水泥工業(yè)能源消耗現(xiàn)狀與節(jié)能潛力
一、節(jié)約能源的戰(zhàn)略意義
1.全國能源消費狀況
全國能源消費總量
2.節(jié)能目標(biāo)
《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃的建議》中提出:“在優(yōu)化結(jié)構(gòu)、提高效益和降低消耗的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)2010年人均國內(nèi)生產(chǎn)總值比2000年翻一番;資源利用效率顯著提高,單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比“十五”期末降低20%左右”。把單位GDP能源消耗比十五末期降低20%左右作為其中之一,反映了實現(xiàn)20%節(jié)能目標(biāo)深刻的戰(zhàn)略意義,同時也反映了黨中央轉(zhuǎn)變增長方式,轉(zhuǎn)變發(fā)展模式的決心 。
3.全國工業(yè)節(jié)能任務(wù)重大
“十一五”期間,我國工業(yè)將為實現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)扮演重要的角色和起決定性作用?,F(xiàn)代化水平與大量落后的工藝水平共存的客觀國情,加上目前以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)以及所處的發(fā)展階段,使得我國目前的能源效率水平、單位產(chǎn)品能耗與經(jīng)濟發(fā)達國家相比,仍然有很大的差距,這也意味著我國仍有相當(dāng)大的節(jié)能潛力。
二、水泥工業(yè)能源消耗水平
1.各種窯型能源消耗情況
國內(nèi)各類窯型及其熱效率表
2.能源消費量
水泥生產(chǎn)的能源總耗量由三部分組成,即熟料煅燒(燒成)時所消耗的熱能;水泥生產(chǎn)過程中所消耗的電能折成的熱能;水泥生產(chǎn)中所用的原燃料及礦渣等混合材烘干時需消耗的熱能之和。
水泥制造業(yè)能源消費量統(tǒng)計(估算)表
水泥生產(chǎn)能源耗量約占全國能源消耗量的7%左右。在水泥能耗中,熟料能耗約占7~8成。
從上表數(shù)據(jù)中可看出,水泥綜合能耗在下降,10年下降了12.6%,綜合電耗下降不大,主要原因是水泥企業(yè)自動控制水平在逐年提高,同時說明了水泥節(jié)能潛力很大。.
若以2005年產(chǎn)量為例,水泥單耗每下降1個百分點,就可年節(jié)約標(biāo)煤106萬噸。
3.水泥工業(yè)采用的能源品種
我國水泥工業(yè)主要以燃煤為主,回轉(zhuǎn)窯使用煙煤;立窯使用無煙煤,對燃煤的質(zhì)量有一定的性能要求。近年來隨著技術(shù)進步,低揮發(fā)份煤和無煙煤均可用于回轉(zhuǎn)窯水泥熟料煅燒。
水泥企業(yè)尚有油耗,窯點火時需用油,窯溫過低時也需用油。少量白水泥廠在生產(chǎn)時也用渣油或重油。自備礦山采用汽車運輸方式的運輸用油。這部分能耗不計在水泥制造能源消費量統(tǒng)計之內(nèi)。
三、我國水泥能源消耗與世界先進水平的差距
1.新型干法能耗與國外水平比較
對于同一類型水泥窯由于生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備選型、工藝流程、原料特性、管理水平、員工素質(zhì)等因素影響,熱耗也有所不同。與國外先進水平相比較,國內(nèi)先進水平與之差距不大,但國內(nèi)一般水平與國外先進水平的差距還是較大。特別是近幾年以來,投產(chǎn)的新型干法生產(chǎn)線數(shù)量迅速上升,而管理人員素質(zhì)卻跟不上去,存在的問題更多一些。
中國新型干法生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)與國際水平比較
2.可燃廢棄物用作水泥窯煅燒燃料的比較
工業(yè)廢棄物用作水泥窯煅燒燃料已成為當(dāng)今世界水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢。德國、瑞士、法國、奧地利等國煅燒水泥熟料所需熱能的替代率已超過30%,并有進一步增長的趨勢。在利用工業(yè)廢棄物用作燃料方面,走在世界前列的德國煅燒所用一次燃料替代量在2002年超過33%,并計劃每年增加5%,個別水泥公司已接近80%。在2001年用工業(yè)廢棄物作二次燃料的總量已達到了127萬噸,平均噸水泥利用43千克。
我國工業(yè)廢棄物作水泥窯煅燒燃料起步較晚,目前工業(yè)有毒有害廢棄物用作原燃料也僅在個別大城市水泥廠使用。2003年用作二次燃料的數(shù)量在10萬噸左右,平均噸水泥利用0.01千克。
可燃廢棄物利用情況表
四、水泥工業(yè)主要節(jié)能路徑與潛力
1995年,我國投產(chǎn)的新型干法生產(chǎn)線只有67條,熟料產(chǎn)能3091萬噸。到2000年,新型干法熟料產(chǎn)能上升到6656萬噸,平均每年增加713萬噸,年增長率16.6%。之后,水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整在國家宏觀調(diào)控下,發(fā)揮市場在資源配置中基礎(chǔ)性作用,市場經(jīng)濟這只無形的手真正開始發(fā)揮作用。加上固定資產(chǎn)投資上升較快的牽動,到2005年底,新型干法熟料產(chǎn)能達到了43119萬噸,5年間凈增36761萬噸,平均每年增加7352萬噸,年增長45.3%。
各種窯型熟料生產(chǎn)能力比例 (2005年)
水泥工業(yè)節(jié)能根本途徑是采用新型干法生產(chǎn)工藝取代落后的濕法、立窯和其他旋窯工藝。以2004年的水泥產(chǎn)量為例,如將新型干法生產(chǎn)的量,每提高1個百分點,以其所需熟料耗用的能源計算,可節(jié)約標(biāo)煤32.74萬噸(以新型干法與機立窯的平均技術(shù)水平計)。若2010年新型干法達到70%,等于在2004年的基礎(chǔ)上提高了37.5個百分點。僅此一項,每年可節(jié)約標(biāo)煤1228萬噸。
2.水泥窯焚燒垃圾節(jié)能又環(huán)保
(1)焚燒溫度高(窯內(nèi)物料溫度約1450℃,氣體溫度接近2000℃);
(2)物料在窯內(nèi)停留時間長;
(3)窯內(nèi)高溫氣體湍流強烈,可使廢棄物完全燃燒,使有機物破壞得十分徹底;
(4)水泥窯全系統(tǒng)在負(fù)壓下運行,因此有毒有害氣體不會溢出,不會產(chǎn)生環(huán)保方面問題;
(5)熟料煅燒是在堿性條件下進行的,有毒、有害廢棄物中的氯、硫、氟等在窯內(nèi)被堿性物質(zhì)完全中和吸收,變成無毒的化合物;
(6)焚燒廢物的殘渣最終又進入水泥熟料,對水泥質(zhì)量一般而言并無不良影響,做到了廢棄物處理徹底干凈,不會產(chǎn)生以焚燒方式處理廢棄物過程中造成二次污染問題;
(7)水泥窯還可以將廢料中的大部分重金屬元素固化在熟料中,避免了重金屬的再次擴散;
(8)利用廢棄物替代部分原燃料煅燒水泥熟料,既處置了廢料,又節(jié)約了能源,還減少了CO2 等有害氣體的排放量。
以上海建材集團萬安水泥廠為例,年處理工業(yè)廢棄物8000噸,節(jié)約標(biāo)煤3000噸。
工業(yè)發(fā)達國家在以工業(yè)廢棄物和生活垃圾,做水泥的原料和燃料,在技術(shù)和裝備及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上已經(jīng)非常成熟,積累了大量的經(jīng)驗,值得我們借鑒。
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化進程加快,工業(yè)廢棄物以及城市垃圾勢必大量增加。通過水泥窯消納上述廢料是最佳方式。
3.回收廢熱進行發(fā)電
目前國內(nèi)最先進的生產(chǎn)線工藝,仍有大量的350℃以下的余熱不能完全被利用,其浪費的熱量約占系統(tǒng)總熱量的30%左右。因此,回收熟料生產(chǎn)過程中的余熱,用來供熱或發(fā)電是非?,F(xiàn)實又節(jié)能的途徑。
將廢氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能,可有效的減少水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗,具有顯著的節(jié)能效果。同時,廢氣通過余熱鍋爐降低了排放的溫度,還可有效的減輕水泥生產(chǎn)對環(huán)境的熱污染,具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益,因此余熱發(fā)電項目具有很好的推廣和應(yīng)用價值。
據(jù)中國水泥協(xié)會統(tǒng)計其熱量可利用情況見下表。
窯頭窯尾鍋爐總有效利用熱量表
采用國產(chǎn)設(shè)備在1500t/d級、2000t/d級、4000t/d級PC窯上利用廢熱發(fā)電已有多條成功案例,取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。
截止2005年底,日產(chǎn)1500t/d及以上規(guī)模的生產(chǎn)線已有356條,若全部利用廢熱進行發(fā)電,年節(jié)煤超過200萬噸。
不同規(guī)模水泥生產(chǎn)線主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)
主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)與國外比較
4.利廢等于“開源”,也是節(jié)能
通用水泥品種分布調(diào)查顯示,除硅酸鹽和普通水泥,摻廢料的水泥占23%,32.5等級占22%,P·O32.5水泥占42%,若以此比例為依據(jù),水泥產(chǎn)量以10億噸計,廢渣摻加量以35%計,年摻廢渣量8000多萬噸。各水泥企業(yè)建議水泥標(biāo)準(zhǔn)修訂時,取消P·O32.5級水泥,若這部分水泥全部轉(zhuǎn)化為利用工業(yè)廢渣的水泥,將有4億多噸水泥多摻混合材20%,等于利用廢渣8000多萬噸。 以上兩項節(jié)標(biāo)煤1800萬噸。
我國建筑業(yè)對水泥使用,與發(fā)達國家相比每立方米混凝土多耗水泥近80千克。推廣高標(biāo)號混凝土,推行質(zhì)量終身制,提高工程的耐久性,延長工程的使用壽命,對水泥質(zhì)量提出了更高的要求。因此,大幅度提高水泥熟料的平均強度,“以質(zhì)代量”,生產(chǎn)高標(biāo)號水泥,為建筑施工采用高標(biāo)號混凝土提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,減少水泥熟料消耗等于節(jié)能。
進一步提高水泥預(yù)分解窯工藝裝備技術(shù)水平,大力推廣應(yīng)用余熱發(fā)電、原料預(yù)均化、立式磨、輥壓機、高效篦冷機、超細(xì)粉磨、計算機自動控制、高濃度收塵器、高檔耐火材料等先進的節(jié)能技術(shù)和裝備。在粉磨環(huán)節(jié)上,節(jié)電的效果尤為顯著。 2005年生產(chǎn)水泥10.6億噸,若每噸水泥節(jié)約1度電,全年就可節(jié)約10.6億度電,相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤38萬噸。
五、實施節(jié)能工程是最好時機
1.節(jié)約能源保護環(huán)境的思想意識,已深入人心,成為全社會的共識;
2.水泥工業(yè)節(jié)能潛力很大,節(jié)能路徑清晰;
3.國內(nèi)外的成功經(jīng)驗借鑒和技術(shù)裝備的支持;
4.國家政策法規(guī)的有利支持。
——“十一五”規(guī)劃綱要草案最主要的指標(biāo)有22個,其中反映資源、環(huán)境的8個。
——《節(jié)約能源法》第十二條規(guī)定, 固定資產(chǎn)投資工程項目的設(shè)計和建設(shè),應(yīng)當(dāng)遵守合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計規(guī)范。達不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計規(guī)范要求的項目,依法審批的機關(guān)不得批準(zhǔn)建設(shè);項目建成后,達不到合理用能標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能設(shè)計規(guī)范要求的,不予驗收。
——《節(jié)約能源法》的第四十條規(guī)定,各行業(yè)應(yīng)當(dāng)制定行業(yè)節(jié)能技術(shù)政策,發(fā)展、推廣節(jié)能新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料,限制或者淘汰能耗高的老舊技術(shù)、工藝、設(shè)備和材料。
——《國務(wù)院落實科學(xué)發(fā)展觀加強環(huán)境保護的決定》(國發(fā)[2005]39號文)指出:
(九)大國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。在廢物產(chǎn)生環(huán)節(jié),要強化污染預(yù)防和全過程控制,實行生產(chǎn)者責(zé)任延伸,合理延長產(chǎn)業(yè)鏈,強化對各類廢物的循環(huán)利用。完善再生資源回收利用體系。推進污水再生利用和垃圾處理與資源化回收。
(十二)以強化污染防治為重點,加強城市環(huán)境保護。到2001年,全國城市污水處理率不低于70%,生活垃圾無害化處理率不低于60%。
(十三)以降低二氧化硫排放總量為重點,推進大氣污染防治。對投產(chǎn)20年以上或裝機容量10萬千瓦以下的電廠,限期改造或者關(guān)停。加大煙塵、粉塵治理力度。采取節(jié)能措施,提高能源利用效率。
(十七)以實施國家環(huán)保工程為重點,推動解決當(dāng)前突出的環(huán)境問題。國有重點環(huán)保工程包括:危險廢物處置工程、城市污水處理工程、垃圾無害化處理工程、燃煤電廠脫硫工程、環(huán)境管理能力建設(shè)工程。
(十八)健全環(huán)境法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系。要抓緊擬訂有關(guān)生態(tài)保護、循環(huán)經(jīng)濟、環(huán)境損害賠償和環(huán)境監(jiān)測等方面的法律法規(guī)草案。
(二十三)推行有利于環(huán)境保護的經(jīng)濟政策。建立健全有利于環(huán)境保護的價格、稅收、信貸、貿(mào)易、土地和政府采購等政策體系。對可再生能源發(fā)電廠和垃圾焚燒發(fā)電廠實行有利于發(fā)展的電價政策,對可再生能源發(fā)電項目的上網(wǎng)電量實行全額收購政策。
(二十四)運用市場機制推進污染治理。全面實施城市污水、 生產(chǎn)垃圾處理收費制度,收費標(biāo)準(zhǔn)要達到保體微利水平,凡收費不到位的地方,當(dāng)?shù)刎斦獙\營成本給予補助。鼓勵社會資本參與污水、垃圾處理等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和運營。
(二十八)擴大國際環(huán)境合作與交流,要積極引時國外資金、先進環(huán)保技術(shù)與管理經(jīng)驗,提高我國環(huán)保的技術(shù)、裝備和管理水平。
(三十二)健全環(huán)境保護協(xié)調(diào)機制,經(jīng)濟綜合和有關(guān)主管理部門要制定有利于環(huán)境保護的財政、稅收、金融、價格、貿(mào)易、科技等政策。建設(shè)、國土、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋等有關(guān)部門要依法做好各自領(lǐng)域的環(huán)境保護和資源管理工作。
結(jié) 束 語
水泥工業(yè)節(jié)能工作目前處在最有利的環(huán)境中,通過中國及世界水泥工業(yè)者的共同努力,充分挖掘水泥生產(chǎn)過程中的節(jié)能潛力,水泥工業(yè)一定能夠為節(jié)約能源和環(huán)境保護做出更大的貢獻。
謝 謝 !
編輯:zhangm
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