水泥熟料生產(chǎn)線同步配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)幾項(xiàng)節(jié)能設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

　　近幾年，隨著國(guó)家水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快及國(guó)家落實(shí)節(jié)能減排工作的不斷重視及深入，水泥行業(yè)新型干法生產(chǎn)線配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的越來越多，新建、擴(kuò)建水泥工廠項(xiàng)目應(yīng)同步配套設(shè)計(jì)建設(shè)或預(yù)留其位置，已經(jīng)寫入相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但由于該項(xiàng)工作在我國(guó)實(shí)際發(fā)展歷程并不太算長(zhǎng)，技術(shù)含量較高、涉及多個(gè)專業(yè)或行業(yè)領(lǐng)域，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有很大差距，有較大研究潛力，客觀真實(shí)總結(jié)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)不同專業(yè)行業(yè)交流，不斷提高綜合設(shè)計(jì)水平及優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，具有十分重要的的意義。現(xiàn)針對(duì)同步配套余熱利用系統(tǒng)的水泥熟料生產(chǎn)線工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)提出了幾項(xiàng)節(jié)能設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化建議，供同行參考，希望起到拋磚引玉的作用。 
                  
　　1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方案
　　對(duì)于廣大工礦企業(yè)來說，供配電系統(tǒng)的的節(jié)能設(shè)計(jì)，必須從全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，確定合理的供配電方案并且不斷優(yōu)化。同步配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的水泥熟料生產(chǎn)線在該方面更應(yīng)認(rèn)真分析論證，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單先進(jìn)可靠，操作安全方便，對(duì)于目前的水泥熟料生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)水平，我們提出如下供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方案：
                  
　　1.1盡量提高供配電電壓等級(jí)：在企業(yè)用電負(fù)荷不變的情況下，如將企業(yè)內(nèi)部供配電系統(tǒng)的電壓提高，通過線路和變壓器的電流將相應(yīng)減少，電能損耗也就相應(yīng)的降低，根據(jù)當(dāng)前我國(guó)供電情況及盡可能降低投資的要求，如規(guī)模在5000t/d及以上的水泥熟料生產(chǎn)線并且同步配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的，其供電電源宜選為110KV及以上進(jìn)線電壓等級(jí)，廠區(qū)內(nèi)高壓用電設(shè)備（如高壓電動(dòng)機(jī)及余熱利用系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)）采用10KV電壓等級(jí)，淘汰6KV電壓等級(jí)。
                  
　　1.2盡量減少供電半徑，降低線路損耗：變配電所應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心，建議總降變電所、余熱利用（發(fā)電）房、中控室綜合設(shè)計(jì)布置它們的位置時(shí)應(yīng)盡量縮短它們之間的空間距離，或干脆建設(shè)在一起為一體式建筑，這樣不僅能降低線路損耗還能大大節(jié)省電纜配電柜電氣設(shè)備的投資。由于我國(guó)水泥熟料生產(chǎn)線所配套的技術(shù)先進(jìn)的余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)大多是后來增加的，同步配套設(shè)計(jì)建設(shè)還是近幾年的事情，總降變電所、余熱利用（發(fā)電）房、中控室的一體化綜合設(shè)計(jì)布置還不多見，這方面做到完美統(tǒng)一，節(jié)能經(jīng)濟(jì)合理，還有比較大的文章可做。
                  
　　1.3選用節(jié)能型變壓器，合理配置變壓器容量，由于變壓器的效率還與其負(fù)荷率緊密相關(guān)，變壓器負(fù)荷率宜控制在70%左右，水泥熟料生產(chǎn)線同步配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)后，工廠主變壓器容量和個(gè)別車間變壓器的容量要切合實(shí)際地進(jìn)行合理設(shè)計(jì)調(diào)整，雖然水泥熟料生產(chǎn)線配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)前提是在不影響水泥生產(chǎn)的前提下最大限度地利用余熱，同不配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的單純水泥熟料生產(chǎn)線相比，理論上這樣是可以的，但在實(shí)際上與水泥生產(chǎn)絕對(duì)不爭(zhēng)熱不爭(zhēng)能量、100%絕對(duì)只利用余熱是辦不到的，也就是說本來用于水泥生產(chǎn)線的一些設(shè)備的負(fù)荷率在配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)前后是有很大區(qū)別的，也就決定了給予它們供電的變壓器容量也會(huì)隨之改變。
                  
　　2 無功補(bǔ)償設(shè)備的合理選取及節(jié)能設(shè)計(jì)方案
　　在水泥行業(yè)最常見無功補(bǔ)償設(shè)備無非是高低壓電容器及靜止進(jìn)相器、旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)等，并且旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)現(xiàn)已逐漸被靜止進(jìn)相器所代替。這幾種無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)該根據(jù)電機(jī)設(shè)備選型等因素進(jìn)行科學(xué)選取并確定合理的安裝位置。我們建議采取下列節(jié)能設(shè)計(jì)方案：
                  
　　2.1 低壓異步電動(dòng)機(jī)、高壓鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)采用高低壓電容器補(bǔ)償，而且盡量多采用就地補(bǔ)償，同時(shí)減少變配電室集中補(bǔ)償?shù)臄?shù)量和容量。因?yàn)榫偷匮a(bǔ)償是在靠近異步電動(dòng)機(jī)附近增設(shè)電容無功補(bǔ)償裝置，這是對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償最有效的補(bǔ)償方法，其無功補(bǔ)償效果最佳，設(shè)計(jì)時(shí)要注重考慮與需要補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)安裝布置空間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，力求美觀安全可靠。
                  
　　2.2 高壓繞線式異步電動(dòng)機(jī)采取靜止進(jìn)相器進(jìn)行無功就地補(bǔ)償，靜止進(jìn)相器及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器的安裝布置位置應(yīng)盡量靠近電動(dòng)機(jī)，目的是盡量減少電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路長(zhǎng)度，進(jìn)而減少轉(zhuǎn)子電線電纜的投資，在主要降低電動(dòng)機(jī)定子回路線路損耗的同時(shí)，最大限度降低轉(zhuǎn)子回路線路損耗。
                  
　　2.3設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)全盤考慮，科學(xué)論證，正確利用余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)調(diào)整作用，即注重與全廠高低壓電容器、靜止進(jìn)相器、旋轉(zhuǎn)式進(jìn)相機(jī)等其他無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配合：我們知道，綜合考慮經(jīng)濟(jì)合理性，水泥行業(yè)新型干法生產(chǎn)線的用電負(fù)荷加裝無功補(bǔ)償后全廠負(fù)荷性質(zhì)應(yīng)該還是電感性的，無功補(bǔ)償設(shè)備全部正常投入運(yùn)行后，全廠功率因數(shù)一般可達(dá)0.95以上；水泥余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的能量源泉是來自水泥熟料生產(chǎn)線的窯頭和窯尾的廢氣，通過余熱鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)完成能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生電能，電能主要供企業(yè)內(nèi)部使用，不對(duì)外部上一級(jí)電網(wǎng)供電，即采用“并網(wǎng)不上網(wǎng)” 的運(yùn)行方式，余熱發(fā)電量一般約占本企業(yè)全部用電量的30%，因此其發(fā)電機(jī)不具備利用其“進(jìn)相運(yùn)行”方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)電壓調(diào)節(jié)的能力：在外部電網(wǎng)負(fù)荷低谷網(wǎng)絡(luò)電壓過高時(shí)，吸收電網(wǎng)過多剩余無功功率以便有效抑制電壓升高，而應(yīng)該主要在遲相運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行，注重和其他無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配合，及時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)到最佳范圍，提高整個(gè)系統(tǒng)綜合運(yùn)行效率，力爭(zhēng)使系統(tǒng)綜合能效最佳！
                  
　　3 應(yīng)采用統(tǒng)一的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)（即DCS或中控系統(tǒng)）節(jié)能設(shè)計(jì)方案
　　DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System），在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)，一些行業(yè)還常習(xí)慣稱中央控制系統(tǒng)、中控系統(tǒng)。是一種新型綜合自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，1975年問世以來，已經(jīng)經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷程。它是在老式集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。DCS是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。
                  
　　在系統(tǒng)功能方面，DCS和老式集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方法上卻完全不同。目前在我國(guó)水泥行業(yè)，水泥熟料生產(chǎn)線同步配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的生產(chǎn)線，用于水泥生產(chǎn)過程控制的及用于余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)（即DCS或中控系統(tǒng)）絕大多數(shù)是采用各自的單獨(dú)控制系統(tǒng)，并且多是設(shè)立單獨(dú)的中央控制室，這樣相互之間是獨(dú)立的，空間上也是分離的，我們認(rèn)為這樣做是缺乏全局統(tǒng)一觀念、是極其浪費(fèi)和不合理的，一些軟硬件設(shè)備重復(fù)配置，不能使設(shè)備資源充分利用。
                  
　　主要原因是受到行業(yè)（水泥行業(yè)，電力行業(yè)）傳統(tǒng)習(xí)慣思維的影響，相互溝通融合不夠。通盤考慮，科學(xué)分析，二者應(yīng)該高效融合，完全可以采用統(tǒng)一的一套綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)（即DCS或中控系統(tǒng)）節(jié)能設(shè)計(jì)方案，采用一個(gè)中央控制室進(jìn)行中控操作，把水泥生產(chǎn)和余熱利用發(fā)電看成一個(gè)統(tǒng)一的生產(chǎn)整體，每個(gè)環(huán)節(jié)只是這一整體的一個(gè)生產(chǎn)工序，做到各個(gè)環(huán)節(jié)中控操作相互之間最佳配合，對(duì)水泥生產(chǎn)線、余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)全面、可靠、合理、完善的監(jiān)視、測(cè)量與控制，并具有與電力部門調(diào)度端調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)交換信息的能力，使水泥單一生產(chǎn)系統(tǒng)與余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)達(dá)到工藝上相互配合及控制上的完美統(tǒng)一，還會(huì)大大節(jié)省建筑和設(shè)備投資，節(jié)約能源！
                  
　　4 結(jié)論
　　4.1 同步配套余熱利用（發(fā)電）系統(tǒng)的水泥熟料生產(chǎn)線工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)是一項(xiàng)涉及多個(gè)專業(yè)或行業(yè)領(lǐng)域的工作，要使設(shè)計(jì)方案合理科學(xué)，應(yīng)該通盤考慮，認(rèn)真論證，博采眾長(zhǎng)，不斷發(fā)展創(chuàng)新，才能力求完美。
                  
　　4.2 本文提到的幾個(gè)節(jié)能設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化建議在實(shí)際工程中都要涉及，但也要具體問題具體分析，從全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧，不斷優(yōu)化與完善，與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新，不能教條和千篇一律。