結(jié)合某水泥企業(yè)能耗現(xiàn)狀，對(duì)5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線進(jìn)行能源審計(jì)，掌握公司能源管理及用能情況，通過排查出能源利用方面存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)一步查找公司能源管理和利用方面存在的問題和不足。
1、企業(yè)生產(chǎn)能耗現(xiàn)狀分析
某水泥企業(yè)，現(xiàn)有1條5000t/d新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線以及2臺(tái)180t/h水泥磨，具有年產(chǎn)普通硅酸鹽水泥熟料150萬t和年產(chǎn)硅酸鹽水泥160萬t的生產(chǎn)能力。主要產(chǎn)品為PO42.5和PS32.5A水泥。主要消耗的能源為煙煤、電力、柴油等。主要生產(chǎn)工序包括石灰石礦山開采、生料制備、熟料煅燒、水泥制成。2018年該企業(yè)綜合能耗為175078.44噸標(biāo)準(zhǔn)煤。主要能源消費(fèi)情況如表1所示。
該企業(yè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，煤炭消費(fèi)占總能源消耗量的89.42%，電力消耗占9.62%。煤炭主要用于熟料燒成車間煅燒熟料和水泥粉磨車間烘干混合材。電力主要用于磨機(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備動(dòng)力。柴油主要用于水泥窯點(diǎn)火和物料運(yùn)輸。因此水泥企業(yè)主要節(jié)能潛力在于生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)煤。
1.1 煤炭消耗
煤炭消耗主要用于燒成車間熟料煅燒以及水泥窯協(xié)同處置固體廢棄物及水泥粉磨車間混合材烘干。公司用煤主要包括山西大同煤、內(nèi)蒙古煤、陜西煤等，全部外購(gòu)汽運(yùn)進(jìn)廠。
熟料燒成系統(tǒng)，進(jìn)廠煤經(jīng)均化后入煤磨粉磨成一定粒度的煤粉，一部分進(jìn)入窯尾分解爐預(yù)分解生料，一部分由窯頭噴煤管噴入水泥窯用于熟料煅燒。煤燃燒后煙氣余熱用于原料磨和煤磨物料烘干等。2018年燒成系統(tǒng)消耗煙煤195 511.4 t，折標(biāo)煤156 058.50噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
污泥協(xié)同處置系統(tǒng)，由于污泥含水量80%左右，會(huì)降低分解爐內(nèi)工況溫度，為了滿足煅燒條件，必須加大分解爐用煤量，以達(dá)到蒸發(fā)水分煅燒熟料的目的。2018年污泥處置系統(tǒng)用煤624 t，折標(biāo)煤498.08噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
烘干系統(tǒng)用煤主要是用于烘干礦渣等混合材，目前按照政策要求已停用。
1.2 電力消耗
水泥企業(yè)電力消耗主要是設(shè)備動(dòng)力拖動(dòng)，一部分由社會(huì)電網(wǎng)提供，另外一部分由企業(yè)余熱發(fā)電廠提供。2018年企業(yè)外購(gòu)電力13 688.15 萬kWh，余熱自發(fā)電4 112.77 萬kWh，合計(jì)17 800.92 萬kWh全部用于水泥生產(chǎn)。各工序用電流向如表2所示。
從表2可以看出，該企業(yè)統(tǒng)計(jì)期內(nèi)，水泥制成工序用電量最大，占全公司總用電量的37.92%。其次是生料制備工序和熟料燒成工序分別占全公司總用電量的27.73%和22.53%。
公司主要電力消耗為粉磨系統(tǒng)。
2、企業(yè)節(jié)能潛力分析和建議
2.1 主要能耗指標(biāo)對(duì)比分析
根據(jù)企業(yè)能源消耗臺(tái)賬、生產(chǎn)報(bào)表、質(zhì)量報(bào)表等原始記錄和臺(tái)賬，按照《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB 16780—2012）標(biāo)準(zhǔn)核算該企業(yè)2018年主要能耗指標(biāo)情況。
主要能耗指標(biāo)情況具體如表3所示。
由表3可以看出，該企業(yè)能耗指標(biāo)除可比熟料綜合電耗外其他指標(biāo)均達(dá)到《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB16780—2012）標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值要求，但與省內(nèi)同行先進(jìn)值相比存在著較大的差距。主要差距是電耗偏高。
根據(jù)企業(yè)現(xiàn)狀分析，該企業(yè)主要存在的問題是熟料電耗偏高。主要原因是生料粉磨電耗高。
2.2 燃煤系統(tǒng)能耗現(xiàn)狀和節(jié)能潛力分析與建議
燃煤消耗是水泥企業(yè)的主要能耗消耗，占全公司綜合能耗的90%左右。而燒成系統(tǒng)是水泥企業(yè)的主要耗煤工序。該企業(yè)除污泥處置系統(tǒng)耗用一小部分燃煤外，其余燃煤全部用于熟料煅燒。所以水泥企業(yè)節(jié)煤的主要途徑是降低燒成系統(tǒng)的熱損失，提高燃煤效率。
水泥窯系統(tǒng)熱平衡范圍主要包括燒成和冷卻機(jī)系統(tǒng)，對(duì)該企業(yè)水泥窯系統(tǒng)的熱平衡進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)熱量收支平衡如表4所示。
由表4可知，在水泥窯系統(tǒng)的熱量平衡中，熟料燒成熱約占49%，出冷卻機(jī)熟料帶走顯熱約4.5%，預(yù)熱器出口廢氣/粉塵帶走顯熱約占24%，系統(tǒng)表面散熱約占8%，冷卻機(jī)廢氣帶走的熱量約占12%，冷卻機(jī)排風(fēng)/粉塵帶走顯熱1.6%，其他熱損失為1.2%，通過分析可知，熟料燒成過程所消耗的實(shí)際熱量與煅燒全過程有關(guān)，除涉及到原、燃料性質(zhì)和回轉(zhuǎn)窯、分解爐外，還與廢氣回收（如預(yù)熱器、余熱鍋爐、烘干用熱）和熟料顯熱回收（如冷卻機(jī)）等因素有關(guān)。但從總體分析來看，燒成熱耗中影響最大的是熱損失。如窯系統(tǒng)排出廢氣帶走熱、熟料帶走熱、窯體表面散熱等。因此除了保持窯、爐的合理煅燒，提高熟料產(chǎn)量外，采用換熱效率高的預(yù)熱器系統(tǒng)，優(yōu)化匹配系統(tǒng)參數(shù)的也是減少?gòu)U氣熱損失的主要途徑。為了降低廢氣量，必須重視窯系統(tǒng)的密封性，減少系統(tǒng)漏風(fēng)及燃燒過剩空氣量。可采用分離效率高的預(yù)熱器和密封性能好的鎖風(fēng)裝置，減少飛灰量。
窯系統(tǒng)表面散熱損，主要與窯系統(tǒng)的隔熱保溫材料和耐火材料及窯的操作有關(guān)，因此，改善隔熱材料及耐火材料的性能，合理使用隔熱材料和耐火材料；優(yōu)化窯的操作，穩(wěn)定窯的熱工制度，合理回收窯體輻射熱是降低窯系統(tǒng)表面散熱損的主要措施。
冷卻機(jī)的熱效率對(duì)熟料熱耗的影響很大。采用新型冷卻機(jī)，優(yōu)化冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)和揚(yáng)料裝置，可提高入窯、入分解爐助燃空氣的溫度，降低冷卻機(jī)出口熟料溫度，減少排出廢氣量，提高冷卻機(jī)熱效率，是降低熟料熱耗的有效措施。
2.3 耗電系統(tǒng)現(xiàn)狀和節(jié)能潛力分析
從與省內(nèi)先進(jìn)值能耗指標(biāo)對(duì)比分析可以看出，該企業(yè)單位產(chǎn)品電耗偏高。從客觀上來說，生料粉磨電耗、熟料燒成電耗、水泥粉磨電耗是直接影響單位水泥電耗的主要原因。統(tǒng)計(jì)期該企業(yè)生料制備工段電耗為21.39 kWh/t，與省內(nèi)先進(jìn)值16 kWh/t相比高5.39 kWh/t。熟料燒成工段電耗為30.2 kWh/t，與省內(nèi)先進(jìn)值25 kWh/t相比高5.29 kWh/t。水泥制備工段電耗為33 kWh/t，與省內(nèi)先進(jìn)值25 kWh/t相比高8 kWh/t。
粉磨電耗高與粉磨工藝、物料的易磨性、設(shè)備等相關(guān)。該企業(yè)生料制備工段采用的是立磨工藝粉磨，與采用輥壓機(jī)終粉磨工藝相比電耗要偏高。水泥制備工段采用的是輥壓機(jī)+球磨機(jī)，與采用立磨終粉磨工藝相比電耗要偏高。
通過調(diào)研，在相同產(chǎn)能配置情況下，生料粉磨采用輥壓機(jī)系統(tǒng)配置比立磨系統(tǒng)配置功率小，工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，電耗低3~5 kWh/t等特點(diǎn)。另外近年來，輥壓機(jī)輥面開始采用復(fù)合輥面，延長(zhǎng)了使用壽命，降低了維修成本。提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，保證了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，也是耗電低的主要原因。
隨著立磨技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，水泥立磨終粉磨技術(shù)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單，節(jié)約電能等特點(diǎn)，近年來被廣泛推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)輥壓機(jī)+球磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)相比噸水泥節(jié)電5~8 kWh/t。
熟料燒成工段用電，主要包括窯尾風(fēng)機(jī)、環(huán)保收塵設(shè)備等設(shè)施。近年來隨著超低排放環(huán)保政策的實(shí)施，一定程度地增加了熟料燒成工段電耗。降低燒成工序風(fēng)機(jī)耗電，可以從降低系統(tǒng)漏風(fēng)、提高風(fēng)機(jī)效率等方面著手，選用的變頻風(fēng)機(jī)、永磁電機(jī)、磁懸浮離心式風(fēng)機(jī)、曲葉型系列離心風(fēng)機(jī)等先進(jìn)節(jié)能設(shè)備。可有效提高電能利用率，降低系統(tǒng)電耗。
3、結(jié)語
總之，企業(yè)應(yīng)從節(jié)能管理入手，注重生產(chǎn)系統(tǒng)的技能優(yōu)化，與能效領(lǐng)跑企業(yè)進(jìn)行對(duì)標(biāo)，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，合理實(shí)施節(jié)能技改，最大限度地節(jié)能降耗。
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