引言

在可持續發展戰略深入實施的背景下，各行業、各領域都加強了對自身發展模式的改革與優化，著力減少各項生產活動對能源與資源的消耗量，進而適應經濟社會可持續發展的需求，同時還能有效降低生產成本，使企業的市場競爭優勢得到進一步提升。我們都知道，水泥行業在生產過程中需要投入大量的能源，其中電能占據很大一部分比例，而電能消耗量越大，生產成本也就越高，這樣一來，不僅會給水泥廠的發展造成不利影響，同時還會加劇社會能源緊缺問題，阻礙我國可持續發展目標的實現。通過將節能技術引入到水泥廠之中，可有效解決其電能損耗量過大的問題，使電能的有效利用率得到提升，從而增加企業的經濟效益，促進整個行業的健康長遠發展。

近些年，我國工業化發展速度明顯加快，水泥生產技術也得到了一定程度的改進和創新。現階段，我國水泥生產量已經在國際上已經名列前茅，尤其是近些年在基礎設施建設越發完善以及產業優化升級的帶動下，我國水泥總產量更是呈現出逐年攀升的趨勢。另外，城市化的不斷發展、基礎工程建設項目的增加也在一定程度上提高了我國水泥的需求量。在水泥生產方面，我國一直都是采用的濕法工藝或立窯工藝，經過長時間的探索與研究，近幾年我國已經逐漸開始采用干法生產工藝，并在技術設備、生產管理等方面不斷完善，這就推動了我國水泥行業的進一步發展。然而，從整體上來看，我國現階段大多數水泥廠的生產技術依然較為落后，這些落后的生產技術不僅很難提高生產效率和質量，在耗能上也非常高，與新興技術工藝相比，其能耗要高出好幾倍。相較于發達國家而言，我國每生產 1 噸水泥所需消耗的電量要高出 5 度左右，若按照年產量 50 萬噸來計算，一個水泥廠每年的總耗電量要高出約 250 萬度，正是由于電能耗費量過高，致使水泥廠的經濟效益無法得到有效提升，同時也對我國能源的可持續利用造成了不利影響。所以，優化生產技術、控制生產能耗是當前我國水泥廠發展的重中之重。

2.1 大力推廣和應用新技術、新設備

水泥廠在開展生產活動的時候，需要用到多種多樣的設備，這些設備的功率各不相同，電能損耗程度也存在明顯的差異性，為了實現對電能利用率的進一步提升，就必須積極更新各種設備與生產技術，通過引入新設備、新技術，使電力設備運轉過程中存在的各種問題得到有效解決，目前應用頻率較高的節能技術主要有生料磨改輥壓機技術、燒成窯尾降阻改造技術、余熱發電技術、變頻調節技術等。實踐證明，通過對生產線生料粉磨系統原有立磨或管式磨升級改造為輥壓機終粉磨技術，可降低單位產品電能消耗4~8kWh/t。燒成窯尾降阻改造技術也是今年來水泥行業又一熱門的節能改造方向，通過對分解爐、旋風筒等關鍵設備工藝尺寸的優化，降低關鍵部位風速，降低系統阻力，能使窯尾高溫風機進口負壓降低 500~1500Pa，電流降低4~10A，節能效果明顯。通過應用余熱發電技術，可充分發揮出干法生產線中熱能的作用，使熱能的利用率從以往的 60%提高到 90%，該技術已經成為我國水泥行業應用最為廣泛的節能技術之一。變頻調節技術主要針對的是窯尾高溫風機進行節能優化，該技術的應用可有效提高熟料的利用率，使電能的消耗降低到 2kWh/t，這一技術的節能效果十分顯著，對于大容量設備以及系統運行慣性較大的設備都比較適用。變頻調節技術的應用不僅能降低電力設備運轉過程中的負荷，同時還能降低對電網造成的沖擊，節能幅度約為25%。除了上述兩種節能技術以外，節能粉磨技術也可實現對水泥廠用電量的降低，該技術以粉磨工藝作為節能改造對象，將現代化輥式磨設備、輥壓機設備有效運用其中，實現對粉磨系統的優化改造，改造完成后可創造出30~40%的節能效益，既能有效降低水泥廠生產過程的能源消耗量，同時也能提高企業的經濟效益。

2.2 合理編制生產線降耗指標

水泥廠在開展生產作業活動的時候，要實現用電量進一步減少，就必須將生產工藝作為切入點，對其進行節能改造。水泥廠必須對自身的實際技術水平有一個全面的了解，以實際情況作為基本參照，采取適當的調整舉措，深入挖掘生產線之中的潛在價值，合理編制相關能耗指標，從而實現對能源消耗量的有效控制，促進水泥廠綜合生產效益的提升。目前我國水泥行業對新型干法處理工藝的應用較為廣泛，并取得了較為顯著的節能成效。然而，站在具體應用的層面來看，盡管技術一樣，但在技術應用、設備管理等方面卻存在一定的差異，沒有把生產線技術所具備的優勢全面發揮出來，這就致使水泥廠中的生產線消耗難以達到對應的能耗標準，這不僅會導致電能的浪費，還會對水泥廠生產活動的高效化開展及其可持續發展帶來極大的不良影響。所以，為了避免上述問題的出現，就必須注重對生產線降耗指標的合理編制，通過這一舉措來彌補技術與管理方面的存在的缺陷，確保生產線運行消耗能達到相關指標要求，雖然這一改造過程需要投入大量的資金，但相較于其創造出的收益來說，此項投資是非常值得的。

2.3 廠區照明節電

水泥廠照明也需要耗費大量的電能，所以，要實現對水泥廠用電量的減少，就必須加強廠區照明節電技術的應用。當前我國很多水泥廠生產車間的照明裝置都是采用的白熾燈，此類照明裝置不但亮度較低，同時還會造成電能的浪費，若采用環保型、高效型的節能照明燈替換，則能在很大程度上降低車間照明的用電量。由于采用了稀土三基色發光材料以及電子調控技術，節能燈的發光率要遠遠高于傳統的白熾燈，不僅如此，其輻射距離也要遠得多，在各方面技術性能上都要優于白熾燈。對于廠區內一些不需要經常照明的區域，可采用聲控型的照明燈，在需要照明的時候只要發出聲音就能自動打開，且無需手動關閉，這樣既能達到節能目的，同時也能為人們提供方便。此外，還要充分發揮出自然光的價值，在能通過自然光照明的區域要盡量減少對電燈的使用，這也是一條有效的節能途徑。

3.1 供配電系統的節能改造

在水泥廠實際運行的過程中，電能是其最為主要的動力能源，而負責電能分配的是水泥廠的供配電系統，因此，為了實現節省電能的目標，就必須注重對水泥廠供配電系統的節能改造。在對供配電系統進行設計的時候，應結合不同工藝區間設備的參數情況，對電能進行合理配置，確保電氣室與配電站位置的合理性，盡可能使其靠近負荷中心，最好采用一級配電的形式，使供電半徑得到縮小，從而避免出現不必要的電能損耗。

3.2 供配電設備的節能改造

水泥廠供配電設備的選擇也會直接影響到其能耗的高低，變壓器作為水泥廠供配電設備的組成部分之一，其重要性不言而喻。應結合不同工藝段的裝機容量對變壓器的容量進行合理選擇，確保變壓器能保持最為經濟的負荷率，進而有效控制空載損耗。通常來說，將變壓器的負荷率控制在 65%~75%是最具經濟性與合理性的。現階段，我國很多水泥廠中都還存在 S7、S9 系列的老式變壓器，此類變壓器的各項技術指標都比較落后，因此，積極淘汰這類老式變壓器，對其采取適當的升級改造技術，也能實現節能的目標。

3.3 線路損耗的節能改造

在供電容量一致的前提下，輸電線路越短，整個線路的阻抗也就越小，線路上電能的損耗量也越小。從當前的現狀來看，我國不少水泥廠在電力線路敷設上都存在線路設計不夠合理、線路過長等問題，這就致使水泥廠電能線損過高。鑒于此，設計人員在開展水泥廠供電線路設計工作的時候，必須全方位考慮線路路徑問題，盡可能在達到相關設計標準的基礎上，選擇敷設長度最短的路徑，進而有效控制線路損耗，實現節能的目標。

3.4 用電設備的節能改造

1、采用高效率電動機

水泥廠中必不可少的一個重要用電設備就是電動機，將電動機能耗降到最低的有效方法就是提高能量傳輸效率，所以，在水泥廠電氣設計中最好采用高效率的電動機與傳動系統。電動機的損耗主要可分為機械損耗、銅損、鐵損等，只有降低各部分的損耗，才能實現電動機效率與功率因素的提高。

當電動機損耗降低 20~30%時，效率能提高 3~6%的電動機就可稱之為高效率電動機。現階段，水泥生產線所采用的 Y 系列電動機的平均功率比已經淘汰的 J02 系列電動機大約提高了 0.4%，新型的高效率電動機的平均功率則比 Y系列提高了 3%左右。如果 J02 電動力的效率為 91.5%，則 Y 系列電動機的效率就能達到 91.9%，而高效率電動機的效率則為 94.9%。如果同樣采用容量為 100kW 的電動機運行 5 千小時每年，則年總耗電量依次為 519175kWh、516800kWh、500175kWh。由此可見，Y 系列電動機每年可節約 2375kWh，高效率電動機每年可節約 19000kWh。對于水泥廠來說，全廠的電動機必定有幾十臺甚至上百臺，且這些電動機大都常年運行，每年可節省的電量累計起來是極為可觀的。由此可見，采用高效率電動機對水泥廠的節能改造來說有著十分重要的意義。

2、利用變頻器實現節能

伴隨生產技術與生產工藝的進一步改進和提升，水泥廠中采用變頻調速的設備也逐漸增多，對于風機和泵類設備來說，采用變頻器調速可取得極為顯著的節能成效，因為風機與泵類設備在選型的時候大都留出了一定的富余量，但在實際生產的時候，由于受到諸多因素的影響，經常出現電動機運轉負荷率偏低的情況，而利用變頻的方式，恰好能提升電動機空載時的效率，從而實現節能的目標。一般來說，變頻器是由若干個低壓單元串聯組合而成的，其最為明顯的特點就是采用濾波器實現完美的輸入波形，其輸入與輸出的諧波電流都可滿足相關標準。不僅如此，變頻調速的結構也十分簡單、調速精度較高、調速范圍廣、穩定性與可靠性較強，節能效果相對而言比較顯著。相關統計數據顯示，水泥廠普通交流電動機的啟動電流大約為額定電流的 6~7 倍，而變頻調速啟動電流則低于電動機的額定電流，這就大大降低了線路的綜合損耗。

綜上所述，水泥廠的用電量相對于其他行業的用電量來說是比較高的，對水泥廠進行節能改造、減少其用電量，是降低企業生產成本的關鍵，同時也是促進整個行業可持續發展的重要途徑。水泥廠要減少用電量，就必須注重對新技術、新設備的推廣和應用，合理編制生產線降耗指標，并加強廠區照明節電設計。在水泥廠的節能改造方面，首先要做好供配電系統與供配電設備的節能改造工作；其次要注重線路損耗的節能改造；最后還要落實好用電設備的節能改造工作，如采用高效率電動機、利用變頻器調速等。目前，我國不少水泥廠在控制用電量及其節能改造上都還存在一些不足和缺陷，還需在今后的實踐中不斷改進和完善。

作者：汪時斌

來源：《合肥水泥研究設計院有限公司》

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