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技术丨水泥厂降低生产电耗的措施
发布日期:2020-03-12  点击:  次
摘要
本文先容了水泥企业的供电特点,并根据其特点分析,提出相应的改进措施及建议,标明改进中的注意事项。先容了技改后生产线的用电情况,达到了节电目的。
随着水泥生产技术的日益成熟,生产过程中使用的设备装机容量也越来越大。以我企业为例,水泥生产过程中,企业电费支出所占生产成本的比例一般要达到35%左右(有余热发电系统时电费所占比例有可能小于此值),可见减少电费支出对控制水泥企业的生产成本有积极意义。
以某水泥厂为例,该水泥厂建有一条4?000 t/d生产线,配套使用的生料立磨电动机为10 kV/2?800 kW,水泥磨电动机10 kV/3?550 kW,辊压机电动机10 kV/2?800(1?400×2)kW,窑尾高温风机电动机10 kV/2?240 kW,生料立磨循环风机电动机为10 kV/2?240 kW,以上设备的装机容量之和已经达到13?630 kW,还有煤磨、煤磨风机、窑主传、头排风机、尾排风机,还要有水泥磨循环风机、石灰石破碎机、皮带运输设备和堆取料机等,一条4?000 t/d生产线总装机容量往往要达到22?000 kW左右。厂区降压站装备有SZ11-12500/35变压器2台,并联运行。无功补偿装备3×900 kvar电容器一套。
 
1 水泥企业的供电特点
要想通过加强对降压站的管理,降低电费的支出,首先要对水泥厂的供电特点、线路布置进行分析。水泥生产企业的供电系统大多有以下特点:
(1)水泥厂由于生产过程中会产生较多的粉尘、噪声,厂址一般距离城镇较远,外部供电线路较长。
(2)现在水泥生产企业的厂区面积相对紧凑,设备布置密度大。供电以厂区内的降压站为中心,向四周呈辐射状供电。供电距离短、半径小,只有几百米,一般不超过1?000 m。
(3)在初始设计时,出于安全系数的考虑,对供电电缆截面载流量的选型有一定的冗余,线路的电压降比较小。
(4)主机设备的装机容量较大,如示例中水泥磨电动机、辊压机电动机、生料磨电动机和窑尾高温风机电动机。其他设备的电动机容量一般不超过110 kW。
(5)所有设备中除回转窑及周边配套设备要24 h运转,其他设备配合仓存可以充分利用分时电价进行避峰填谷,分时段开机。
(6)用电设备相对集中,便于在中压电力室安装电容器柜,对功率因数进行集中补偿。
(7)现在的水泥生产企业大多使用集散控制系统(DCS系统)。
(8)水泥生产企业的行业特点是夜班在岗人员相比白天要少。
 
2 采取的相应措施
(1)降压站由于距离城镇较远,在设计初期,尽可能选用35 kV及以上电压等级进厂。选用的供电电压越高,线路的线损越小。在相同长度、相同截面的线路上输送相同功耗的电能,电压越高则电流越小,线路损耗也越小。
(2)对降压站的主变压器进行合理选型。在经济条件许可的前提下,优先选用新型节能变压器。例如我国生产的非晶合金铁心的S11系列配电变压器的空载损耗较S9系列要降低75%左右。
(3)运输设备在停机时要彻底把物料排空,杜绝设备带载启动,以降低因启动电流大、启动时间长而造成的电能损失。
(4)在做好“避峰填谷”的同时,尽量避免频繁地启动大型设备,一方面可以减少启动电流对线路的冲击,另一方面由于设备从启动到正常运行的时间段内不能立即加载,这段时间的电动机效率较低。
(5)水泥生产过程中,特别是熟料的制备需要较高的温度,为了营造良好的工作环境,需要对车间的环境温度和主要设备部件的运行温度进行调控。应当针对设备的使用情况,加强对环境温度的监测,保证设备的温升在允许范围之内即可,不宜过于追求降温而产生不必要的电耗。
(6)充分利用变压器的有载调压功能,适当控制电动机的启动电压,可以降低损耗。根据文献[1],运行电压+5%(399 V)左右下降到额定电压(380 V)时,有功功率下降9.37%,无功功率下降17.5%;如运行电压再下降5%(361 V)时,则有功功率下降2.83%,无功功率下降37.68%,综合节电率达到15%左右。现在很多电动机生产厂家生产的电动机,可以在供电电压偏离额定电压±10%的情况下仍能良好地运行。
(7)厂区内的水泵、风机等设备有条件要使用变频器或软启动,对于10 kV中压风机电动机选用高压变频器,磨机电动机选用水阻柜或进相机启动,可以提高电动机的功率因数,补偿无功功率,节约用电。
(8)降压站要安装电容器进行集中补偿,并对使用变频器多的电力室安装谐波治理设备,克服传统无功补偿和谐波治理装置的不足,为用电负荷提供快速、连续有源动态无功补偿和谐波滤波,具有补偿效果好、响应时间短的优点。
(9)由于水泥企业的生产特点,夜班在岗人员相比白天要少。可以通过DCS系统控制非必要地点照明,采取分时或分段式照明。同时,照明灯选用新型LED灯或其他节能型灯具,有条件的企业厂区内道路照明可以选用太阳能灯具。
(10)降压站的两台变压器可以采取分段运行的方式。在原料线和水泥磨避峰或间歇停机时,水泥厂内只有回转窑、煤磨和高温、头排、尾排、循环风机、篦冷机及风机群等设备用电。如果一台变压器的容量能够满足上述设备的负荷需求,可以只用一台变压器进行供电,减少变压器自身的损耗。
 
3 注意事项
(1)通过调节变压器的有载调压进行电压调整时,调节频次不宜过于频繁,要根据电压和负荷波动进行动态调节,现场实际操作中不宜过于频繁,以<10次/24 h为宜。
(2)利用变压器的有载调压功能调低电压节约电能时,每次设备停机前要彻底开空,避免带载启动造成的闷车现象和启动电流过大对电动机性能的不良影响。
(3)降压站使用无功补偿装置时,由于设备的发热量大,要做好设备的通风降温和定期除尘。
(4)总降使用一台变压器时,两台主变压器可以轮换投入运行。既有利于变压器的散热,又可以对停电的变压器进行清尘检修,还可以避免变压器在夏季高温潮湿天气绝缘油的吸潮。
 
4 效果
2018年初,对某水泥厂降压站的供电设备采取了一系列节电措施,2017年该厂用电量统计见表1,2018年用电量统计见表2。
表1 2017年用电统计
表2 2018年用电统计
 
2018年的平均电价与2017年全年相比,在功率因数不变的情况下,单位电价下降了0.016元/kWh,2018年为企业节约电费支出99万余元。
摘自《水泥》
 
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