水泥廠電氣設(shè)計(jì)節(jié)能措施

  能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國是目前世界上第二大能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國,隨著我國經(jīng)濟(jì)的較快發(fā)展和工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,能源需求還在不斷增長(zhǎng),而作為二次能源的電能供需矛盾近年來也越來越突出?!吨腥A人民共和國節(jié)約能源法》已于2008年4月1日起頒布施行,而剛剛盛大開幕的中國2010年上海世博會(huì)的理念也是“綠色世博”和“低碳世博”。在這里,我們作為電氣設(shè)計(jì)人員,針對(duì)水泥行業(yè)的特點(diǎn),簡(jiǎn)單談?wù)勗谶M(jìn)行水泥廠電氣設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的節(jié)能問題和節(jié)能措施。

  1 供配電系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
  
廠區(qū)總降、配電站、電力室等應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心,以縮短供電半徑,減少線路損耗。各電力室應(yīng)根據(jù)所轄車間負(fù)荷情況,合理選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù),以便由于淡、旺季及停窯檢修等原因造成負(fù)荷變化時(shí),能夠靈活投入切除變壓器,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,減少由于輕載運(yùn)行造成的不必要電能損耗。另外,對(duì)于分期建設(shè)或配套余熱發(fā)電的項(xiàng)目,在選擇變壓器容量及臺(tái)數(shù)時(shí),還要把當(dāng)前和終期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等各種因素考慮在內(nèi),進(jìn)行合理的選擇、搭配、預(yù)留等。

  2 變壓器的節(jié)能設(shè)計(jì)
  
減少變壓器的有功損耗。變壓器的有功損耗按下式計(jì)算:  

  ΔPT =P02P         (1)

  式中:ΔPT — 變壓器的有功損耗,kW;
     
P0 — 變壓器的空載損耗,kW;
     
PK — 變壓器的短路損耗,kW;
     
Β— 變壓器的負(fù)荷率。

  (1) P0是變壓器的鐵損,其值與負(fù)荷大小無關(guān),只與鐵芯材料及制造工藝有關(guān).所以在選用變壓器時(shí)要選擇節(jié)能型變壓器如S11、SCBl0等。它們是采用了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝對(duì)變壓器鐵芯進(jìn)行加工處理,減少了鐵芯的渦流損耗和漏磁損耗。

  (2) PK是變壓器線損,它取決于變壓器繞組的電阻及流過繞組電流的大小,并與負(fù)荷率平方成正比。因此在選擇變壓器時(shí)應(yīng)選用阻值較小的繞組.如銅芯變壓器。

  雖然變壓器負(fù)荷率在50%時(shí)其線損最小,但其鐵損卻相對(duì)較大。一般來說,變壓器最經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行的負(fù)荷率在75%~85%之間,這個(gè)數(shù)據(jù)也正是規(guī)范中所體現(xiàn)的。

  3 減少線路損耗
  
線路損耗按下式計(jì)算:

  ΔPL =3IL2RL·10-3      (2)

  式中:ΔPL — 三相輸電線路的功率損耗,kW;
     
IL — 線電流,A;
     
RL— 線路相電阻,Ω。

  其中線路電阻RL在通過電流不變時(shí),線路越長(zhǎng)則電阻值越大。水泥廠中用電設(shè)備比較多,供電線路也相應(yīng)較多,比如一條5000t/d水泥生產(chǎn)線的電纜總長(zhǎng)度大約為20~25萬m。這些線路造成的電能損耗是相當(dāng)可觀的,所以減少線路損耗必須引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。在水泥廠設(shè)計(jì)中。功率>200kW的電機(jī)采用10kV電機(jī),這主要是為了通過減小線路電流來降低線路損耗;而對(duì)某一具體設(shè)備的供電線路而言,其線路上的電流基本是不變的,因此要減少線損,就必須減少線路電阻。

  線路的電阻RL = ρL/S,即與導(dǎo)線電阻率ρ、導(dǎo)線長(zhǎng)度L成正比,與導(dǎo)線截面S成反比。因此要減少電阻值就要做到以下幾點(diǎn)。

  (1) 選用電阻率ρ 較小的導(dǎo)線。如銅芯導(dǎo)線較佳,鋁線次之,這一點(diǎn)大家都有共識(shí),各水泥廠鋁線基本上不用了,而是以銅線代替。

  (2) 減小線纜長(zhǎng)度 L。在設(shè)計(jì)中線路走向及布置應(yīng)盡量合理,少走彎路。各配電站、電力室應(yīng)靠近負(fù)荷中心,以減少供電半徑。

  (3) 增大線纜截面積 S。對(duì)于較長(zhǎng)的線路,在滿足載流量、熱穩(wěn)定、保護(hù)配合及電壓降要求的前提下,在選擇線纜時(shí)可適當(dāng)加大線纜截面。

  4 提高供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)
  
功率因數(shù)越高則線路無功損耗越少。前面提到的輸電線路損耗ΔPL是線路傳輸有功功率的線損和線路傳輸無功功率的線損之和。傳輸有功功率是為了滿足用電設(shè)備正常運(yùn)行所必須的,是不變的。而在供配電系統(tǒng)中的某些用電設(shè)備如變壓器、電動(dòng)機(jī)、燈具的鎮(zhèn)流器以及一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備(如熒光分析儀)等都具有電感性,會(huì)產(chǎn)生滯后的無功電流,它要從系統(tǒng)中經(jīng)過高低壓線路傳輸?shù)接秒娫O(shè)備末端,這就產(chǎn)生了線路的無功功率損耗。要避免這部分損耗可采取如下措施:

  (1) 提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。在設(shè)計(jì)中盡可能采用功率因數(shù)高的用電設(shè)備,如現(xiàn)在選用的熒光燈均采用電子式鎮(zhèn)流器。

  (2) 用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償。電容器可產(chǎn)生超前無功電流抵消用電設(shè)備的滯后無功電流,在提高功率因數(shù)的同時(shí)還減少了整體無功電流。在水泥廠工程設(shè)計(jì)中.原料磨磨機(jī)、水泥磨磨機(jī)等大型高壓電動(dòng)機(jī)裝設(shè)就地電容補(bǔ)償裝置,隨機(jī)投入和切除;各電力室0.4kV母線設(shè)置低壓功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置;總降10kV母線上設(shè)置高壓功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置。通過這些措施可使系統(tǒng)的功率因數(shù)達(dá)到0.92以上,減少了系統(tǒng)無功損耗。

  5 電動(dòng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)
  
減少電動(dòng)機(jī)能耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)選用高效率的電動(dòng)機(jī),但是在水泥廠設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)通常都是工藝及水暖等專業(yè)設(shè)備所配套的,由設(shè)備制造商統(tǒng)一供應(yīng),所以對(duì)于電氣專業(yè)的電動(dòng)機(jī)節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中。除了就地電容器補(bǔ)償以減少線路損耗外,主要是減少電動(dòng)機(jī)輕載和空載運(yùn)行,因?yàn)樵谳p載運(yùn)行下電動(dòng)機(jī)效率是極低的,切實(shí)可行的辦法是采用變頻調(diào)速控制電動(dòng)機(jī),使其在負(fù)載率變化時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,以提高電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)的效率,從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

  6 照明的節(jié)能設(shè)計(jì)
  
照明節(jié)能設(shè)計(jì)就是在保證不降低作業(yè)面視覺要求、不降低照明質(zhì)量的前提下,力求減少照明系統(tǒng)中光能的損失,從而最大限度地利用光能,通常的節(jié)能措施有以下幾種:

  (1) 充分利用自然光。在設(shè)計(jì)中電氣設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與建筑專業(yè)配合,做到充分合理的利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機(jī)地結(jié)合,從而大大節(jié)約了人工照明電能。在水泥廠中,這部分主要涉及辦公樓、中控化驗(yàn)樓、宿舍樓、招待所、食堂等。

  (2) 照明設(shè)計(jì)規(guī)范及水泥廠設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)各種場(chǎng)所的照度標(biāo)準(zhǔn)、視覺要求、照明功率密度等均有規(guī)定。照度標(biāo)準(zhǔn)是不可隨意降低的,也不宜隨便提高,要有效地控制單位面積燈具安裝功率,在滿足照明質(zhì)量的前提下.一般房間(場(chǎng)所)應(yīng)優(yōu)先采用高效發(fā)光的熒光燈(如T8、T9管)及緊湊型熒光燈,高大車間、廠房及廠區(qū)的室外照明等一般采用新型節(jié)能型高壓汞燈、高壓鈉燈等高效氣體放電光源。

  (3) 使用低能耗性能優(yōu)的光源用電附件,如電子鎮(zhèn)流器、電子觸發(fā)器以及電子變壓器等。辦公樓、宿舍樓等場(chǎng)所內(nèi)的熒光燈應(yīng)選用電子鎮(zhèn)流器,氣體放電燈應(yīng)采用電子觸發(fā)器。另外,新型的LED高效節(jié)能燈也已逐步得到設(shè)計(jì)應(yīng)用。

  (4) 改進(jìn)燈具控制方式。采用各種節(jié)能型開關(guān)或節(jié)電裝置也是一種行之有效的節(jié)電方法。廠區(qū)道路及室外照明可采用程序控制或光電、聲控開關(guān);辦公樓等公建走道、樓梯等人員短暫停留的場(chǎng)所可采用節(jié)能自熄開關(guān)(聲光控、觸摸延時(shí)等);各車間燈具由照明配電箱集中控制,配電箱內(nèi)安裝照明專用節(jié)電器。

  總之,水泥廠的電氣節(jié)能潛力是很大的。電氣設(shè)計(jì)不但要滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、功能使用及工藝要求, 還要充分考慮各項(xiàng)行之有效和切實(shí)可行的節(jié)能措施,從而為企業(yè)降低運(yùn)行成本,帶來更大的效益。

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