水泥行業實行清潔生產的費用效益分析——以溧陽市某水泥廠為例

夏 晶，孫瀟瀟，蕭 謙，李華清

（1.南京大學金陵學院，江蘇 南京 210000；2.南京大學環境學院，江蘇 南京 210000；3.南京大學污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇南京 210000）

0 引言

清潔生產是近年出現的，為解決經濟發展與資源利用、環境保護相協調問題的新思想，是關于產品和產品制造過程中預防污染的一種創造性的思維方法，是實現經濟與環境可持續協調發展的重要手段之一，是一種全新的工業生產和企業發展模式［1］。清潔生產要求在工業生產全過程中減少污染物的產生量，使污染物最大限度資源化，從而實現資源的合理化配置和有效利用，它考慮工業產品的生產工藝、產品結構、原料和能源替代、生產運營和現場管理、技術操作、產品消耗、產品報廢后的資源循環等。實施清潔生產的企業不僅可以有效控制環境污染，而且可以增加市場競爭力，實現企業可持續發展［2］。

《清潔生產暫行辦法》中明確指出，清潔生產審核，是指按照一定程序，對生產和服務過程進行調查和診斷，找出能耗高、物耗高、污染重的原因，提出減 少有毒有害物料的使用、產生，降低能耗、物耗及廢物產生的方案，進而選定技術經濟及環境可行的清潔生產方案的過程。清潔生產審核是企業實施清潔生產的重要前提，通過系統地實施清潔生產審核，企業可以達到“節能、降耗、減污、增效”的目的［3］。清潔生產審核工作是企業實施清潔生產戰略最成熟、最有效的手段，也是應用最為廣泛的手段［4］。

企業在實施清潔生產審核的過程中通過產生、篩選和實施了大量低費和中/高費方案，能夠有明顯的經濟效益和環境效益。在所有清潔生產方案中，中/高費方案無論是投資，還是效益都舉足輕重，因此為了找出最可行的中/高費方案，在技術評估、環境評估的同時，又對各備選的中/高費方案進行了全面的經濟評估［5］。

本文結合溧陽市某水泥廠清潔生產審核實際工作，針對清潔生產審核無/低費方案和中/高費方案的產生與實施，從經濟、環境方面分析企業實施清潔生產審核所取得的成效。

1 企業概況及生產現狀

溧陽市某水泥廠最早為中外合資企業，后幾經股權變更，現為國有大型企業，企業已發展成為年熟料生產能力160 多萬噸，水泥60 多萬噸，總產值5 億多元的特種水泥生產企業。企業的水泥生產工藝主要包括：石灰石卸車、破碎及預均化；原料粉磨及回轉窯廢氣處理；生料均化庫、生料入窯及輸送；燒成窯尾、窯中及窯頭；原煤儲存、煤粉制備和輸送。生產工藝流程如圖1 所示。

圖1 生產工藝流程

2 中/高費方案的產生及基本情況

2.1 中/高費方案的產生

清潔生產方案的數量、質量和可實施性直接關系到企業清潔生產審核的成效，是審核過程的一個關鍵環節［6］。清潔生產審核小組通過清潔生產的宣貫，取得領導支持，動員全廠職工的參與，大量征集清潔生產合理化建議。

通過對企業生產狀況的評估，制定了審核重點的清潔生產方案，在對方案進行分類匯總基礎上，經反復論證，初步篩選產生了3 個清潔生產中/高費方案，并對其從技術、經濟和環境角度進行分析和評估。通過方案的分析比較，選擇技術上可行又能獲得經濟和環境最佳效益的可實施的清潔生產方案。

2.2 中/高費方案的基本情況

方案1 低溫余熱發電方案：企業結合現有的生產規模、技術條件，并綜合考慮現有4500t/d 新型干法水泥生產線所產生的余熱及場地布置等因素，在保證水泥生產能夠順利進行的情況下，決定利用水泥生產線窯頭、窯尾的余熱資源，建設一套低溫余熱電站，從而達到充分利用熟料生產線排放的廢熱資源，減少二氧化硫產生，保護環境；降低生產成本，提高企業經濟效益的目的。

方案2 高壓節電器節電方案：企業用電主要集中在高壓用電設備上，用電量占公司總用電的70%以上。高壓用電設備在負荷變化時，產生奇次諧波、瞬流、浪涌。諧波與瞬流是影響電網的最大污染源，它們的存在直接導致了電能的額外損耗。采用高壓節電器能有效地對用電污染進行治理，能改善用電質量，提高用電設備的使用壽命和電網安全，又能節能給企業帶來經濟效益。

方案3 低電壓風機系列變頻調速節電方案：企業在平時的生產實踐中發現，有的冷卻機風機在運行的時候，風門開度比較小，但是電機還是在全速運轉，造成了電機效率低，電能浪費大。為此，公司決定對生產線上大功率、低效率、風門開度低于50%的風機添置變頻設備，進行改造。

3 中/高費方案的經濟分析

3.1 低溫余熱發電方案

本項方案的投資費用范圍包括廠內生產方案費用、基本預備費用、建設期利息、鋪底流動資金、其他費用等等。計劃總投資為5552.36 萬元，單位投資為6169.28 元/kW。投資構成如表1 所示。

表1 低溫余熱發電方案投資構成表 （單位：萬元）

本項裝機容量9MW，年發電量5925.6 萬kWh，年供電量5475 萬kWh。將方案實施后為企業節省的外購電費、因外購電減少而節省的線路損耗攤派費用作為本方案的銷售收入。減少外購電：5475 萬kWh/a，0.427 元/kWh（無稅）；減少外購電損：163.8 萬kWh/a，0.427 元/kWh（無稅）。

財務評價的計算期為建設期1 年，生產期20 年，計21 年，方案投產后第1 年達到設計能力的90%。第2 年開始可以滿負荷生產。方案的損益情況如表2 所示。

主要盈利能力指標為：生產期平均投資利潤率為32.26%，生產期平均投資利稅率為39.92%，全投資內部收益率（所得稅后）為26.46%，全投資內部收益率（所得稅前）為37.26%，全投資投資回收期（所得稅后）為4.72 年，全投資投資回收期（所得稅前）為3.71 年，按照設定的籌資條件，借款總額為3609 萬元，償還期為3.98 年，即自方案投產年起2.98 年還清，說明本方案的清償能力較強，債務風險不大，本方案建成后，平均供電成本為0.103 元/kWh，經濟效益較好。盈利能力指標顯示出方案的投資回報較好。

表2 低溫余熱發電方案損益情況表 （單位：萬元）

3.2 高壓節電器節電方案

本方案直接經濟效益：4500t/d 生產線每月用電約950 萬kWh，高壓設備用電占70%，約為665 萬kWh，高壓設備年用電約為7980 萬kWh，按照電費價格為0.587 元/kWh，高壓設備年用電費用為4684.26 萬元，高壓節電器安裝以后，綜合節電率為4%，改造后年節電費用187.37 萬元。

該方案需要購買HS-10 型，規格為10KV 的高壓保護節電器22 臺，總價值184.58 萬元。投資回收周期0.985 年。因此一年左右的時間就可以收回投資，以后可以產生可觀的經濟效益。

本方案間接經濟效益：節電器使用壽命長達10 年，一次投資長期受益，同時過濾瞬流，奇次，諧波，降低設備溫度，減少電量消耗保護設備，同時延長元器件的使用壽命。

3.3 低電壓風機系列變頻調速節電方案

企業通過對兩臺風機進行變頻試驗，其中一臺變頻改造前每小時用電量為44.03kWh，變頻改造后每小時用電量為22.13 kWh，改造后的用電量為改造前的50.26%，節省用電量49.74%。另一臺變頻改造前每小時用電量為52.99 kWh，改造后用電量為16.12 kWh，改造后用電量為改造前的30.42%，節省用電量69.58%。根據數據得知，變頻器的節能效果顯著，平均節電效率為59.66%。沒投入變頻器年用電量為754427 kWh，投入變頻器后全年可節省電量為456995 kWh。這兩臺設備累計投入150 千瓦容量變頻器，平均每kW 容量每年可節省電量456995÷150=3046 kWh，即投入每千瓦容量變頻器，全年可節省電費3046×0.578=1760.58 元。企業一共簽訂購買變頻器17 臺，總投資70 萬元，總容量達到1260kW，則全年可節省電費1260×1760.58=2218330.80 元，當前電費價格為0.587 元/kWh，相當于節約電量377.9×104kWh。預計半年左右可全部收回投資，此后將產生經濟效益。

4 中/高費方案的環境分析

4.1 低溫余熱發電方案

本項方案的實施，能夠起到一定的減排作用，為環境保護作出貢獻，具體表現為：（1）由于余熱鍋爐的設置，對原水泥生產工藝系統廢氣的含塵有一定的降塵作用，降低了進入窯尾除塵器的廢氣含塵濃度，改善了除塵器的工作條件，提高了除塵器的除塵效率，減少了粉塵的對外排放。（2）由于本余熱電站為純余熱回收電站，不用燃燒燃料就可以發電，因此相對于一般的燃煤電廠來說，就相當該區域年節約用電量3168.08×104kWh，折合標煤使用量7764t，折合原煤10861.9t/a，以原煤含硫率為1%計算，折SO2 約為188.81t/a。

隨著經濟發展水平和人們認識的不斷提高，人們對于環境保護和資源綜合利用的認識不斷提高，本方案正是采用國內外先進技術、先進裝備，從根本上實現了水泥工業余熱有效利用的目的，節約能源的同時，也使得水泥工業從“粗放型”向“集約型”轉變，有力的改善了水泥工業的高能耗及高污染的情況，從而為國民經濟總體可持續發展作出了努力。

4.2 高壓節電器節電方案

高壓節電器（Hypersaver）引進吸收選進的高壓正弦波跟蹤技術（SWT 技術）采用納米超大容量自適應多級抑制組件，有效清除高壓供電線路普遍存在的浪涌、瞬變、高次諧波干擾，減少脈動電流，降低畸變功耗以及由于感性負載電流損失和溫度升高而造成的銅損、鐵損、大大降低線路損耗，降低集膚效應（skin Effect）對用電效率的影響。同時可以有效地防止接觸電阻增大而帶來的能量損耗，減少了變壓器及電機內部產生磁滯效應和渦流現象，提高了變壓器及電機的有效容量，減少了設備發熱，降低了損耗，提升了電能利用效率。

方案投入運行后，每年可節電319.2×104kWh，相當于節約了標煤1047.6 噸，根據標煤的相關參數，相當于每年能減少16.59 噸SO2的產生量。

4.3 低電壓風機系列變頻調速節電方案

通過對現有風機加裝低壓變頻器，達到節約用電，降低成本的目的。此項技術已經比較成熟，在各個領域都有廣泛的應用，具有較強的可操作性。方案投入運行后，每年可節電377.9×104kWh，相當于節約了標煤1240.2 噸，根據標煤的相關參數，相當于每年能減少19.6 噸SO2的產生量。環境效益匯總表如表3 所示。

表3 環境效益匯總表

5 結論

溧陽市某水泥廠從開展清潔生產審核工作以來，領導重視、車間支持、環保員配合、廠職工踴躍參與，提出的各項方案實施后，節能降耗效果明顯。中高/費方案實施后，污染物排放指標比實施前明顯減少，同時企業也取得了一定的經濟效益。通過清潔生產審核，企業實現了清潔生產“節能、降耗、減污、增效”的目標。因此，實施清潔生產審核不僅可以提高廣大干部職工的思想意識和工作熱情，而且可以為企業注入新的活力，促進企業發展；同時，實施清潔生產可以使企業獲得經濟效益和環境效益的“雙贏”。

［1］李芳.企業實施清潔生產的效益分析［J］.污染紡織技術，2009（22）.

［2］劉志鵬，趙春麗.焦化企業清潔生產審核實踐和研究［J］.工業安全與環保，2009（4）.

［3］國家環境保護局科技標準司.鋼鐵行業清潔生產審核指南［M］.北京：化學工業出版社，2004.

［4］孫大光.清潔生產審核工作職能定位探討［J］.工業安全與環保，2005（2）.

［5］熊文強，郭孝菊，洪衛.綠色環保與清潔生產概論［M］.北京：化學工業出版社，2002.

［6］國家環境保護局.企業清潔生產審計手冊［M］.北京：中國環境科學出版社，1996.