“綠色照明”在水泥廠的改造應用及節能分析

許文杰 慎建軍 潘世全 楊勇偉 閆光啟

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

“綠色照明”在水泥廠的改造應用及節能分析

許文杰 慎建軍 潘世全 楊勇偉 閆光啟

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

通過使用新型LED光源對水泥廠進行照明節能改造，從照度、節能及成本回收等方面論證改造的可行性。

水泥廠；綠色照明；改造；節能

綠色照明是20世紀90年代初國際上興起的旨在節約能源，保護環境的照明節電活動。隨著科學技術的進步及人類活動的發展，節約能源、保護生態環境已深入人心，成為人類的共識，而水泥行業作為耗能大戶，是節能的重點行業。目前水泥廠中依舊大量存在低光效及環境污染大的光源，因此水泥廠的照明節能改造顯得十分必要。

1 照明光源的分類

從19世紀末美國的T.A.愛迪生發明了具有實用價值的碳絲白熾燈后，人類從漫長的火光照明進入電氣照明時代。經過100多年的發展，照明光源經歷了從白熾燈到熒光燈再到高強度氣體放電燈，如今已經產生了更優質的光源，即半導體發光二極管光源（LED）。新型LED光源無論從光效、壽命或是環保上來講，都要優于其他光源。作為典型的綠色照明光源，LED光源是近來國家主要推廣的照明光源。各種電光源技術特性對比如下表1所示：

2 LED光源的特點及性能分析

LED（Light Emitting Diode），發光二極管，是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光，因此發光效率非常高，LED光源的主要優勢有：1）光效高，LED光源光效已達到100 ml/W左右；2）光效高，LED光源光效已達到100 ml/W左右；3）壽命長，壽命可達5萬小時以上；4）顯色指數高，顯色性好；5）固態封裝，抗振動能力強；6）無頻閃，純直流工作，消除了傳統光源頻閃引起的視覺疲勞；7）綠色環保，不含鉛、汞等污染元素，對環境無污染。

由于LED光源相比其他光源在光效、顯色指數、壽命及環保等方面有很大優勢，因此是照明節能改造的理想替代光源。

3 照明節能應用

現以2007年投產的豫北某4 500 t/d熟料線進行照明數據分析，并將其與照明節能改造后的數據分析進行對比，從照度、節能及成本回收等方面論證節能改造的可行性。

經統計，此熟料線照明燈具共有帶反光罩簡式熒光燈配備單光源T8直管熒光燈1x36 W共110盞，雙光源T8直管熒光燈2x36 W共151盞，反射型投光燈配備70 W反射型高壓鈉燈共769盞，反射型投光燈配備100W反射型高壓鈉燈共47盞，路燈配備250 W高壓鈉燈共96盞。上述燈具及光源參數如下表2所示：

按照熟料線電力室照明每天平均工作2小時，車間與道路照明每天平均工作10 h，一年工作300 d計算，那么此熟料線車間照明燈具的耗電量為297 990 kWh。按照2015年河南省電網10千伏平段電價0.629 20元/kWh計算，熟料線照明每年需支付電費約18.75萬元，燈具每年的維護費用約為3.6萬元。

表1 電光源主要技術特性匯總表

表2 豫北某廠4500t/d熟料線光源及燈具技術參數表

現對此熟料線進行照明節能改造，將上述照明光源使用LED燈進行等效替換,替換燈具的參數如下表3所示：

表3 LED燈具及光源技術參數

從上表可以看出，LED路燈替換原路燈后燈具光通量基本不變，T8式LED燈替換T8熒光燈后光通量降低約10%，但由于熒光燈光衰較大，2 000 h光衰達到15%,而LED燈10 000小時光衰小于5%,因此T8式LED燈平均照度要大于T8直管熒光燈，LED投光燈替換反射型投光燈后光通量降低約20%，LED光源的光顯色性比高壓鈉燈高，高壓鈉燈顯色指數只有20左右，而LED光源顯色指數可達到75以上,從視覺心理角度考慮，達到同等亮度，LED光源的光照度平均可以比高壓鈉燈降低20%以上，且經過車間照度計算，燈具替換后照明滿足水泥廠照明最低標準，因此從照度方面來看，替換方案可行。

改造后按照同樣的照明時間，此熟料線照明一年的耗電量將為177 190 kWh，照明每年僅需支付電費約11.15萬元，比改造前每年節約120 800 kWh，節電率約40.5%，每年節省電費7.60萬元，按照LED燈具壽命30 000 h計算，LED光源年平均維護費用約為3萬元,故使用LED光源替換原照明光源后每年節省電費及維護費用約8.2萬元。如將熟料線燈具全部替換，按照T8式LED光源18 W燈每盞28元，LED投光燈70 W每盞220元，100 W每盞350元，LED路燈燈頭每只1 200元，需要花費的費用約為30.8萬元，以節省的電費及維護費用抵消替換燈具費用，則需約4年就可收回成本。

4 節能分析

根據對豫北某4 500 t/d熟料線照明節能改造可以看出，僅熟料線照明燈具節能改造后每年可節省電能120 800 kWh，節省電費約7.60萬元，節電率約40.5%，因此節能改造后產生的經濟效益非常顯著。

5 結論

LED光源作為新型照明光源，是典型的綠色光源，比較其他光源，在節能環保方面具有很大優勢。水泥廠作為高能耗行業,更應該注重節能環保，因此應大力推廣LED光源作為水泥廠主要使用光源。

[1]中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊[M].中國電力出版社(第三版),2005,10.

[2]GB 50295-2008,水泥工廠設計規范[S].

[3]GB 50433-2007,水泥工廠節能設計規范[S].

[4]GB 50034-2013,建筑照明設計標準[S].