水泥行業(yè)能耗分析及節(jié)能措施

1、1 水泥是國民經(jīng)濟的基礎原材料，水泥工業(yè)與經(jīng)濟建設密切相關，在未來相當長的時期內，水泥仍將是人類社會的主要建筑材料。 隨著經(jīng)濟的發(fā)展， 水泥產(chǎn)量 劇增， 1978 年全國水泥產(chǎn)量 6524 萬噸， 2005 年水泥 產(chǎn)量 10. 60 億噸，水泥年產(chǎn)量凈增 9. 95 億噸。水泥工 業(yè)作為高耗能產(chǎn)業(yè)，其迅速發(fā)展與隨之對資源、生態(tài) 和環(huán)境的壓力之間的矛盾日益凸顯。國家發(fā)改委 節(jié) 能中長期專項規(guī)劃 要求降低水泥生產(chǎn)能耗，水泥綜 合能耗由 2000 年的 181 降到 2010 年的 145 千克標準 煤/ 噸門。此外要求通過結構調整和產(chǎn)業(yè)替代，發(fā)展新型干法窯外分解技術， 提高新型干法水泥熟料比重

2、, 積極推廣節(jié)能粉磨設備和水泥窯余熱發(fā)電技術， 對現(xiàn) 有大中型回轉窯、磨機、烘干機進行節(jié)能改造，逐步 淘汰機立窯、濕法窯、干法中空窯及其它落后的水泥 生產(chǎn)工藝。本文通過對某水泥廠2005 年的能源審計， 摸清該企業(yè)主要工序、 設備能量和能源損失分布情況 , 分析其節(jié)能潛力， 有針對性地提出節(jié)能管理與技術相 關對策，以探索水泥行業(yè)的節(jié)能方向。 2 某水泥廠 年產(chǎn)水泥 150 萬噸，熟料120 萬噸，擁有3700t/d 水 泥和5000t/d 熟 料 的 干 法 生 產(chǎn) 線 兩 條 ， 2005 年 主 要 產(chǎn) 品 PII52.5R 、 P042.5R、 P032.5R. P032. 5 和 PC

3、32. 5 水 泥 1582956 t, 熟料 1132997to2. 1 該企業(yè)原有3700 t/d 干法生產(chǎn)線1 條， 2003 年適應市場需求和 當?shù)刭Y源條件， 新建 5000t/d 熟料生產(chǎn)線1 條 , 2005 年 4 月投產(chǎn)。生產(chǎn)工藝分為礦山、 生料制備、 熟料燒 成和水泥制成四工序。具體生產(chǎn)工藝流程圖參見圖 1o石灰石頁巖生料均化庫裝出廠圖2.2 2.2. 1粉煤灰鐵礦石石灰石破碎配料計量 冷卻機袋 熟料庫熟料外運散裝出廠 1 某水泥廠生產(chǎn)工藝流程圖經(jīng)審計，該企業(yè) 2005 年共消費能源365907. 1 tee, 其中原煤 325794t, 折標煤 266923 tee,占總能

4、耗的72. 94% ;電力241.57Gwh,折標煤97592. 76tee, 占總能耗的 26. 67%； 汽油 38. 56t, 折標煤 56. 74 tee, 占總能耗的 0.0156 %; 柴油 915. 86t, 折標煤 1334.53tce,占總能耗的0.36%;年耗地下水總量361萬m3,水的循環(huán)利用率80 %o 企業(yè)的能源消費結構如圖 2 所示。 原煤電力汽油柴油圖 2 企業(yè)的能源消費結構 2.2. 1 企業(yè)用煤為定點供應，進廠原煤經(jīng) 工業(yè)分析化驗后存儲在煤粉倉待用，根據(jù)燒成窯的燃燒條件，調節(jié)含水率，破碎至適宜粒徑，生產(chǎn)過程中 根據(jù)送風量、煙氣溫度、燒成窯溫度、C0含量等控制進

5、煤量，以保證燃料的最優(yōu)燃燒。 根據(jù)該廠熟料成分, 得知1#線、 2#線的熟料形成熱Qsh分別為 1763.54 、1765. 23 kJ/kg. cl; 原煤消耗量分別為 175690J50104 噸；燃料燃燒熱 QrR分別為 4009.41、3220.67 kJ/kg. cl : 1#、 2#回轉窯系統(tǒng)燒成效率43.99%、54. 81% o 2. 2. 2 該企業(yè)各主要生產(chǎn)工序的用電量如表 1 所示，由表可以看出生產(chǎn)工藝中電力消耗量主要 在生料制備、熟料燒成和水泥制成環(huán)節(jié)，占總用電量 的 91.75%。表 1 某水泥廠各工序用電量統(tǒng)計車 間（工序）礦山 生料制備 熟料燒成 水泥制成 裝運

6、供水站 用電量 kwh 564255580249878 77206835 64176729 2673230 3966721 所占比例 2.34 33. 22 31.96 26.571.111.64 車間 （工序）照明 其他變損 輸送損失 總計 用電量 kwh 901627 3351343 2220342 1176973 241566233 所占比例 0. 37 1.39 0.92 0.49100 電力和煤炭是水泥生產(chǎn)所需的主要能源，所以對其進行具體分配和核算審計， 以找出該企業(yè)的節(jié)能潛力， 為企業(yè)摸清能源使用現(xiàn)狀, 開展節(jié)能工作具有重要意義。 由表 3 不難看出， 該企 業(yè) 1#線系統(tǒng)燒成效率

7、很低，嚴重增加了燒成煤耗。 根據(jù)該廠的工藝生產(chǎn)狀況分析， 影響回轉窯系統(tǒng)燒成效率的主要因素： 1） 預熱器出口廢氣熱損失一般而 言，熟料形成熱是熱支出中最大的一部分，水泥企業(yè) 熱耗大小的主要區(qū)別在于廢氣熱損失的大小，一般預 熱器出口廢氣熱損失為燒成熱耗的 1/4 左右。該廠的2#線預熱器出口廢氣熱損失658.0 kJ/kg.cl, 占 21.55%。影響廢氣熱損失的直接原因是熟料產(chǎn)量、出 口廢氣量和廢氣溫度，熟料產(chǎn)量高能明顯降低廢氣熱 損失，反過來，如果系統(tǒng)產(chǎn)量低，則燒成熱耗必然要 高，要考察熱耗，必須對窯產(chǎn)量引起足夠重視。 其中 廢氣量、 廢氣溫度是主要的影響因素。廢氣量大小是 影響廢氣熱損

8、失最關鍵的因素，預熱器出口溫度是影 響廢氣熱損失另一關鍵因素。進一步優(yōu)化系統(tǒng)操作的方法是控制系統(tǒng)用風，控制預熱器出口、窯尾氧含量、 控制系統(tǒng)漏風，從而降低預熱器出口溫度、降低熱耗的目的。 2)系統(tǒng)表面散熱 系統(tǒng)表面散熱通常是占10%左右，如果隔熱材料選擇恰當，可大幅度減少表面 熱損失。根據(jù)系統(tǒng)的標定結果，該廠生產(chǎn)線表面 總熱損失為 449. 6kJ/kg. cI, 占11.22%； 2# 生產(chǎn)線 表面總熱損失為 362. 77kJ/kg. cI,占 11.87%O3)冷卻機廢氣排放熱 該部分損失的數(shù)值一般與系統(tǒng)表面散熱損失相當，約占系統(tǒng)熱耗的10%左右。冷卻機廢氣量、溫度在實際操作中變化范圍大

9、，極不穩(wěn)定， 主要受出窯熟料結粒狀況、窯皮狀況、冷卻機操作情 況等因素有關，因此如何操作冷卻機，降低廢氣熱損 失是優(yōu)化操作的關鍵。影響冷卻廢氣熱損失的關鍵因 素是熟料的冷卻效果，對于第三代冷卻機而言，冷卻 機的熱效率比較大，但當出窯熟料量不穩(wěn)定、熟料結 粒偏大時，冷卻機用風量通常會偏大，而且二次風、 三次風溫度將有所下降或升高不大，但出冷卻機熟料和廢氣的溫度將大幅度上升，這是造成冷卻機廢氣熱 損失偏大的主要原因?？赏ㄟ^優(yōu)化熟料率值，控制熟 料結粒大小、穩(wěn)定窯的操作，從而達到降低廢氣熱損 失的目的。可見，該廠要在控制預熱器出口廢氣熱損 失和冷卻機熱回收方面加大節(jié)能力度，以降低回轉窯 系統(tǒng)的煤耗4

10、 以上節(jié)能潛力分析不難看出，該水泥廠的主要節(jié)能 潛力在提高燒成系統(tǒng)效率和用電管理方面，具體建議 如下。 4.1 水泥生產(chǎn)耗電的設備和環(huán)節(jié)較多，除做好主要機電設備的維護更新， 還要做好以下基礎工作。 1 ) 對負載率較低的輸送設備加裝電機輕載節(jié)電器，通過控制和改變電機錠子繞組的接線方式，即角接、星 接交換，以達到節(jié)電目的。 2) 對風機電機進行技改， 增加調速裝置，入窯風機是水泥廠耗電的主要設備，由 于生產(chǎn)實際過程的需要，必須隨時調節(jié)入窯風量，放掉部分送風，這意味著白白浪費一部分電能，將電機增加調速裝置可以解決這一問題。異步電動機的調速可以歸納為變極調速、改變轉差率調速和變頻調速。 3) 更換安

11、裝節(jié)能器材，開展綠色照明工程，在生產(chǎn)、生 活和辦公照明燈方面逐步改造， 切實降低公司能耗； 4) 重視變頻器的運用， 使用常規(guī)電源供電，電機、水 泵和風機等只能在同一轉速下運轉，可能產(chǎn)生能源浪 費。為改變這種情況，通過安裝變頻器，使用外部調 節(jié)方式， 有效實現(xiàn)節(jié)約目的。 5 ) 用電需求側管理，對電力用戶推行負荷與節(jié)電，實行峰谷分時電價，通過移峰錯峰、 削峰填谷、 節(jié)能節(jié)電等各項措施， 降低 單位運營成本，提高經(jīng)濟效益，從總體上提高能源利 用效率。 4.2 根據(jù)水泥生產(chǎn)規(guī)劃和政策，目前我 國水泥生產(chǎn)結構性矛盾突出，2005年水泥生產(chǎn)能力中55%左右仍為落后的立窯和小型干法中空窯， 落后立窯 水泥比重仍比較大， 32.5 級水泥等低端產(chǎn)品約占總產(chǎn)量的 85%, 42.5 級及以上的約占12%,不符合新型工 業(yè)化的要求。新型干法窯具有一定的優(yōu)越性，但仍需 做好節(jié)能工作。 1) 技術創(chuàng)新， 包括純低溫余熱發(fā)電、 城市生活垃圾熱能利用等技術的開發(fā)應用。 2) 加強 新型干法水泥高效、節(jié)能工藝與裝備的