淺析水泥廠能耗及管理的發展趨勢

賈永讓

（酒鋼宏達建材有限責任公司，甘肅酒泉735000）

淺析水泥廠能耗及管理的發展趨勢

賈永讓

（酒鋼宏達建材有限責任公司，甘肅酒泉735000）

水泥廠在生產水泥時會消耗大量的燃料，是高能耗產業。水泥生產企業最大的挑戰是能源消耗（熱能和電能消耗），約占水泥生產企業成本的一半以上。據調查國內的水泥生產能源消耗約占全國能源消耗總量的7%，水泥生產總能耗中，熟料生產約占70%－80%。在過去的10年中，水泥綜合能耗約下降12.6%，但是綜合電耗下降水平不大，主要原因是水泥行業自動控制水平有了很大的提高，同時也說明了水泥行業的節能潛力巨大。在水泥行業自控工藝水平提升的同時，各大企業對該行業的高能耗降耗問題也提到一個新高度。借助于新技術、新儀器設備等的科技手段，讓生產工藝過程更加穩定合理，進而取得更好的經濟效益。文中對水泥生產自控水平的提升及能耗分析管理進行綜述。

水泥行業；能耗分析；管理

1 引言

隨著水泥行業工藝技術的進步，自動控制的重要性日益凸顯。電氣自動化裝備與技術的不斷發展，為水泥生產新工藝的推廣應用和完善創造了條件，使企業的綜合技術經濟指標達到了新的高度。

得益于先進的自控技術，水泥行業的生產過程越來越高效、迅捷。極大地提高了生產效率，減少了生產環節中人員成本的投入；現在，工作人員可遠程集中對生產設備進行監視和控制，工作環境得到極大改善，勞動強度也大大降低了。但是，水泥廠在生產水泥時會消耗大量的燃料，水泥生產企業最大的挑戰是降低能源（熱能和電能消耗）消耗，能源的投入約占水泥生產企業成本的一半以上。而據調查國內的水泥生產能源消耗約占全國能源消耗總量的7%，水泥生產總能耗中，熟料生產約占70%－80%。在過去的10年中，水泥綜合能耗約下降12.6%，但是綜合電耗下降水平不大，這點也說明了水泥行業的節能潛力巨大。

2 水泥廠自動控制系統及能耗特點

水泥廠自動控制系統的劃分。根據水泥廠工藝流程特點，一般將主要生產線劃分成4－5個集中控制系統：

①原料制備系統：包括石灰石破碎及原料入庫；

②生料制備系統：由原料配料庫經原料粉磨至生料庫頂止；

③燒成系統：由生料均化庫庫底出料，經窯尾及廢氣處理 ，喂料系統、回轉窯、熟料破碎至熟料庫頂止，還包括煤粉制備系統；

④水泥粉磨系統：由熟料庫底出料，經水泥磨、水泥輸送至水泥頂止；

⑤水泥包裝系統：水泥庫底至水泥包裝 ，包括散裝庫。

水泥廠主機和重點耗能設備如表1所示。

表1 耗能設備表

典型水泥企業主要消耗的能源有原煤、電力，還有少量柴油。原煤主要用于熟料燒成系統；電力用于原料破碎與輸送、生料粉磨、煤粉制備、熟料煅燒、水泥粉磨、水泥包裝、產品出廠等各工序，其在生產過程中的消耗比如圖1所示；柴油用于燒成系統點火升溫、礦山鏟裝或倒運設備等。

根據大多數水泥企業能源消耗狀況的分析，典型水泥企業電力消耗占綜合能源消耗量的5.90%，原煤消耗占綜合能源消耗量的93.61%，燃料油消耗占綜合能源消耗量0.49%。加強用電、煤的管理和使用，是水泥企業節能降耗管理工作的重要內容。

圖1 生產過程電量消耗百分比柱形圖

3 水泥廠能耗現狀

目前，除了少數陳舊的小型水泥廠外，多數中大型水泥企業采用健全的DCS自動控制系統對每個生產工序過程進行實時監測和控制，已達到對各生產工序的用能情況進行監測和控制的目的。如通過對回轉窯煅燒系統的運行參數進行監測、分析，以達到合理利用煤粉，降低煤粉的噸熟料消耗量；并合理調整煤炭能源購入和庫存管理，有效減少能源購入資金占用，為降低成本起到積極作用。

多數水泥企業總降電力室有一套一次變檢測系統，實現對總降電源進線電能工況及各電力室母線進線電能工況進行監測。相當一部分水泥企業在生產線各電力室層面和重點用能設備層面缺少一套完善的電能采集系統，多數情況下是對特別受關注的重點耗能設備的電能消耗采用人工定時抄表的方式對班次或日用電量的數據進行人工采集，再用手動計算的方式來進行計量。這種計量方式存在計量數據不準確、人為誤差較大等問題，對能源的管控沒有太大的實際意義。

能耗統計指標主要有噸熟料標準煤耗、噸熟料燒成實物煤耗、噸水泥綜合電耗等。噸熟料燒成實物煤耗的計算以當月水泥生產所消耗的熟料為基準，用當月的原煤消耗量除以當月熟料的產量所得。在對原煤成分分析的過程中，水分可對熱值產生較大的影響，在某個固定的范圍內，熱值隨著水分含量的升高而降低，為降低水分的影響，用以分析的原煤數據通常以空氣干燥為基準。在水泥的生產過程中綜合電能的消耗量，不僅包括水泥生產工序消耗的電量，還包括水泥生產消耗的熟料、混合材、石膏的電量消耗；此外還包括，水泥出廠時的包裝耗電量以及各項輔助用電量，如供水、機修、供熱等。在進行產值能耗的分析時，為確保對比性，應使能源消耗的統計口徑與產值的統計口徑一致，即能源消耗的計算應和產值的計算同步。

4 建立完善能源管理平臺系統

能源管理系統可以實時監測出不符合基準值的能源消耗并及時做出調整和優化。把提高能源效率和可持續發展作為契機來降低成本和提高生產力，管控好每一個生產環節的能源消耗非常重要。

優化能源使用并減少相關成本的能源管理辦法包括以下幾個方面。

①實時監測能源消耗的數據，并形成及時有效的數據報表，狀態圖標等各種數據形式，提供有力的數據基礎。

②和同類型的兄弟企業比較、不同產線、和不同負載的能源消耗和成本，找到需要優化的環節。

③水泥行業能耗對標分析。

④使用替代能源，如余熱發電、燃煤工業（窯爐）改造、余熱余壓利用、電機系統節能、能量系統優化、除塵系統改造等項。

⑤制定能源消耗目標和能源使用計劃，改善和加強能源管理。

⑥完善重點能耗設備監測及管理。

目前，大多數水泥廠需要一個統一的能源綜合管理平臺，即集生產調度與能源調度于一體的平臺，還要能夠反映具體能效水平的能耗指標體系。能耗指標體系包括覆蓋各種能源使用情況的諸多指標，如能夠反映全廠能效水平的可比熱耗、可比電耗、單位水泥電耗、單位熟料電耗、位熟料熱耗、WHR發電量、單位熟料WHR發電量、CO2排放量、減少CO2排放量等；如能夠反映各車間能效水平的單位產量生料磨用電，單位產量水泥磨用電等；如能夠反映班組能效水平的各班單位產量電耗等。各個指標應該基于實時的能耗數據進行計算，并通過專門的能源管理系統發布，使每天、每班組，甚至每小時能效指標的具體數值可視化。

其次，各系統的數據信息量偏少，功能設計相對簡單。各配電室的電能表計量的數據還不完善，如對電能質量的監測，需要改造和補充，以實現電能到工序級、重點耗能設備級的計量。

5 建立有效的能效管理平臺系統

5.1 體系方面

5.1.1 統一數據

首先，應全面協調統一計量、統計過程中需要用到的各項數據的統計口徑，確保生產過程中各項統計工藝參數前后一致；其次，加強對原始錄入數據的重視程度，確保原始錄入數據的準確性和精確性，同時加強對原始數據的保管與管理，避免因原始數據出錯而導致整個能源統計與管理工作的失誤。

5.1.2 加強對能源計量的管理

建立并完善系統的計量檢測體系，定期對企業所使用的能源計量器材進行檢查、校準，確保原始數據的正確性。

5.1.3 加強水泥制造業技術創新

技術創新是減少能源消耗的主要途徑，具體可以通過兩個方面來實現：①水泥制造業以技術創新為支點，并貫穿于整個行業的生產、加工、再利用等環節，淘汰或改進一些高耗能低產出的設備，增加能源的節能減排，從而減少能源消耗；②通過科技創新，實現對新能源的開發和利用，加大對耗能高、污染大能源的替換，在源頭上實現能源的節約與環保。

5.2 軟件管理方面

能源數據采集與監控子系統可對水泥生產企業的工藝設備、能源設備、能源介質和物料數據進行監視，實現對工藝過程數據和生產設備狀態數據、能源介質的發生量與耗用量的數據進行采集、顯示和報警，對系統異常和事故進行應急處理等。該系統至少應能直觀顯示以下幾個主要的方面。

圖形化監控界面：能源數據監控、生產過程監控、關鍵生產設備監控、關鍵工藝監控、能流監控等。

能源趨勢：各種重要能源數據、生產數據的實時趨勢、歷史趨勢，以實現各種參數數據的直觀表達和展示。

報表輸出：對各種監控數據進行匯總，并遵循系統使用者的要求以報表方式呈現。

監控報警：對各種重要過程數據的閥值進行設定，當該數據的實時值超出閥值范圍時，及時產生報警，可根據實時值超限的實際情況產生不同級別的報警。并可對報警的數據進行追溯，方便對報警產生的原因進行分析。

5.3 管理的軟件分層

（1）能源數據采集層

該層是將分布在現場各種生產環節的設備通過DCS、PLC、SCADA、儀表等系統將數據采集上來并集中傳輸給總數據服務器，形成最基本的數據鏈。一方面該數據即可形成實時的狀態，顯示在人機操作界面上，方便操作人員直觀地監視和控制現場生產設備的狀態；另一方面該數據即可被存儲并傳輸特定準確的數據給數據管理層，用于數據的分析和處理。

（2）能源數據管理層

數據的計量與監控：應該包含數據的展示、數據的統計匯總、數據的報表輸出、數據的監控報警等；

源數據分析后的管理：應該包括能源計劃的制定、能源管理理論規范、能源平衡管理等；

本核算與目標績效：包括定額管理、對標管理、目標管理、成本核算、績效管理、節能導向。

（3）能源數據決策層

經過能源數據管理層的數據分析，將數據提供至該層，由決策者從宏觀數據上對生產的數據做出及時有效的合理指令。

6 結束語

以煤炭消耗為主的水泥制造業在能源消耗和環境污染方面都存在比較大的問題。只有做好能源消耗與環保的分析管理，才能為水泥制造業下一步的經營決策提供正確的參考信息，才能確保生產過程中將能源的消耗降到最低，獲得價格優勢與發展機會，從而在激烈的競爭中立于不敗之地。為我國的經濟發展添磚加瓦。

［1］水泥廠節能減排措施.2013.

［2］某水泥廠技改工程項目.2014.

［3］水泥行業能源管理系統分析.2015.

Development trend of energy consumption and management in cement plant

JIA Yong－rang
（Gansu Jiu Steel Hongda Building Material Co.，Ltd.，Jiuquan 735000，China）

The cement plant consumes a lot of fuel in production of cement，and it belongs to the high energy consumption industry.The biggest challenge of the cement production enterprises is the energy consumption（the heat－energy and electricity－energy consumption），which accounts for more than half of the cost of the cement production enterprises.According to the survey of the markets，the cement production energy consumption accounts for about 7%of the total domestic energy consumptions，in which the clinker production accounts for about 70－80%.In the past 10 years，the comprehensive energy consumption of cement falls about 12.6%，but the level of the comprehensive electricity－energy consumption decreases slightly，the main reason is that the cement industry automatic control level has been greatly improved，which also shows that the potential of the energy saving in cement industry is huge.With the automation technology improvement of the cement production，the relevant major enterprises take the energy consumption to a new concerning height.With the help of the new technology，the new equipment and the other scientific and technological means，the production process and the technologies are more stable and more reasonable，and it gets more economic benefits.The development trend of the energy consumption and management in cement plant as well as the improvement of the self－control level of the cement production are presented.

cement industry；energy consumption analysis；management

TP273

：B

1005—7277（2017）01—0054—04

賈永讓（1968－），男，甘肅臨澤縣人，1991年畢業于西安冶金建筑學院，就職于酒鋼宏達建材有限公司水泥部，主要從事電氣技術管理工作。

2016－10－10