水泥行业节能空间巨大
水泥 2009-03-23
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一、引言
从2002年6月起，全国电力需求快速增长，一些地区陆续拉闸限电。在2003年夏季用电高峰时期，全国先后有21个省份出现拉闸限电现象，最大日拉限电负荷之和超过4000万千瓦。去年全国已有24个省级电网出现拉限电现象，仅国家电网公司系统就累计拉限电80多万条次，全国正面临20世纪80年代以来最严重的缺电局面。2004年全国发电21870亿度电，水泥行业用电近1000亿度电，占到发电量的4.57%。而三峡电站全部机组运行时年发电量才850亿千瓦时。
水泥企业是被全社会公认的高能耗工业，加之产品过剩成为首先被限电的对象。一周开三停四的地方很多。
分析全国性的“电荒”的形成原因，专家认为，除了发电能力建设速度落后于用电增长速度这一主要原因外，电能利用效率低是一个重要因素。
水泥行业电能利用效率先进水平与落后水平差距又非常大，先进水泥企业的吨水泥综合电耗都在65度左右，还有部分企业吨水泥电耗甚至达到了55度水平，而落后生产形式的吨水泥电耗一般在120度左右，还有一些厂甚至更高。先进与落后之间的差别在55～65度/吨水泥综合电耗左右，由此可以测算出水泥行业的未来节电空间在45～55％之间，考虑原有工艺进行改造时的局限性，以及新型干法回转窑综合电耗现阶段无法大幅度下降等因素，我们预测水泥行业可以实现的节电空间在30％左右，及年节电300亿度电。 我国葛洲坝水电站装机容量271.5万kW，单独运行时保证出力76.8万kW，年发电量157亿kW·h（三峡工程建成以后保证出力可提高到158万～194万kW，年发电量可提高到161亿kW·h）。由以上看出水泥全行业如果实施一些新技术新措施，每年可以节约出两个葛洲坝水电站的发电量。
整个水泥行业又是由几千家中小水泥企业组成，据我们在企业的实践来看各厂由于工艺差异节电空间在30～55％，特别是一些立窑企业节能空间非常大。然而企业由于传统工艺的束缚，认识不同，接触的新技术范围窄，工艺过程唾手可得的节电措施没有实施，非常可惜。
由此笔者认为水泥行业节能问题应引起足够重视。
二、全新的节能思路
由于电力紧张，电费高涨很多企业目前处在一种非常想节能，但没有具体办法的境地，笔者通过多年的研究，实践总结出几条成功经验供大家参考：
1、大幅度提高主机的生产能力
水泥企业的主机生产能力具有非常大的提高空间，这也是主要的节能空间之一，占到总节能空间的15～20％。
水泥生产过程中主机电能消耗占到综合电耗的75%以上，特别是粉磨占有很大的一部分，我国中小型水泥企业的粉磨设备以球磨机为主，据我们统计目前先进水平的生产工艺，生料粉磨系统与水泥粉磨系统的电耗如表1所示，然而大部分水泥企业与这一指标具有很大的差距。
分析其主要原因就是大部分生产企业衡量球磨机产量的主要依据仍然参照磨机的“标定产量”这一主要指标，实际上这个指标在现阶段已经没有了指导意义。
笔者通过大量的研究发现，目前有指导意义的闭路粉磨系统球磨机，产量经验公式应为如下：
Q=G×T
Q―――磨机每小时产量 t
G―――研磨体装载量 t
T―――经验系数就：对于生料磨T取值为1.08～1.18；
对于水泥磨T取值为0.58～0.68；
例如：2.2× 7.0球磨机研磨体总装量为 33吨，闭路系统用于粉磨生料时其产量应该达到35.64～38.94吨。闭路系统用于粉磨水泥时其产量应该达到 19.14～22.44吨。
只要达到以上产量指标，粉磨系统的大幅度节能才能实现，实际上这些指标已经不是什么天文数字，做到的厂家已经很普遍了，如果所有水泥企业都认真系统的去做了，将都会达到此指标，甚至会超过。
立窑工艺熟料烧成系统目前先进的电耗指标是8～12度，只要采用适当的技术措施，通过提高台时产量就可以实现。
2、优化工艺装机容量合理主辅机的比例
目前众多的水泥企业基本上都是70～80年代设计建设的工艺线，由于当时设计思路的局限，对工艺要求不高，用现在的眼光来看工艺就显得非常不合理了，加之90年代的技术改造又缺乏优化设计，基本造成设备越改越多，电耗越改越高，这也就是很多企业常讲的，“不改造等死，改造是找死”的原因。
笔者多年为企业改造设计中发现，大部分工艺只要优化设计，拆除部分辅机设备工艺才会更合理。
因而笔者认为减少工艺的装机容量是节能的关键。这一部分视各厂工艺差异，可以减少15～45％的辅机。节电约10～25％。
我们提出这样一个指标“万吨水泥的装机容量”在主机同等产出水平的前提下，万吨水泥的装机容量越大，能耗就会越大，笔者统计分析发现国内先进生产厂家吨能耗低的原因是万吨水泥装机容量较低，一般这一值低于120KW/万吨，而能耗高的生产厂家此值一般160KW/万吨以上。
那我们如何将此值控制到较低的值呢？我们总结的思路是“主机设备不能少，辅机设备不能多”且主辅机装机容量比最好不要大于2:1。
经多年的改造实践，我们开发了“生料无动力卸料”、“原料无动力卸料”“集中收尘”等一系列节能技术。可确保20～30万吨水泥工艺线的万吨水泥装机容量不大于100KW/万吨。
3、提高辅机的有效使用率
水泥生产工艺过程中，设备空运行的现象极为普遍，这就是辅机的有效利用率问题。当然这种现象除与生产管理有关外，工艺过程的优化设计更为重要。经统计分析，笔者认为这一部分有5～10％的节能空间。
提高辅机有效使用率的做法是：集中处理，连续供料，优化利用，合理匹配。
4、变频节能技术
变频器是利用常用电源(AC220V/380V)所供应的电力，在变频器内变换电压和频率供应电机控制电机速度的设备。节能是变频器的主要优点，根据电机的实际负载情况，适当的控制电机的转速，这可使许多工业过程得到优化，改变电机速度来调整生产节奏，例如，增加产量和降低材料的消耗、减少电机的起停次数，适用电机的最大适用容量。风机、水泵是水泥企业常用设备，占有很大比例。风机、水泵调速运行节能的理论众所周知。目前绝大部分企业都是电动机全电压运行，用挡板、阀门来控制介质流量。这样，电动机从电网所吸取能源的一部分、甚至一大部分被挡板、阀门消耗或旁通，造成了不必要的能源浪费。现场的风机、水泵的装机量相当大，若酌情实施调速运行，其节能效果是很大的，特别是大型泵组的节能效果更为可观。
给料设备也消耗大量电能，很多企业虽然安装了滑差电机。解决了调节流量的作用，但增加了能耗，之所以这样说，道理很简单，很多输送设备电动机频繁起动，且经常处于高滑差状态运行，滑差功率白白地消耗在二次电阻，一般其单机容量不一定很大，不十分引人注目。但是，它的电能损耗与其自身容量相比是相当高的。如果采用变频调速，不但实现稳流供料，而且没有二次电阻耗能的问题，节能可达70%左右。
交流变频调速技术的大量应用给工厂生产自动化，对产量和质量的提高带来了极大的福音。 可以说交流调速技术应用于水泥企业其经济效益是十分可观的。很多水泥企业应用也说明了这一点。
三、结语
通过大量的实践,笔者认为水泥工艺大幅度节能，已经有了全新的思路，成熟的、系统的技术措施。只要按照这些技术措施，合理采用节能效果好的新设备，新工艺，不用花大量的资金就能够实现水泥工艺大幅度的节能。
我们整体节能改造设计的某厂改造前，吨水泥综合电耗为91度，改造后吨水泥综合电耗为65度，每吨水泥节电26度，节电幅度高达28.57％。年节电26度×45万吨＝1170万度，就电费一项获得经济效益555.75万元。
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