水泥工业节能潜力及能效水平提升途径

   2014年中央财经领导小组第六次会议提出积极推动能源生产和消费革命，将能源问题提到一个新的高度。2015年为“十二五”收官之年，按照《“十二五”节能减排综合性工作方案》的目标要求，我国在节能减排方面取得了巨大的成绩，万元国内生产总值能耗从2011年至2014年实际分别降低2.01%、3.6%、3.7%和4.8%，完成“十二五”预期目标指日可待，但是与国际发达国家相比，我们还存在很大差距，任重而道远。面对依然严峻的节能减排压力，水泥行业节能潜力和能效水平提升可通过两大途径来实现：一是源自于行业工艺技术的挖潜和改造升级，二是来自企业管理水平的提升。

      挖潜工艺技术改造行业升级

      建材行业一直以来属于高耗能行业，受到重点监测。2014年，我国能源消费总量为37.6亿吨标煤，其中建材行业总能耗为2.87亿吨标准煤，占全国能源消耗总量的7.63%，水泥行业能源消耗总量约为1.87亿吨标准煤，占全国能耗总量的4.97%，占建材行业能耗总量的65%。进入新世纪以来，水泥工业取得了长足发展，以新型干法为代表的先进生产工艺快速发展、大量节能减排技术的推广应用，使水泥行业能源利用效率大幅度提升，水泥行业在提高能源利用水平，减少污染物排放等方面取得了巨大成绩。然而，随着GB16780-2012《水泥单位产品能源消耗限额》的执行，以及新的环保标准出台，水泥工业依然面临着很大的节能减排压力。

      建材工业能效评估中心致力于行业节能减排和能效利用潜力研究工作，近年来对国内部分水泥生产线能效利用情况进行了跟踪检测与评价，从监测结果来看，企业的能耗利用水平参差不齐，以5000t/d水泥生产线为例，不同企业生产线的可比熟料综合煤耗差距很大，数据显示（见表），国内部分5000t/d生产线的煤耗测试数据最高值为108.31kgce/t，最低值达到89.80kgce/t，两者相差18.51kgce/t，且部分企业指标不能达到新的能耗限额标准要求。此外，与国际先进水平相比，我国水泥行业单位产品能耗指标目前仍普遍高出15%~20%，节能空间巨大。

      从工艺技术水平提升方面，目前国内有非常成熟的实践和案例，并可呈现立竿见影的效果，主要包括几个方面：1.新型大推力煤粉燃烧器。该技术可减少一次风量，降低热耗。2.第四代行进式稳流篦式冷却机。该技术可提高冷却效果，降低出冷却机熟料温度，降低热耗。3.生料立磨及煤立磨粉磨技术。立磨不同于其他单体（组）粉磨设备，可集粉磨、烘干和分级于一体，单位电耗低，属于典型的节能环保型粉磨设备。立磨比球磨粉磨系统节电约20%~35%，即每吨生料省电8~10kW·h。4.辊压机+球磨机联合粉磨技术。联合粉磨系统吨水泥粉磨电耗可降低8~12kW·h，较传统球磨系统节电15%~30%，可使原球磨机增产幅度超过100%。5.余热发电技术。新型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的350℃左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的35%，低温余热发电技术的应用，可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗35%的废气余热进行回收。目前国内带余热发电的新型干法水泥生产线约1100条，装机容量约7700MW，节能效果显着。6.变频改造。水泥企业为资产密集型企业，有大量用电设备，一条2500t/d水泥熟料生产线，年耗电量2亿多度，而通过对电机进行变频改造，可以大幅度节电。7.供配电系统改造。对于建厂较早的水泥企业，可以从供配电系统入手进行改造实现节电，比如换用节能型变压器、多台变压器并联运行减少空载损耗以及配电线路改造。

      提升管理上升实现节能降耗

      从企业管理水平提升方面，目前来看，尚未得到企业足够的重视，主要表现在：一是国内水泥企业对能效检测和评估的重视程度不够，能源管理依旧停留在粗放、表观层面，把大量的精力放在对能源消费的入口和出口的把控，对于流程能源管理认识不足且缺位较大；二是没有建立起企业完整、规范的能源管理组织架构，部分企业仅在企管部或技术部安排专人负责能源管理工作，并没有设立独立的能源管理中心。而事实上，企业的能源管理往往涉及采购、生产、技术、设备等多个部门，需要多部门协作、联动，才可取得良好的效果；三是企业能源管理、考核制度不健全。近几年工信部在大力推动企业能源管理中心建设项目，许多企业只重视项目建设，而忽视了后续管理、考核制度的设计，缺少能源精细化管理的关键一环；四是能源管理人员专业水平不高。目前企业从事能源管理的人员多是跨行从事能源管理工作，没有受到系统的教育和培训，对能源管理更多是检查报表、核对数据，应付检查等，缺乏专业管理的深度和广度。

      鉴于水泥企业在能效管理方面存在的问题，应当从三方面入手，进一步提高企业的能效管理水平，实现水泥企业能源的精细化管理。

      成立企业能源管理中心。2015年，工业和信息化部印发了《关于印发钢铁、石油和化工、建材、有色金属、轻工行业企业能源管理中心建设实施方案的通知》，对于建材、钢铁、石油、化工等行业继续推进企业能源管理中心建设提出了明确的要求。其中《建材行业企业能源管理中心建设实施方案》的实施目标中明确规定要在2020年之前在建材行业建设不少于200个企业能源管理中心，其中水泥企业不少于140个。能源管理中心主要工作包括建立分工明确、完善的能源管理制度，确定明确的能源管理方针和定量指标体系，落实能源管理责任。水泥企业的能源管理中心需要从能源管理的目标和方针、能源输入管理、能源加工转换、能源输送和分配、能源的使用、能源使用分析和评价等方面对企业的能源利用情况进行全面的管理和考核，发现企业在能源使用中存在的问题，经过持续的改进措施实现企业的节能增效。

      加强企业的能效检测和评估。能效评估是指能效评估机构依据国家的法律法规和标准，对工业企业能源利用的物理过程进行统计、检测和分析评价，全面了解生产过程的整体用能状况，主要能耗问题及节能潜力，从而提高能源利用效率，实现节能增效。目前，建材企业普遍具有节能减排的意愿，积极寻求有效降低能耗的技术措施和手段，但是，许多企业特别是中小企业由于自身技术支撑不足，节能减排水平的提高步履维艰。

      能效评估机构通过对统计数据的审核和现场检测，加以物料平衡和能量平衡的计算和分析，得到企业在能源利用过程中存在的问题。第一，得到一些企业在日常操作中得不到的数据，如风量、气体成分、含尘量、谐波等参数，这些参数对能耗的影响基本没有定量分析和研究，通过能效评估，企业可以深入的分析在工艺设备、操作和管理中存在的问题，为企业进一步提高装备水平和优化操作提供依据。第二，客观评定企业的能源利用量和能源利用效率。通过能效评估，能够为企业出具具有法律效力的能效指标，同时与国家标准或国内外先进水平进行对比，使企业能够清楚的了解自身的差距，做到心中有数。第三，结合物料平衡和热量平衡的计算，通过分析和评价，提出企业提高能效水平的途径和措施，通过措施的实施，实现企业节能降耗。第四，通过能效评估，确认企业节能目标的实现情况，为实施合同能源管理、制定节能奖励办法奠定基础，也可以为企业取得政府节能优惠政策、基金援助和节能技改优惠贷款提供依据。第五，通过能效评估，找出企业在能源管理中存在的问题，从而进一步完善能源管理制度，明确分工和职责，从精细化管理的角度提高企业的能效水平。

      建设企业级能源管理系统。水泥工业节能工作是一个系统性、综合性很强的工作。如果缺乏相互联系、相互制约和相互促进的科学能源管理理念和平台，就会造成能源管理脱节，使能源使用无依据、分配无定额、考核无计量、管理无计划、浪费无人管等现象。从能源利用角度来说，信息化将显着提高能源的实物资源配置效率，采用现代化的科学管理方法和手段来进行能源的管理和考核，能够有效提高企业的生产效率，极大地促进能源资源的高效利用，显着提高能源利用的经济效益。能源管理系统是指采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业能源的生产、输配和消耗环节实施集中扁平化的动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，实现系统性节能降耗的管控一体化系统。对于水泥企业来讲，能源管理中心管理的对象是包括煤、电、水、气等各类能源、资源，不仅仅是企业的能源消耗还包括比如余热发电的电能生产。通过对水泥生产过程中各环节能耗数据的在线采集，完成对产品综合能耗、各工序（车间、班组）的能效水平、主要用能设备的经济运行状态的监测、分析，帮助企业及时发现和解决生产过程中的能耗问题，同时为企业建设能效对标、考核管理体系提供全面、准确的数据。能源管理系统是现代化企业自动化、信息化管理的重要组成部分，是企业提高能效管理水平、实现节能降耗目标的重要工具和手段。

      水泥企业在能源管理上依旧是“路漫漫其修远兮”，但是有国家政策的大力支持、技术手段的充分积累、节能意识的普遍提高，相信实现水泥企业能源的精细化管理一定为期不远。