水泥厂电气设计节能措施

李利巧，祁欣欣，孙玉琮

河北省建筑材料工业设计研究院有限公司，河北石家庄，050000

0 引言

随着我国经济市场的不断变革，我国综合国力得到一定程度的提升，为了实现我国持续发展，节能减排的战略目标逐渐深化，我国各个领域在发展过程中更加重视节能减排绿色发展。面对水泥市场的需求量逐渐增加，在水泥厂中开展节能减排发展措施已经成为当下的必然趋势，调整水泥厂生产过程中的高能耗现象，提升生产技术水平，加强对水泥厂电力系统的控制，积极采用节能型电气设备，提升水泥厂管理人员的节能意识，优化厂房的照明方式，促进水泥厂发展。

1 水泥厂电气设计节能的发展现状

在20世纪90年代初，我国水泥厂的发展在世界具有一定的地位，生产量较大，面向全世界出口，在一定程度上促进了我国经济的发展，稳固我国世界地位。随着我国城市化不断发展，建筑工程领域迎来发展的新阶段，其施工重量以及施工规格逐渐加大，对水泥的需求逐渐再加大。为了满足我国基础设施建设发展的需要，加强水泥厂的生产量是关键。国家对我国水泥厂生产的重视程度逐渐提升，为了鼓励水泥厂加大生产量，出台了一系列的福利措施[1]。

我国水泥厂原来在生产过程中采用传统的湿法以及立窑的生产工艺，其生产施工技术手段较为落后，已经严重影响当前水泥市场的需求量，造成水泥产品供不应求的现象，影响我国基础设施以及城市化发展进程。为了改善这一现象，我国水泥厂管理人员积极引进先进的生产技术手段，提升水泥厂生产质量以及生产效率，现阶段已经取得了一定的成绩。目前，我国水泥主要采用的是新型干法水泥生产工艺流程，水泥厂的生产技术手段、水泥生产机械设备、生产管理制度、生产资金等达到了一定水平的提升，将传统的水泥成生产模式创新完善，提升水泥厂的生产效率[2]。

但是，经过对水泥市场需求量以及水泥厂的生产数据进行调查发现，在水泥生产过程中，其消耗的能量较大。为了缓解这一现象，国家以及水泥厂非常重视，积极开展应对措施。首先，国家针对水泥厂电气设计消耗过大，相继颁布多部相关法律文件，制定水泥厂生产电能消耗的标准，例如表1所示，水泥厂要基于文件标准开展生产工作。制定水泥厂生产各个环节的能源消耗指标，例如表2所示，对各个施工环节进行明确的规定，要求水泥厂生产过程中基于表2进行生产活动，保证水泥厂最大限度地节省电能消耗。其次，水泥厂内部管理人员要提高重视程度，积极调整水泥厂内部的生产模式，积极引进节能设备以及技能技术手段，基于各个流程着手，保证生产力的同时控制电能消耗[3]。

表1 新建、扩建水泥工厂生产线考核时间内的主要能耗设计指标

表2 新建、扩建水泥生产线主要生产工段电耗设计指标

2 水泥厂生产过程中电气设计节能的必要性

在我国经济发展飞速的背景下，可持续发展战略已经提上日程，国家以及各个领域的企业开展相关的可持续发展战略目标，进行企业内部的改革，实现节能减排，将高消耗低产量的形式转化成低能耗高产量发展，提升我国可持续发展进程。以水泥厂为例，在发展过程中电能消耗过大，已经严重与企业发展的战略目标相背离，其水泥生产过程中的成本较大，降低企业的经济效益，因此，企业开展相对应的电气设计节能措施是非常重要的，降低水泥厂电能消耗，提升资源的利用率，减少水泥厂生产过程中的资源耗损，进而提升水泥厂自身的经济效益，增强企业实力，同时为我国环境保护作出巨大贡献，实现双赢的局面[4]。

3 水泥厂生产中电气节能设计的强化措施分析

3.1 水泥厂配电系统的节能设计分析

电能为我国发展作出巨大贡献，为人们的日常生活提高光照，为企业发展提供动力。电能源于其他能源相比具有一定的清洁性以及传输性，能够被人们所控制，将电能转化为动力驱动企业机械设备等稳定运转。因此，为了提升人们对电能源的控制力度，加强建设供配电网系统设计是关键，对电能源的消耗有着直接影响[5]。在水泥厂发展中，由于对电能源的需求量较大，为了保证水泥厂的稳定生产，其水泥厂的供配电系统是将国家电网高压引入变电站中，将电源输送到水泥厂各个电气系统设备当中，控制电压，保证电能源能够稳定地传输到生产设备当中，保证水泥厂生产的稳定开展。水泥厂供配电系统是由众多的子系统组合而成的，在众多子系统相互联系、相互运转的状态下，促使供配电系统在水泥厂中运行。在水泥厂供配电系统中，子系统之间紧密相连，子系统的持续运转是水泥厂电气配电持续发电的重要保障，是降低水泥厂电能消耗过大的重要手段。因此，在水泥厂供配电系统设计过程中，将各个系统的建设位置尽量紧凑，防止出现线路过长造成电能源浪费的现象。水泥厂在生产过程中，要基于实际情况，使用合理的变压器，根据水泥厂实际情况控制电压的大小，当水泥厂生产淡季时，变压器能够进行调节，降低电压，在水泥厂生产旺季时，适当提升电压。通过变压器设备的作用，使水泥厂生产灵活多变，从根本上节省能源消耗。其次，对水泥厂生产的配套设施进行管控，基于水泥厂以及供配电系统的实际情况进行分析，合理配置变压器的数量[6]。

3.2 加强对电线电能消耗管控

在水泥厂生产过程中，其电路的长度对能源消耗的总量具有直接的联系，电线的线路越长，电阻越大进而在水泥厂生产过程中消耗的电能越多。经过对我国部分水泥厂进行实地勘察发现，在水泥厂生产过程中的机械化水平较高，机械设备对电能源的需求较大，因此为了保证各个设备能够与电源连接，电线设计比较长。例如我国某家水泥厂生产中，一个生产量不到5000吨的生产线，其电线高达20~25万米之间。基于以上数据可以看出该水泥厂的电能消耗庞大，因此，为了实现水泥厂电气设计节能目标，积极开展电线节能措施是非常必要的。水泥厂管理人员一定要重视电线能源消耗问题，加强对水泥厂内部的勘察工作，设计科学合理的电线长度，在保证水泥厂稳定生产的同时缩短电线的长度，降低水泥厂的电能消耗，优化水泥厂电机的选择，通过减小电流以及电线长度的方式开展节能工作，目前水泥厂电缆大部分选用铜芯电缆，采用铜芯电缆减少线缆损耗，并合理选择导线截面，使一次投资及年运行费用最低。

3.3 优化水泥厂供配电设备性能

当今时代，人们的生活以及企业生产已经离不开电的使用，水泥厂电气供配电设备的运行，在一定程度上影响着人们的日常生活以及企业生产质量以及效率。经过对水泥厂电气配置进行调查发展，水泥厂各个电力系统中，配电设备的数量众多，保证电能的稳定传输[8]。但是，经过计算发现，传统的配电设计在运行过程中消耗的电能较大，增加水泥厂节能战略落实的压力，为了改善配电设备能源消耗较大的现象，水泥厂管理人员积极开展应对措施，引进先进的节能型水泥厂配电设备，降低其运行中产生的电能消耗，与节能型变压器相结合，控制电能浪费。在水泥厂变压器的选择中，选用高性能的节能型S13变压器，以减少变压器自身的损耗，并合理选择变压器容量，杜绝“大马拉小车”的现象，保证设备的稳定运行。在水泥厂生产过程中，基于电能消耗的资金费用控制当变压器的调试，将经济侧重点放在生产设备中，对于水泥厂中非必要运行的电气设备例如空调等装置适当控制。

3.4 优化水泥厂配电系统功率因数

在电力系统中功率因数占据非常重要的地位，水泥厂要想实现节能发展，优化水泥厂供配电系统功率因数是非常必要的。功率因数与水泥厂电线电能的消耗有着紧密关联，因此，要加强对水泥厂配电系统功率因数的调试，降低水泥厂电能的消耗。设计人员在设计过程中要基于水泥厂生产的实际情况出发，保证安全稳定生产的前提下，提高配电系统功率因数。一般，在电气设计中，水泥厂采用集中和分散相结合的功率因数补偿方式，降低无功损失，使全厂补偿后功率因数达0.95以上。在水泥厂总降变电所10kV母线侧装设电容补偿装置，在厂区磨机、破碎机等大型高压绕线型电动机装设就地无功补偿装置，随机投入和切除；在各厂区内车间设备配电电力室0.4kV母线设置了低压功率因数自动补偿装置，使系统的功率因数达到0.95以上，减少了系统无功损耗。基于水泥厂配电系统的全方面进行控制，保证水泥厂电气设备节能发展目标的实现。

3.5 优化水泥厂电机设备

在水泥厂电气配电系统中，电机设备具有关键性地位，电机是保证水泥厂生产稳定的关键，但是电机在运行过程中会消耗大量的电能，增加水泥厂节能的压力。因此，优化水泥厂电机设备选型是实现电气设备节能的关键环节之一。在水泥厂开展电气设计节能方案时，提高对电机节能的重视程度，降低水泥厂电机高能耗的现状。首先，从生产工艺上采用的各种设备等均进行认真仔细的设计选型计算，以确保设备在最佳的效率点运行，设备选用国家推荐的节能产品。对于风机电动机类型设备，采用全数字变频装置对大功率风机进行调速，从而实现对风机风量的控制，节省电能；对于中小型电机均选用高性能系列节能型电动机，并且采取直接起动，减少因采用起动装置起动的电能损耗。对于水泥厂区高压绕线电机，比如原料磨、水泥磨主电机，选用液体变阻器作为起动装置，既改善了电机的起动特性，又节省因采用频敏变阻器起动带来的较大能量损耗。目前部分电机选用永磁直驱电机，如输送机、提升机等，此类电机使整个驱动高效、节能、低噪音点，达到节能减排的目标。合理确定各用电设备的容量类型及合理确定设备的起动方式，对水泥厂电气设备节能具有明显的效果。

3.6 水泥厂光照节能设计分析

首先，在水泥厂施工建设过程中重视光照节能，积极将自然光源引入水泥厂操作室中，降低光照设备的投入使用。施工设计人员积极对水泥厂的实际情况进行分析，将自然光与厂房布局相结合，降低电灯设备的使用，进而减少电能的消耗，在水泥厂设计过程中，可以将厂棚顶安装透光板，最大限度地利用自然光源。其次，选择合理的光照设计方案，基于水泥厂的实际情况，对不同的操作厂房实行具有针对性的光照标准，在保证厂房内部视觉要求的同时降低电能源的使用，其中不能盲目地降低光照标准，在保证生产安全稳定进行的基础上节省电能源消耗。积极应用节能型的光照设备，例如在办公室以及生活区域，采用电子镇流器控制光照设备。优化水泥厂的照明方式，将其分为局部照明、普通照明、强化照明等，在水泥厂实际生产过程中，基于不同的操作需求启用不同的照明方式，进而提升电能的利用率，防止电能浪费的现象。另外，优化电灯开关控制方式，基于节能理念，积极采用节能型控制手段，例如在水泥厂照明控制系统中安装声控开关，通过声源控制照明，厂区道路照明应设置节能自控装置等，进而节省水泥厂电能消耗。

4 结语

通过上述分析可以看出，水泥厂对我国社会的发展具有重要意义，在保证我国经济稳定发展的同时提升国际地位，而电能消耗过大成为限制水泥厂发展的重要因素，为了实现节能减排的发展战略，促进水泥厂的可持续发展，加强对水泥厂电气节能设计是重要举措。基于水泥厂的实际情况，对水泥厂生产电气设备、供配电系统、电线及功率因数等方面开展节能措施，进而降低我国水泥厂电能源的消耗，缓解水泥厂经济压力的同时实现环境保护的目标，对我国社会的可持续发展具有重要意义。