水泥企業(yè)電氣變頻技術(shù)節(jié)能分析

邵虹 李旭 李剛 郭磊

【摘 要】在改革開放深化以及社會不斷發(fā)展背景下，國民經(jīng)濟呈現(xiàn)出大幅度增長趨勢，但是經(jīng)濟在快速發(fā)展中卻帶來了大量能源消耗與環(huán)境污染問題，這樣的發(fā)展形式影響著可持續(xù)戰(zhàn)略的發(fā)展。現(xiàn)如今，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略重視程度不斷加大，綠色經(jīng)濟理念也被提出，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域也開始認識到節(jié)能減排的重要性。作為工業(yè)以及建筑業(yè)發(fā)展期間的重要原材料，水泥在實際生產(chǎn)中會造成十分嚴重的污染和能源損耗。對此本文針對電氣變頻技術(shù)在水泥生產(chǎn)中的重要性進行分析，并提出該技術(shù)的具體應用措施。

【關(guān)鍵詞】水泥企業(yè);電氣變頻技術(shù);節(jié)能減排;中壓變頻器

在我國社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，水泥工業(yè)占據(jù)著十分重要的地位，同時水泥產(chǎn)品也是建筑工程建設(shè)過程中不可缺少的建筑材料，也是整個建筑業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，早在2016年我國水泥產(chǎn)量就已經(jīng)實現(xiàn)了約25億噸，但與此同時產(chǎn)生的電能消耗也超過了2000億度。而且水泥工業(yè)屬于典型的能源消耗類型工業(yè)，在我國現(xiàn)有的技術(shù)水平條件下，每一噸水泥生產(chǎn)所產(chǎn)生的平均電耗大約為100KWh，平均煤耗大約為120kg標準煤，與發(fā)達國家先進水平相比搞出了約20%-50%。由此可見，水泥工業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排具有十分廣闊的發(fā)展空間與重要意義。

一、變頻技術(shù)應用于水泥工業(yè)生產(chǎn)中的重要性

從整體角度來概括水泥生產(chǎn)工藝就是“兩磨一燒”，具體包括礦山開采、材料處理、生料準備、煅燒熟料以及水泥制成等環(huán)節(jié)。在水泥實際生產(chǎn)過程中，電費在水泥成本中占據(jù)著約30%的比例，所以節(jié)電技術(shù)的應用十分關(guān)鍵。水泥工業(yè)節(jié)能具體表現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)與方法上，挑選合適的生產(chǎn)工藝流程以及優(yōu)化機械生產(chǎn)設(shè)備，確定最好的水泥品種，科學管理生產(chǎn)過程等，都是十分重要的工作環(huán)節(jié)[1]。在此過程中，電氣節(jié)能技術(shù)應用十分關(guān)鍵，它可以有效提高水泥機械生產(chǎn)設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率。

水泥廠電氣節(jié)能技術(shù)應用在整體方面，從電網(wǎng)開始，在供電、配電以及用電等各個環(huán)節(jié)都要實現(xiàn)節(jié)電。比如線路和變壓器的節(jié)能需要盡可能地降低供電系統(tǒng)的能源損耗。而采用高效的傳動系統(tǒng)，可以實現(xiàn)電機系統(tǒng)的節(jié)能減排，提高電動機系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率。在此基礎(chǔ)上，還要加大綠色照明工程推廣力度。在實際運行過程中，科學實施電氣節(jié)能技術(shù)要包括以下幾個方面，分別是：優(yōu)化供配電系統(tǒng)、變壓器選擇以及無功補償技術(shù)應用。除此之外，變頻調(diào)速技術(shù)也可以促進水泥生產(chǎn)實現(xiàn)電氣節(jié)能，是一項十分關(guān)鍵的技術(shù)。

二、電氣變頻技術(shù)在水泥企業(yè)生產(chǎn)中的具體應用措施

在變頻節(jié)能技術(shù)具體應用時，需要關(guān)注水泥廠的實際情況，比如5500t/d水泥熟料生產(chǎn)線，總裝機功率為33000kw，所有風機裝機功率保持在13200kw，占整個水泥廠生產(chǎn)總功率的30%[2]。在此過程中，最主要的工藝包括窯尾、窯頭以及生料廢氣處理工藝。此外，恒轉(zhuǎn)矩負載、平方轉(zhuǎn)矩負載以及恒功率負載是整個水泥廠各種機械設(shè)備運行期間的轉(zhuǎn)矩類型，而生料磨機、水泥磨機以及煤磨機等工藝設(shè)備則需要針對自身功率大小來選擇變頻技術(shù)的應用。

（一）高壓變頻器在煤磨排風機中的應用

在3000t/d的水泥生產(chǎn)線上，可以采用繞線式異步電動煤磨排風機，轉(zhuǎn)速保持在1400rpm，啟動方式為轉(zhuǎn)子串水電阻啟動，在啟動之后可以自動短接轉(zhuǎn)子滑環(huán)，電動機始終保持全速工頻運行狀態(tài)。風門開度達到57%時，電動機的平均電流可以達到28A，功率值為380.6kw。在此基礎(chǔ)上，采用變頻調(diào)速與啟動，變頻數(shù)為30.6hz，電流為16A。這樣一來節(jié)電率就可以達到40%。

（二）選擇合適的中壓變頻器

在中壓變頻器選擇過程中，要始終考慮其先進行、性能穩(wěn)定性以及節(jié)能優(yōu)越性。中壓變頻器因為其設(shè)備費用要比液力耦合器等其他調(diào)速設(shè)備高出很多，在投資控制的影響下，其設(shè)備在水泥廠中的廣泛應用也受到了影響。因此在考慮投資的同時，還需要重點考慮技術(shù)的先進性與節(jié)能環(huán)保性，以此來選擇合適的變頻器，這樣一來節(jié)能效果就會十分顯著。通常情況下，設(shè)備投資在兩年之內(nèi)就可以收回。

因為國內(nèi)外工況存在很大差別，所以在中壓變頻設(shè)備使用中，需要重點關(guān)注我國相關(guān)行業(yè)標準規(guī)定，留意進口設(shè)備所采用的標準[3]。為了能夠使中壓產(chǎn)品能夠為當?shù)赜脩籼峁└玫姆眨仨氁M可能地挑選符合國家規(guī)定的產(chǎn)品。并且國內(nèi)也已經(jīng)具有十分成熟的隔離變壓器，所以完全可以考慮國產(chǎn)品牌，不僅可以保證質(zhì)量，還能夠減少設(shè)備采購成本?，F(xiàn)如今，中壓變頻器在我國市場十分活躍，所以國內(nèi)企業(yè)用戶在選擇過程中可以從以下幾點進行考慮：一是可靠性。中壓變頻器通常應用于水泥生產(chǎn)工藝比較重要的位置，所以其可靠性是設(shè)備選擇需要考慮的首要因素。而逆變器功率元器件則是中壓變頻器的核心元件。其次，設(shè)備的操作界面需要考慮周全，有些設(shè)備機柜上只顯示簡單的英文條框，為現(xiàn)場操作人員帶來了很多不必要的麻煩，為了滿足操作人員的實際業(yè)務水平，必須要盡可能地考慮使用中文操作界面[4]。最后，在選擇變頻器時，還要提前考察供應商的實力，特別是售后服務質(zhì)量。有時候，設(shè)備故障排除還需要由廠家來完成，所以在設(shè)備正式訂貨之前，需要提前了解供應商的綜合實力，是否擁有國內(nèi)備件庫。

（三）低壓變頻器在水泥磨風機中的節(jié)能運行

某水泥磨規(guī)模為φ4.2m×13.5m，日常產(chǎn)量為150t/h。磨機所配置的通風機風量為138000m3/h，設(shè)備運行溫度為80℃。風機轉(zhuǎn)速為700rpm買電動機的運轉(zhuǎn)負荷較低，經(jīng)過實際分析證明，利用變頻技術(shù)可以更換全新的低壓380v電機，電動機輸入功率始終保持在90-110kw區(qū)間內(nèi)，生產(chǎn)要求可以得到充分滿足。

結(jié)束語：

總而言之，在水泥企業(yè)生產(chǎn)過程中應用變頻調(diào)速技術(shù)具有三大優(yōu)勢，分別是電能損耗低、成本低且電能節(jié)約性強，系統(tǒng)的調(diào)速范圍得到了有效擴展，運行靈活性也變得更高，真正實現(xiàn)了電機設(shè)備軟啟動，延長了生產(chǎn)設(shè)備的使用壽命。對此水泥企業(yè)需要結(jié)合自身實際規(guī)模、生產(chǎn)條件和變頻技術(shù)的性價比進行綜合考量，最終選擇符合企業(yè)發(fā)展情況的變頻節(jié)能技術(shù)。

參考文獻：

[1]李潔靜，吳倩，劉磊.變頻技術(shù)在中小型制造企業(yè)節(jié)能控制中的應用研究[J].信息技術(shù)與信息化，2020（08）：144-146.

[2]吳有明，陳松，伍興志.變頻電氣控制柜的技術(shù)創(chuàng)新與節(jié)能措施[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（08）：113+115.

[3]韋裕光.水泥企業(yè)電氣變頻技術(shù)節(jié)能研究[J].建材與裝飾，2018（32）：235-236.

[4]張曉峰，王永玲，武洪明.試論水泥企業(yè)電氣變頻技術(shù)節(jié)能[J].建材發(fā)展導向，2018，16（04）：53-56.