减碳需求紧迫 水泥行业如何应对？
水泥行业的降碳工作非一日之功，需要从技术、原料、燃料、生产管理到政策响应等多维度全面入手，形成综合策略，推动行业向低碳转型，为全球碳中和目标贡献关键力量。
......
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，最大日限电负荷之和超过4000万kW。，去年全国已有24个省级电网出现限电现象，仅国家电网公司系统就累计限电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kWh，水泥行业用电近1000亿kWh，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kWh。
水泥企业是被全社会公认的高能耗工业，加之产品过剩而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65kWh左右，还有部分企业吨水泥电耗甚至达到了55kWh水平，而落后生产工艺的吨水泥电耗一般在120kWh左右，一些厂甚至更高。先进与落后之间的差别在吨水泥55～65kWh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，以及新型干法倒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，年节电约300亿kWh。
我国葛洲坝水电站装机容271.5万kW，单独运行时保证出力76.8万kW，年发电量157亿kWh（三峡工程建成以后，保证可提高到158万～194万kW，年发电量可提高到161亿kWh）。由此看出，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的，从企业实践来看，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。笔者认为，水泥行业节能问题应引起足够重视。
一、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，然而没有具体办法的境地。笔者通过多年的研究、实践，总络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，大部分水泥企业与标定产量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。
2.优化工艺装机容量，合理安排主辅机的比例。目前，众多的水泥企业基本上都是20世纪70～80年代设计建设的工艺生产线，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20世纪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，电耗越改越高的局面，这也就是很多企业常讲的，“不改造等死，改造是找死”的原因。
笔者在多年为企业改造设计中发现，大部分工艺只有优化设计，拆除部分辅机设备，工艺才会更合理。减少工艺的装机容量是节能的关键，部分水泥厂可以减少15%～45%的辅机，节电约10%～25%。提出这样一个“万吨水泥的装机容量”指标，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。经笔者统计发现，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，一般万吨水泥装机容量一值低于120kW，而能耗高的生产厂家此值一般为160kW以上。如何将此值控制到较低值呢？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。实践证明：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20万～30万吨水泥工艺线的万吨水泥装机容量不大于100kW。
3.提高辅机的有效使用率。水泥生产过程中，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。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，可使许多工艺过程得到优化，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，适用电机的最大使用容量。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，不十分引入注目。但是，它的电能损耗与其自身容量相比是相当高的。如果釆用变频调速，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。
通过大量的实践，水泥工艺大幅度节能已经有了全新的思路，有了成熟的、系统的技术措施。只要按照这些技术措施，合理地采用节能效果好的新设备、新工艺，不一定要花多少资金就会实现水泥工艺大幅度的节能。
水泥企业是被全社会公认的高能耗工业，加之产品过剩而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65kWh左右，还有部分企业吨水泥电耗甚至达到了55kWh水平，而落后生产工艺的吨水泥电耗一般在120kWh左右，一些厂甚至更高。先进与落后之间的差别在吨水泥55～65kWh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，以及新型干法倒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，年节电约300亿kWh。
我国葛洲坝水电站装机容271.5万kW，单独运行时保证出力76.8万kW，年发电量157亿kWh（三峡工程建成以后，保证可提高到158万～194万kW，年发电量可提高到161亿kWh）。由此看出，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的，从企业实践来看，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。笔者认为，水泥行业节能问题应引起足够重视。
一、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，然而没有具体办法的境地。笔者通过多年的研究、实践，总络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，大部分水泥企业与标定产量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。
2.优化工艺装机容量，合理安排主辅机的比例。目前，众多的水泥企业基本上都是20世纪70～80年代设计建设的工艺生产线，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20世纪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，电耗越改越高的局面，这也就是很多企业常讲的，“不改造等死，改造是找死”的原因。
笔者在多年为企业改造设计中发现，大部分工艺只有优化设计，拆除部分辅机设备，工艺才会更合理。减少工艺的装机容量是节能的关键，部分水泥厂可以减少15%～45%的辅机，节电约10%～25%。提出这样一个“万吨水泥的装机容量”指标，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。经笔者统计发现，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，一般万吨水泥装机容量一值低于120kW，而能耗高的生产厂家此值一般为160kW以上。如何将此值控制到较低值呢？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。实践证明：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20万～30万吨水泥工艺线的万吨水泥装机容量不大于100kW。
3.提高辅机的有效使用率。水泥生产过程中，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。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，可使许多工艺过程得到优化，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，适用电机的最大使用容量。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，不十分引入注目。但是，它的电能损耗与其自身容量相比是相当高的。如果釆用变频调速，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。
通过大量的实践，水泥工艺大幅度节能已经有了全新的思路，有了成熟的、系统的技术措施。只要按照这些技术措施，合理地采用节能效果好的新设备、新工艺，不一定要花多少资金就会实现水泥工艺大幅度的节能。
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