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水泥企業能效對標及實踐

放大字體  縮小字體 發布日期:2010-03-30  來源:中國混凝土網  作者:曾學敏
核心提示:水泥企業能效對標及實踐
  2008年我國水泥熟料產量9.70億噸、水泥產量14.0億噸、水泥綜合能耗103.47kg/t標煤,以此數據進行計算,全行業耗標煤1.45億噸;噸水泥碳排放0.68t,全行業碳排放9.52億噸(水泥行業燃煤碳排放因子取2.91)。因此水泥被列為國家重點節能減排行業,其節能減排工作備受國家重視,第一批EUEEP項目將水泥行業列入其中。

  由國家發改委、聯合國開發計劃署、全球環境基金(NDRC/UNDP/GEF)共同組織實施了“中國終端能效項目”。該項目的實施有助于提高中國經濟生產力,減少溫室氣體排放,改善全球環境;有助于克服我國工業能源利用效率的障礙,支持建立一個可持續的、基于市場的、提高能效的機制,促進完善工業部門節能政策和法規體系。該項目下,中國水泥協會承擔了《水泥工廠節能設計規范》和《水泥行業節能協議活動的組織和協調》兩個子項目,編寫《水泥企業能效對標指南》,并組織水泥能效對標試點企業開展能效對標活動,這是《水泥行業節能協議活動的組織和協調》工作的核心內容。

  水泥工業能源消耗狀況

  中國水泥工業在新世紀的高速發展令世界矚目,2008年我國水泥產量達到14.0億噸,約占世界水泥產量的55%。國家統計公報初步測算,2008年全國能源消費總量28.5億噸標準煤,比上年增長4.0%。建材工業能源消耗總量2.09億噸標準煤,占全國能源消耗總量的7.33%;水泥工業能源消耗總量1.50億噸標準煤,比上年增長4.90%;水泥工業能源消耗總量占建材工業能源消耗總量71.77%,因此抓好水泥工業節能就等于抓住了建材工業節能的大頭。近年來,在國家強有力節能政策的推動下,水泥工業能效對標活動不斷深入開展,節能減排取得了顯著效果,但與工業發達國家相比,其產值能耗、產品單耗和工序能耗與國際先進水平仍有差距,節能降耗仍有較大潛力。

  《指南》編寫的原則和目的

  我國水泥企業量大面廣,由于投產時間、工藝方法、裝備水平、原燃材料、區域位置、管理能力等方面的差別,造成企業能源消耗水平差距較大。如何挖掘企業的節能潛力,調動企業對能效水平對標活動的積極性,使企業能夠科學、有效地開展能效水平對標工作,《水泥企業能效對標實施指南》可以基本解決上述問題。開展能效對標活動就是希望能效水平較低的企業和行業平均水平對標,一般水平和行業先進水平對標,先進水平和國際先進水平對標。

  編寫《指南》的旨意是:為水泥企業提供能效對標方法論和對標思路;力求對標指標體系的科學性、合理性和可操作性;對水泥企業從事能效對標的工作人員起到指導作用。編寫《指南》遵循的基本原則是:對標基準線(標桿值)的確定應滿足企業不同需求,充分調動企業能效對標的積極性;對標范圍框架清晰,主要工序邊界確定準確,便于企業使用和比較;主體工藝流程技術參數和對標基準線標準相互對應的前提下,確定的技術參數力求先進、合理;計算節能(含回收能源)減排量有統一換算標準;通過開展能效水平對標活動,推動行業節能減排新技術的應用,充分挖掘企業節能潛力,使企業單位產品能耗、工序能耗有較大幅度下降,達到提高企業能源利用效率,增強企業競爭力的目的;通過能效對標活動推動行業節能減排新技術的應用,使行業技術水平、能效水平不斷提升,為國家節能減排做出應有貢獻。

  承擔的主要任務和完成的主要成果

  對行業能源消耗狀況進行調研,編寫調研報告,制定企業綜合性能耗指標對標基線;對國內外典型生產線工序能耗分布進行調查,確定工序能耗對標基線;制定水泥能效對標活動試點企業選擇原則,確定能效對標試點企業,協助指導其制定能效對標工作計劃并開展能效對標工作;制定水泥企業能效對標指南編制大綱,在此基礎上完成《水泥企業能效對標指南》的編制并不斷修改完善,并于2009年3月獲國家發改委審核通過;協助完成“水泥能效對標分析工具”修改、使用和培訓;制定能效對標試點企業對標案例編寫提綱,指導試點企業完成“企業能效對標案例”的編寫,案例作為附錄納入《水泥企業能效對標指南》;開展水泥能效對標試點企業考察評估工作,編寫考察評估報告;編寫了“水泥礦山對標管理探討”供礦山工作人員參考;編寫了《水泥行業開展能效水平對標活動實施意見》,為在全行業開展能效對標工作起到指導作用;分別召開了《水泥企業能效對標指南》新聞發布暨東部區宣講會議,召開了全國水泥行業能效對標活動啟動大會暨《水泥企業能效對標指南》西部區宣講會議,推動了全行業能效對標工作的深入開展;開展能效對標工作的國際交流與合作,借鑒其先進經驗,促使我國能效對標工作上水平。

  《指南》的主要核心內容

  指南的主要內容包括6部分:能效對標管理概述、水泥企業能效對標指標體系、水泥行業提高能效的技術及節能效果、水泥企業能效對標實施方法、能效對標綜合評價及附錄。

  《指南》的核心內容是:水泥企業能效對標指標體系、影響各工序的主要因素、解決途徑及工程實例;提高能效水平的有效技術;附錄的核心內容是企業對標案例、主要政策、法規和標準。

  主要節能技術

  根據水泥工藝核心內容“三磨一燒”的特點,主要介紹粉磨、燒成、余熱利用、廢棄物替代、通用設備、電氣節能的主要技術。

  粉磨技術:粉磨工序能耗主要體現在生料制備、煤粉制備和水泥粉磨的環節,其電量消耗占水泥生產綜合電耗的72%(生料粉磨電耗約占水泥綜合電耗的24%,水泥粉磨電耗約占水泥綜合電耗的38%)。生料粉磨采用的磨機主要有風掃式球磨系統、中卸提升循環磨系統、尾卸提升循環磨系統、立磨系統以及輥壓機系統等,近幾年,立磨系統得到廣泛使用。中等易磨性的原料一般采用立磨系統,噸生料比采用球磨系統節電5kWh~6kWh左右。煤粉制備有風掃式球磨和立磨系統,立磨的電耗約為球磨的一半。對于易磨性指數HGI為55的中等易磨性的原煤,煤粉細度0.08mm篩篩余12%的球磨主機電耗24.5kWh/t左右,輥磨主機電耗13kWh/t左右。

  水泥粉磨的磨機型式主要有球磨機系統、輥壓機預粉磨系統、輥磨終粉磨系統。影響球磨機粉磨效率的因素較多,包括研磨體級配、磨機通風、熟料溫度和粉磨工藝等。采用球磨機系統時,應優先配高效選粉機的圈流球磨工藝;采用輥壓機與球磨機組成的各種預粉磨系統(包括循環預粉磨、聯合粉磨、半終粉磨等),由于大幅度節電,已經成為水泥粉磨的主要方案;采用輥磨系統粉磨水泥正在興起。輥壓機預粉磨系統、輥磨終粉磨系統的粉磨效率一般是球磨機的2倍左右,系統節電30%以上。

  助磨劑技術:水泥助磨劑是一種表面活性較高的化學物質,可吸附在水泥顆粒表面上,降低了物料顆粒表面自由能,防止細顆粒的再聚合,降低了粉磨阻力,提高細粉顆粒的分散度,使顆粒易碎性得到提高。因此加入適量助磨劑可提高磨機臺時產量10%~25%,降低粉磨電耗25%左右,同時可降低過粉磨現象、優化水泥顆粒級配、提高水泥顆粒圓度系數,從而提高水泥強度3MPa~5MPa,達到提高混合材摻加量的目的。

  燒成技術:水泥生產過程中幾乎100%的燃料消耗用于熟料燒成。燒成系統的節能主要技術和設備有六級預熱器預分解爐系統、二支承短回轉窯、高性能大推力燃燒器、步進式無漏料冷卻機、高性能耐火襯料以及廢棄物替代原料和燃料技術等。

  余熱利用技術:目前國內先進工藝的生產線,窯頭和窯尾的廢氣除滿足原燃材料的烘干外,仍有350℃以下的余熱不能完全被利用,其浪費的熱量約占系統總熱量的30%左右,合理回收利用熟料生產過程中的余熱非常重要。

  水泥企業余熱利用方式主要用于原、燃材料,混合材的烘干;利用余熱進行發電;余熱發電和采暖聯合使用。隨著國家惠民水處理工程的啟動,縣縣建設污水處理廠,利用水泥窯處理污泥不僅有高溫煅燒、無二次污染的優勢,還有利用廢熱進行烘干的優勢。

  廢棄物替代原料和燃料技術:我國水泥工業利用工業廢渣和尾礦作為替代原料用于水泥生產已有較長的歷史,如礦渣、粉煤灰、煤矸石、爐渣、頁巖、磷渣、堿渣、赤泥、電石渣等廢棄物在水泥的生產中得到了比較廣泛的應用。

  水泥行業可利用廢物替代燃料種類很多,絕大多數的可燃工業廢物及幾乎所有的商業、市政、農林業、畜牧業廢物以及部分家庭垃圾均可以通過水泥窯系統進行焚燒,使熱能回收利用。

  通用設備節能技術應用:控制生料質量達到節能目的;采用合適的喂料方式,提高設備的精度達到節能目的;窯尾系統設置氣體分析儀;風機傳動方式采用變頻調速技術;優化壓縮空氣系統達到節能目的;簡化系統流程達到節能目的;改變袋收塵器的濾袋材質,降低阻力達到節能目的;生產過程物料搬運節能(帶式輸送機新型托輥等)。

  電氣節能技術配置:高壓電壓等級采用110kV電壓供電,中壓電壓等級采用10kV;變電所、配電站位置靠近負荷中心,減少配電級數;根據負荷性質、用電容量等因素合理確定變壓器容量、臺數和運行方式;選用低損耗節能型變壓器;選用高效電動機;采用無功功率補償提高功率因數;按經濟電流密度校驗10kV及以上輸電線路的導線截面;抑制配電系統中的高次諧波;低壓電機節電;綠色照明。

  開展能效對標工作的保障條件

  (1)認識要到位。能效水平對標活動將是水泥行業繼結構調整之后的一大亮點,做好能效對標是一項名利雙收的工作。目前很多企業都不同程度開展了節能減排活動,企業對某一設備或某一工藝系統進行節能改造后,取得了節能效果,其能耗指標水平提高了,認為這就是能效對標了。這決不等同對標管理,能效水平對標是一整套管理系統和貫穿整個系統的科學理念。

  (2)實施要條件。首先要有企業一把手的高度重視和支持,沒有條件創造條件也要進行對標;其次是建立一整套對標的組織、運行、指標、考核、獎懲等管理機制,形成人人頭上有責任,有指標,并與個人收益掛鉤,充分調動企業員工參與對標的積極性;第三是建立良好的內外部信息交流渠道;第四沒有改造潛力、規模偏小的生產線和裝備加快淘汰步伐。

  (3)標桿要合理。對標管理就是和標桿進行比、學、趕、超的不斷循環過程。因此選擇合適的標桿非常重要,標桿最好是具體企業,這樣很實際,學起來摸得著看得見。據此制定本企業比、學、趕、超計劃,用節能目標引導計劃。

  (4)程序要保證。能效水平對標試點企業的對標實踐表明,按對標基本步驟實施能效水平對標是保證對標質量的必要條件。企業可根據自身實際情況,按實施步驟制定自己的對標程序,并保證嚴格執行程序。

  (5)協會要指導。各級水泥(建材)協會針對企業在能效水平對標活動中遇到的問題,給予及時指導。協會應建立重點企業能效水平對標指標數據庫、最佳節能實踐庫,收集并建立國內外先進技術裝備、能效水平等信息,及時充實和更新對標信息數據庫;組織開展與國內外能效水平先進企業的對標交流和培訓活動。

  (6)節能要獎勵。除企業的獎勵機制外,國家和地方節能主管部門每年從節能資金中安排一定資金,采取補助、獎勵等方式,積極支持對標企業節能技術改造,對能效水平對標指標目標值完成情況好的企業給予獎勵。

  (7)保密要有保障。企業能效水平對標活動資料、指標數據及分析報告等均為企業內部資料,各相關單位應嚴格遵守國家和企業的保密制度,未經許可,不得擅自對外發布,不得向社會和咨詢機構提供,網站管理設置權限保密措施。

  (8)問題。很多企業沒有做到有能源消耗就有計量,企業系統計量設備還需完善;大部分企業工序能耗沒有做到準確分步計量;熟料產量,煤耗計量設備可靠性、耐久性差,因而影響能耗分析;競爭對手的能耗指標數據獲得很困難。此外,水泥工業技術進步及企業技術管理水平提高很快,因此《指南》的內容還要不斷維護和更新,行業能效對標基線的更新也是擺在面前的難題。

  河南同力水泥股份有限公司能效對標工作實踐

  河南同力水泥股份有限公司(以下簡稱同力水泥)是河南省水泥企業第一家上市公司,控股的子公司有駐馬店市豫龍同力水泥有限公司、河南省同力水泥有限公司、河南省豫鶴同力水泥有限公司、新鄉平原同力水泥有限責任公司、洛陽黃河同力水泥有限責任公司,目前有4條5000t/d、1條2500t/d、1條2000t/d新型干法水泥熟料生產線,8條帶輥壓機的Φ4.2m×13m聯合水泥粉磨生產線,2009年9月分別在豫龍和黃河同力再各開工建設1條4500t/d熟料線,同力水泥實際產能排全國第14位。

  同力水泥于2007年3月申請加入全國水泥行業能效對標試點企業。中國水泥協會于2007年11月30日在河南同力水泥股份有限公司(河南鄭州市)召開試點企業能效對標工作啟動會議,2009年3月22~24日對同力水泥及子公司豫龍同力的能效對標工作進行了評估驗收,與會專家對同力水泥及子公司的能效對標工作做法和取得的成績、經驗給予肯定。同力水泥經過2年多的不懈努力,企業生產經營狀況不斷好轉,下屬5家企業在2007年實現凈利潤1.51億元的基礎上,2008年實現凈利潤1.991億元,2009年上半年實現凈利潤0.7965億元。

  同力水泥生產工藝裝備及主要產能狀

  同力水泥控股的6條熟料生產線全部采用帶五級預熱窯外分解生產技術,原料磨除2000t/d線采用球磨外,其他均采用立磨;煤粉制備除1條2000t/d和1條5000t/d熟料線的煤磨采用球磨,其他均采用立磨。5000t/d熟料線窯尾廢氣全部采用袋式除塵器,分解爐Φ7.4m~Φ7.7m。生產操作采用DCS技術,實現了從礦石開采到產品出廠的全自動控制。5家企業2008年5月份全部采用ERP信息自動化管理技術,目前正在實施ERP大屏幕視頻監控和視頻會議系統,將為企業實現現代化管理提供及時準確的信息支持。2008年生產熟料856.15萬噸、生產水泥760.87萬噸;2009年上半年生產熟料433.1萬噸、生產水泥362.55萬噸。

  同力水泥能效對標管理的主要內容 

  1.確定一個目標:基于同力水泥的實際情況,提出行業內學“海螺”、行業外學“三星”的目標。

  2.建立兩個數據庫:在建立企業能效對標指標體系的基礎上,用同力水泥企業最佳標桿建立能效對標指標數據庫;同時建立企業最佳節能實踐庫。同力水泥利用能效對標工具對各企業生產技術指標完成情況進行演示,使企業負責部門解決自身存在的問題。通過企業總經理月度例會分析企業月度、季度、年度工序能效與標桿的差距,通過內部座談會、職工合理化建議、網上信息等,廣泛收集降低工序能效信息,將節能技術改造和提高管理水平與提高能效水平有效結合。創辦了節能減排和對標管理活動專刊;同時還建立了定期的技術交流制度,在集團內部選擇某一方面做得較好的企業作為該方面的標桿企業,組織其他企業召開現場技術經驗交流會,通過對比和學習不斷縮小與標桿企業間的差距。

  3.建設3個體系:建設能效對標指標體系、能效對標管理綜合評價體系、能效對標工作組織管理體系。為保證能效對標活動的順利實施及取得效果的最大化,同力水泥建立了能效對標目標定期評估和考核制度。規定了考核方法,并將其納入企業中期和年度完成情況考核計劃,與各子公司總經理與母公司簽訂的生產經營、財務管理、消防安全、管理制度執行目標責任書一道進行考核,并將考核結果與經理層任職和工資收入掛鉤。

  同力水泥開展能效對標工作內容

  1.成立企業對標領導組織。能效對標管理活動要有充足的資源作為后盾,企業領導的高度重視和全力支持是開展工作的前提。同力水泥集團領導不但積極支持,而且成立以總經理為組長的能效對標領導小組,由同力股份公司生產技術部負責具體工作。同時,堅持開展企業總經理間的月度工作對標報告工作。

  2.制定能效對標發展戰略。在各水泥企業進行工序電耗、煤耗檢測,找出與標桿的差距,制定提高實施技改的具體步驟和措施。具體規劃:①按照能效對標指南定義,細化工序能耗指標,實現標準煤耗比2008年下降1kg/t;電耗降低3kWh/t;窯運轉率全部達到90%以上;5000t/d窯的熟料年產量達到180萬噸。②繼續開展內部技術交流和能耗對標工作。③開展對子公司的設備管理評比,執行大修項目審核考評。④推廣應用節煤助燃劑,進一步降低煤耗;試點應用納米復合銅合金潤滑油添加劑技術,降低設備電耗。⑤安排2522.3余萬元進行40項有關收塵、工藝和設備的技術改造工作。⑥投資450萬元實現子公司視頻監控與技術參數共享,完善子公司ERP信息與母公司財務的無縫連接。⑦制定設備管理流動紅旗評選細則,開展季度評選工作。⑧完成81臺風機電機變頻技術改造。 

     3.鼓勵全員積極參與能效對標工作。能效對標工作不僅是管理層的事情,更是全體員工的事情。鼓勵員工針對企業需要改善的地方提出建議,對有貢獻人員進行獎勵。 

  4.增強企業創新向上精神。在集團內部,哪家企業工作有成效,就在該企業組織開展現場經驗交流會,通過內部學習,不斷縮小與標桿的差距。

  5.擴大信息交流與溝通。同力集團創辦節能減排和對標管理活動專刊,每月一次的宣傳報導,能將對標活動轉化為企業全員關注的焦點。在對外溝通上,每年組織3次以上的專家講課,讓管理和技術人員了解國內外水泥發展信息;先后與哈爾濱工業大學、濟南大學、鄭州大學等開展了校企合作。
  同力股份公司的能效對標具體做法

  1.統一思想、開展現狀檢測、制定能效對標技改措施。同力水泥從高管做起,統一思想,同時結合《水泥企業設計規范和能耗限額標準》,對企業30kW以上電機進行生產運行能耗檢測,找出能耗差距原因,制定能效對標技改重點措施和提高規劃。

  2.掌握對標工具使用方法。同力水泥集團利用能效對標工具對各企業生產技術指標完成情況進行演示,使企業負責部門在運用工具中解決自身存在的問題。通過分析企業月度、季度、年度工序能效與標桿的差距,并通過內部座談會、職工合理化建議、網上收集信息等,廣泛汲取降低工序能效信息,將企業技術改造和管理工作與能耗下降有效結合。

  3.開好內部能效對標和技術經驗交流會。通過內部工序對標和技術交流,提高窯、磨、余熱發電操作技術,實現技術增產節能。2007年以來,通過內部的對標、技術培訓與交流,同力水泥產質量不斷上臺階,2008年生產熟料856.15萬噸,比2007年同期增加產量32.24萬噸;生產水泥760.87萬噸,比上年同期增加產量53.32萬噸;熟料28d強度同比提高1.5MPa,窯運轉率同比提高1.03個百分點。利用余熱發電解決了企業約1/3的用電量,實現利潤比上年高0.48億元。2009年上半年熟料和水泥產量同比增長2.6%和4.28%。

  4.開展能效對標目標考核。依據各子公司總經理與母公司簽訂的生產經營、財務管理、消防安全、管理制度執行目標責任書,將對企業中期和年度完成情況的考核結果與經理層任職和工資收入掛鉤。

  2008年,同力集團6條窯的噸熟料可比綜合電耗比上年下降0.19kWh、可比熟料標準煤耗比2007年下降1.72kg;單位熟料余熱利用的并網電量比2007年提高6.05kWh/t。信息化管理平臺的建立為同力股份增產降耗、健康發展打下堅實的基礎。

  5.不斷投入資金開展工藝、設備技術改造。2006年在5000t/d窯投產不足1年就提出了余熱發電、石灰石采礦廢渣利用和企業信息化建設工作,投入資金達到3.1億元,這些改造工作在2008年7月全部完成;2007年提出投入890余萬元進行24項工藝、設備改造,在2008年年底都已完成;2008年投入4800余萬元進行風機電機變頻、污水處理、電收塵改袋收塵器等41項改造工作,到2009年8月已經完成65%。

  開展能效對標的效果

  2009年上半年同力水泥4條5000t/d熟料線單位熟料可比標準煤耗103.64kg/t(熟料28d強度59.2MPa,),可比噸熟料電耗67.03kWh;2000t/d~2500t/d熟料線熟料可比標準煤耗111.68kg/t,可比電耗68.35kWh/t(熟料28d強度63.27MPa)。2009年上半年同力水泥6條熟料線單位熟料可比標準煤耗105.05kg(熟料28d強度60.09MPa)、噸熟料可比電耗67.55kWh/t(從礦山開采到熟料入庫);水泥磨電耗37.55kWh/t。

  5×9MW純低溫余熱發電項目分別在2007年8月、12月和2008年1月、6月、7月建成,2007年實現并網電量0.239億千瓦時,2008年實現并網電量1.745億千瓦時,2009年上半年實現并網電量1.295億千瓦時;窯的運轉率2007年為88.2%,2008年年底為89.23%,2009年上半年窯運轉率90.31%;5000t/d熟料線年產量由170萬噸提高到175萬噸以上;2000t/d加上2500t/d熟料線年產量由155萬噸提高到160萬噸以上。

  經驗與啟示

  1.開展能效對標,是提高企業技術管理,提升企業市場競爭能力的有效手段;企業信息化建設對集團公司科學管理有顯著推進作用。近年來同力水泥能保持較高的盈利水平就是通過完成余熱發電技改和廢物利用工藝改造,及建立管理體系創造的。

  2.開好企業之間、崗位之間、工程技術人員之間的技術經驗交流會,提高整體技術及應用方法水平是逐步縮小與標桿差距的有效方法,形成人人頭上有指標,有壓力才會不斷進步。

  3.對標活動應與時俱進,對標目標必須與個人經濟收入掛鉤,否則會慢慢被人忘記。只有采取與個人收入掛鉤的方式,才能不斷縮小與標桿的差距,提升企業綜合競爭能力。 

  4.做好工序能耗現狀分析,找出影響工序能耗的原因,采取有計劃的技術改造投入,量力而行、分階段完成就會不斷取得成績。

  5.抓管理與抓技術同步進行,否則不會取得顯著效果。

  6.抓好對窯的運轉率和臨停次數考核,就抓住了降低熟料能耗的關鍵。
 
 
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