1 水泥行業(yè)電氣節(jié)能技術

節(jié)約能源是我國的基本國策，國家制定了“節(jié)能中長期專項規(guī)劃”，為落實此規(guī)劃目標，國家發(fā)改委最近啟動了十大重點節(jié)能工程，包括節(jié)約和替代石油、燃煤工業(yè)(窯爐)改造、區(qū)域熱電聯(lián)產、余熱余壓利用、電機系統(tǒng)節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化、建筑節(jié)能、綠色照明、政府機構節(jié)能以及節(jié)能監(jiān)測和技術服務體系建設工程等。作為耗能大戶的水泥行業(yè)是國家宏觀調控的重點，也是節(jié)能的重點行業(yè)，在“十一五”期間國家十大重點節(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，通過實施專項規(guī)劃，水泥單位產品綜合能耗要求下降20％，生產每噸水泥電耗控制在100kWh內。按我國水泥年產12億噸計算，如達到節(jié)能指標，則每年可節(jié)約百萬噸煤，節(jié)電百億度，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。電能是各種能源中最為經濟實用，清潔方便，且容易傳輸、控制和轉換的能源，電氣節(jié)能技術推廣將有助于顯著減少一次能源的消耗和環(huán)境污染。水泥廠電氣節(jié)能的就是要從電網開始，在供、配、用電的各環(huán)節(jié)上挖掘節(jié)電的潛力，其中有：線路和變壓器的節(jié)能，盡量降低供電系統(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，還要對整個電網實施在運行管理技術上的節(jié)能技術。

一條5000t／d新型干法水泥熟料生產線，主要用電包括石灰石礦山，石灰石皮帶機運輸，一直到水泥散裝發(fā)運為止的主生產流程，以及空壓機、水泵站、水處理、廠前區(qū)、機電修等輔助流程。據(jù)常州某5000t／d熟料水泥廠統(tǒng)計：整條生產線總裝機容量約為38000kW，設計計算負荷約26000kW，如功率因數(shù)COSΦ以0．92計，視在容量則約28000kVA，為此水泥工廠必須設置總降壓變電站，選用一臺容量為35000kVA主變壓器，如雙電源進線，則用兩臺l6000kVA變壓器。由于每條水泥熟料生產線接入的電網和工藝狀況不同，上述數(shù)據(jù)和配置則是某一實例。另據(jù)綜合信息，一座5000t／d熟料水泥廠共有電機約700臺左右，雙向運轉電機約為l5臺，閥門數(shù)量約為80個，其中電動控制閥門為70臺左右，還有其它用電設備等約300臺組。由總降壓變電站接入的電能，必須經由若干個開關站和馬達控制中心組成的供配電系統(tǒng)才能輸送到各用電設備。本文將從水泥生產線供、配、用的各環(huán)節(jié)上論述水泥廠電氣節(jié)能的可行性及相應措施，有關純低溫余熱發(fā)電的技術和節(jié)電不在本文討論范圍。水泥工業(yè)節(jié)能和自動化的關系筆者已在其它文章另有論述。

2 供配電系統(tǒng)的節(jié)能

一個大型干法水泥廠的供配電系統(tǒng)是指從國家電網將高壓引入總降壓變電站到各用電設備間的全部線路、變壓器、開關、控制和保護裝置等設備，要設法降低供配電的線路與變壓器的損耗是其節(jié)能的主要措施，它包括需要增加一定投資對設備進行改造的硬措施，也包含不需增加投資，僅需改善運行管理的軟措施。

2．1采用節(jié)能型的供配電設備

(1)合理選擇供配電電壓

在額定電壓允許情況下，提高引入的高壓電壓等級，是降低線損率的有效措施，一般在35kV及以上供電電網中，每提高運行電壓1％，可降損1．2％。5000t／d干法水泥廠應直接用110kV或220kV(東北地區(qū)66kV)引入總降壓變電站，取消35kV，它既可提高輸送容量，又可大大降低線損率。對于配電網，供電電壓等級越高，線損也越低，而線損是隨電壓平方成反比而下降，目前有些新建的水泥廠已將供電電壓升為l0kV，將傳統(tǒng)的6kV提升了一級，一次投資可能稍有增加，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

水泥廠每個電力室設置變壓器若干臺，在傳遞功率過程中要產生損耗，分別為空載損耗和負載損耗，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。我國節(jié)能型變壓器在質量方面已達較高水平，目前新投運水泥廠大多選用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l0％。另外，新型低損耗產品Sll型卷鐵心變壓器以及非晶合金鐵心變壓器已進入市場，由于價格偏高，今后將逐步推廣。

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。一般認為配電變壓器負荷率為額定容量的70％～80％較合適，而對主變壓器則應盡量按最大需求量選擇容量，并以此來計算基本電費，確保變壓器在經濟、安全可靠的狀態(tài)下運行。

(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。為改善電網電壓質量，電力部門對水泥廠總降壓變電站功率因數(shù)有總體要求，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，如有的負荷波動較大的用電設備未裝就地補償裝置。

現(xiàn)在新型的節(jié)能型無功補償裝置已開始應用，如SVC型無功補償裝置，它可根據(jù)實際需要自動投入等量或不等量電容，實現(xiàn)三相對稱或不對稱補償功能，另外它帶有RC吸收回路，能濾除高次諧波。