運行，此點在生產(chǎn)過程中體現(xiàn)的很明顯，對風機功率影響約20%。4、原料磨、煤磨開停對窯頭、窯尾收塵器風機風量均有影響，特別是近年來余熱發(fā)電系統(tǒng)開停對系統(tǒng)風機的風量和風壓都會產(chǎn)生影響。

      受以上各種因素的影響，風機采用變速傳動后，可通過調(diào)整電機轉(zhuǎn)速滿足風機的不同工作狀態(tài)，避免了消耗在調(diào)節(jié)閥門上的功率損耗和采用液力偶合器調(diào)速的各種功率損耗，達到了節(jié)能的目的。

（中國水泥網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）