水泥单位产品能源消耗限额

如何计算水泥单位产品能源消耗

——解读GB16780-2007

山西省建材工业协会刘永凤二0一一年九月一日一、水泥单位产品能耗标准制定的必要性

1本标准制定背景

目前国家对能源问题高度重视，“十一五”规划纲要把GDP能源消耗降低20％作为约束性指标，国家《节能中长期专项规划》将建材工业作为节能的重点领域。2006年，国家发展和改革委员会相继下发了《水泥工业产业发展政策》（国家发展改革委第50号令）、《水泥工业发展专项规划》（发改工业[2006]2222号）、《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》（发改运行[2006]609号）等政策性文件，2007年2月又紧急下发了《国家发展改革委办公厅关于做好淘汰落后水泥生产能力有关工作的通知》，加快对水泥工业的结构调整。在此背景下，国家有关部门对《中华人民共和国节约能源法》进行了修订，作为新节能法的配套，22项高耗能产业单位产品能耗限额强制性国家标准将陆续制定，本标准就是其中的一项。本标准的出台对于落实国家节能减排工作要求、促进我国水泥行业能源利用水平的提高具有重要的意义。2本标准制定的意义通过本标准确定的现有水泥企业水泥单位产品能源消耗的限额值，将目前国内水泥工业能耗较高的生产线产能淘汰20～30％，优化水泥工业的产业结构，促进水泥工业可持续发展。通过确定水泥企业水泥单位产品能源消耗限额目标值和新建水泥企业水泥单位产品能源消耗限额的准入值，促进各水泥熟料和水泥生产企业加强管理，达到标准中规定的要求，使整个水泥工业的能耗水平进一步降低。当前水泥行业的主要任务应是科学发展新型干法和加快淘汰落后生产方法，以及解决局部地区盲目投资和产能过剩的问题。3本标准制定的过程

2006年8月，中国建筑材料工业协会和全国水泥标准化技术委员会下发任务，决定《水泥单位产品能源消耗限额》标准由天津水泥工业设计研究院有限公司负责起草，中国建筑材料科学研究总院和合肥水泥研究设计院协助完成。本标准在GB/T-1997《水泥企业能耗等级定额》基础上修订。2006年12月完成《水泥单位产品能源消耗限额》（征求意见稿），2007年1月25日对送审稿初稿进行了审查。2007年2月9日在北京对送审稿进行了审查，结合专家的意见修改后形成报批稿。2007年12月7日国家标准化管理委员会批准标准于2008年6月1日起实施。

二、我国水泥工业的总体情况

1.1近几年全国水泥产量年份水泥产量新型干法水泥产量万吨同比增长%万吨同比增长%比重%20051064009.694737150.4844.52200612400011.656240031.7350.3220071350009.98810029.1753.2320081388005.28810063.47200916480017.911900025.9670.25201018767215.514263216.5776.561.2近几年我省水泥产量

新型干法水泥产能的比例由2005年末的32.8%提高到77%，2010年末全省规模以上水泥产量达到3568.5万吨，全社会约3900万吨，2010年新增新型干法水泥产能2000万吨。预计2011年水泥产量4200万吨，新型干法熟料比例将达90%。

2005年-2010年水泥及水泥熟料产量完成情况图

单位：万吨产品名称产量2005年2006年2007年2008年2009年2010年平均增长率%水泥（万吨）1920.8217122632175.52700.83568.513.2水泥熟料（万吨）1285.11411.11910.41957.31596.2237813.1其中：预分解窑熟料338.1449.5487.2805.81064.91649.537.3

2010年底全省各市水泥及熟料产能所占比例见下图：2我国水泥工业能耗情况2.1我国各类水泥窑平均热耗对比窑型新型干法窑机立窑湿法窑干法中空窑吨熟料千克标准煤1151602082432.2近几年来我国水泥工业新型干法不同规模生产线

设计能耗指标2.3GB50443-2007《水泥工厂节能设计规范》规定的新建、

扩建水泥生产线主要生产工段分步电耗设计指标及熟料烧

成系统的能效设计指标熟料烧成系统的能效设计指标2.4国内新型干法生产技术指标与国际水平比较2.5国内水泥粉磨水泥综合电耗情况2.5.1现有水泥粉磨站水泥综合电耗大致情况（1）可比水泥综合电耗为34～48kWh/t的水泥产量≥90％（2）可比水泥综合电耗<34kWh/t的水泥产量≤5％（3）可比水泥综合电耗>48kWh/t的水泥产量≤5％（4）可比水泥综合电耗>45kWh/t的水泥产量≤20％2.5.2近几年新建的水泥粉磨站，规模一般都在20万吨/年以上，并且50万吨/年以上的占很大比例，如采用辊压机等先进技术和装备，则可比水泥综合电耗可以达到34～38kWh/t。三、本标准的主要内容1主要指标及计算1.1熟料综合煤耗

在统计期内生产每吨熟料的燃料消耗，包括烘干原燃材料和烧成熟料消耗的燃料。采用废弃物作为替代原料时，处理废弃物消耗的燃料不计入燃料消耗。在计算熟料综合煤耗时，应将余热发电产生的电量和余热利用的热量折算成标煤量扣除。余热发电折算时电力折标准煤系数按0.404kgce/kWh，计算时应将余热电站自用电量从电站总发电量中扣除。熟料综合煤耗计算

…（1）式中：ecl—熟料综合煤耗；单位（kgce/t）Pc—统计期内用于生产熟料实物煤总量；单位：kgQnet.ar—统计期内实物煤收到基，加权平均低位发热量；单位kJ/kgQBM—标准煤发热量29260kJ/kgPcl—统计期内熟料总产量，单位tehe—统计期内余热发电量折算成单位熟料标准煤量，单位kgce/tehu—统计期内余热利用热量折算成单位熟料标准煤量，单位kgce/t

余热发电折算标准煤量按公式（2）计算

……………（2）式中：0.404—发每kwh电时，所用标准煤量，单位kgce/kwh；qhe—统计期余热发电量，单位kwh；qo——统计期余热自用电量，单位kwh

余热利用热量折算标煤按公式（3）计算

……………（3）式中：HH1—统计期内余热利用进口总热量，单位kJ；HHE—统计期内余热利用出口总热量，单位kJ；HHD—统计期内余热利用散热总热量，单位kJ。

由于熟料28d抗压强度高，可以提高水泥中混合材掺量，达到节能效果。为鼓励水泥企业通过提高熟料强度来达到节能效果，本标准制规定了熟料28d抗压强度对水泥熟料生产企业能耗进行修正方法。按公式（4）计算

α=…………（4）式中：α—熟料强度等级修正系数；A—统计期内28d抗压强度，加权平均值，单位MPa；52.5—统计期内28d抗压强度，修正到52.5MPa。不同熟料28d抗压强度对应的修正系数见表1

表1熟料28d抗压强度对应的修正系数

熟料强度（MPa）5051525354555657修正系数1.0121.0071.0020.9980.9930.9880.9840.980熟料强度（MPa）5859606162636465修正系数0.9750.9710.9670.9630.9590.9550.9520.948

从表1可看出，熟料强度越高，修正系数越小，即修正后的能耗小于修正前的能耗。海拔高度对水泥生产的能耗也有影响。同样规模相同配置的生产线在平原地区和高海拔地区其产量和能耗相差较大，在高海拔地区水泥熟料的产量将大大降低，电耗也相应增大。当水泥企业所在地区海拔高度低于1000m时，海拔高度对能耗的影响较小。当海拔高度超过1000m时，特别是超过2000m时，对能耗的影响会比较明显。因此标准规定按公式（5）对海拔高度造成的影响进行修正。

…………（5）式中：K—海拔修正系数；P0—海平面环境大气压，101.325（帕a）；PH—当地环境大气压，单位为帕（Pa）。可比熟料综合煤耗根据熟料综合煤耗和海拔修正和熟料28d抗压强度修正后计算，计算方法见公式（6）。

ekel=akeel………（6）式中：ekel—可比熟料综合煤耗，单位为千克标准煤每吨（kg/t）。

可比熟料综合电耗计算

Qkcl=σKQcl

……………(7)式中：Qkcl—可比熟料综合电耗，单位：kwh/tQcl—统计期内熟料综合电耗，单位kwh/t

熟料综合电耗，要统计熟料生产中各工序的电耗，包括原料破碎预均化原料粉磨、熟料烧成、生料均化、熟料冷却输送等工序电耗。注：在计算熟料综合电耗时，应将各工序的电耗折算到生产1t熟料基础上，不能将各工序电耗简单相加作为熟料综合电耗。可比熟料综合能耗计算方法

Ecl=ekcl+0.1229×Qkcl

…………（8）式中：ekcl——可比熟料综合能耗，单位为kg/t；0.1229—每kwh电力折合标准煤量，单位为kg/kw·h

可比水泥综合电耗计算方法在计算水泥综合电耗时，将各工序电耗折算到生产1t水泥基础上并需采用加权平均计算，按公式（9）进行计算。

………（9）式中：Qs—水泥综合电耗，单位为千瓦时每吨（kw.h/t）；qfm—统计期内水泥粉磨及包装过程耗电量，单位为千瓦小时（kw.h）；pcl—统计期内熟料消耗量，单位为吨（t）；qm—统计期内每吨混合材预处理平均耗电量，单位为千瓦小时每吨（kw.h/t）；pm—统计期内混合材消耗量，单位为吨（t）；qg—统计期内每吨石膏平均耗电量，单位为千瓦小时每吨（kw.h/t）pg—统计期内石膏消耗量，单位为吨（t）；qfz—统计期内应分摊的辅助用电量，单位为千瓦小时（kw.h）；Pc—统计期内水泥总产量，单位为吨（t）。可比水泥综合电耗根据水泥综合电耗进行混合材掺量修正和水泥28d抗压强度修正后计算。水泥28d抗压强度修正方法见公式（10）：

………（10）式中：d—水泥强度等级修正系数；B—统计期内水泥加权平均强度，单位为兆帕（MPa）；42.5—统计期内水泥平均强度修正到42.5MPa。实际生产中混合材掺量和混合材的种类对电耗影响均较大，但由于目前水泥中混合材掺加的种类繁多，混合材的易磨性相差较大，因此无法对每一种混合材对水泥粉磨电耗的影响进行修正。考虑到普通硅酸盐水泥中混合材的最大掺量为20%，因此本标准中混合材掺量修正规定为按公式（11）计算。

f=0.3%×（FH-20）…………（11）式中：f—混合材掺量修正系数；

FH—统计期内混合材掺量百分数%；

0.3%—混合材掺量每改变1.0%，影响水泥综合电耗百分比的统计平均值；

20—普通硅酸盐水泥中混合材允许的最大掺量百分数。可比水泥综合电耗按公式（12）计算。

Qks=d(1+f)Qs…………（12）式中：Qks—可比水泥综合电耗，单位为千瓦小时每吨（kw.h/t）。

如果水泥生产企业生产不同品种水泥，应单独计算每个水泥品种的可比水泥综合电耗，然后根据各品种水泥产量和水泥总产量加权计算水泥企业的可比水泥综合电耗。

对于水泥粉磨企业，水泥综合电耗主要包括水泥粉磨及包装工段、混合材和石膏破碎工段、混合材烘干的电量。计算方法与水泥生产企业基本一样，主要区别在于将公式（9）中的熟料综合电耗按0计算。可比水泥综合能耗的计算方法可比水泥综合能耗按公式（13）计算：

Eks=ekcl×g+eh+0.1229×Qks

……（13）式中：Eks—可比水泥综合能耗，单位为千克标准煤每吨（kg/t）；g—统计期内水泥企业水泥中熟料平均配比，%；eh—统计期内烘干水泥混合材所消耗燃料折算的单位水泥标准煤量，单位为千克标准煤每吨（kg/t）。由于通用硅酸盐水泥中熟料配比相差较大，本标准中规定的可比水泥综合能耗限额指标按水泥中熟料平均配比按75%考虑。水泥单位产品能耗计算注意事项在实际对水泥企业进行能耗计算时主要应注意以下几点：（1）对于生产中使用的各种计量设备，如各种物料的喂料秤、给料秤和电表必须经过检定和校准，以便准确计量各种物料的消耗量及消耗的电量。（2）考核期间各种物料的消耗和电耗不得重复计算和漏算。（3）考核期间生产过程应相对比较稳定，以便使能耗的计算结果准确。（4）对于生产不同水泥品种的水泥企业，在计算水泥综合电耗和综合能耗时，应单独统计生产每种水泥的粉磨电耗，计算各水泥品种的可比水泥综合电耗，然后根据各品种水泥产量和水泥总产量加权计算水泥企业的可比水泥综合电耗和可比水泥综合能耗。2、重点技术内容说明2.1关于燃料统计的范围

熟料综合标煤耗的统计包括从原燃材料进厂到熟料烧成整个熟料生产过程消耗的燃料量。目前国内水泥行业中废弃物利用十分广泛，主要是利用废弃物作为替代原料，作为替代燃料的情况比较少，由于部分废弃物水分比较大，烘干废弃物或废弃物本身对熟料烧成带来不利影响会导致熟料烧成热耗增加，此次修订中增加了水泥厂采用废弃物作为替代原料时煤耗的计算方法。2.2关于电耗的统计范围

由于国内水泥生产的工艺流程种类较多，因此电耗统计的范围也有区别。如矿山距厂区距离不一样，石灰石输送电耗相差较大，有的企业石灰石外购，没有输送电耗，此次修订作了明确规定，都从原材料进入厂区开始到熟料或者水泥出厂为止。2.3关于熟料强度等级修正系数熟料强度的影响因素比较多，有原燃材料方面，熟料煅烧情况以及熟料的冷却等方面。考虑到熟料强度高能多掺入混合材，能取得较好的社会效益和经济效益，间接起到节能效果，值得鼓励，因此仍然参考原标准规定的公式进行修正，将出厂熟料修正到28d强度等级为52.5。2.4关于水泥强度等级修正系数

由于水泥强度等级不一样，在同样的熟料和混合材掺量配比下，水泥的细度也不一样，因此电耗也会有较大的差异，因此必须进行适当的校正，此次修订参考原标准中的修正公式，将出厂水泥修正到28d抗压强度等级为42.5。四、举例案例一：

某水泥企业一条5000t/d生产线2007年熟料产量为155.2万吨，熟料年平均28d抗压强度为58MPa，2007年消耗的原煤量为23.5万吨，原煤的平均收到基低位发热量为23000kJ/kg，该生产线全年余热发电量为5500万kW•h，余热电站自用电量为450万kW•h，该生产线所处海拔高度为200m，从原燃材料进厂至熟料出厂全年用电量为10460万kW•h。按GB16780-2007《水泥单位产品能源消耗限额》计算其可比熟料综合煤耗、可比熟料综合电耗和可比熟料综合能耗。（1）可比熟料综合煤耗熟料综合煤耗为：由于生产线所处海拔高度小于1000m，则不进行海拔高度修正。熟料强度等级修正系数为：可比熟料综合煤耗为：若该生产线不带余热发电，则相应计算出的熟料综合煤耗为118.83kgce/t，可比熟料综合煤耗为115.91kgce/t。（2）可比熟料综合电耗（3）可比熟料综合能耗从计算结果可知，该生产线能达到本标准中现有水泥企业4000t/d以上生产线单位产品能耗限额限定值指标。案例二：

某水泥企业一条日产2500t/d水泥生产线，配备4.5MW纯低温余热电站，该企业今年1-6月份生产熟料及燃料情况表1月2月3月4月5月6月合计熟料产量（t）550008000080000800008000080000455000原煤消耗（t）8449117521225211997125181225269220点火用油（kg）5000——————————折算煤7285.5kg月均收到基热值(kJ/kg)24000245002350024000230002350023727电站发电量(万kwh)1652562562562562561445电站自用电量(万kwh)13.217.9217.9217.9217.9217.92102.8熟料28d抗压强度（MPa）56575758575857.23熟料用电量（万kwh）401.55605605605605603201.5

月份子项1月2月3月4月5月6月备注水泥产量（t）PO42.5400008000080000800008000080000440000PS32.5100002000020000200002000020000110000合计50000100000100000100000100000100000550000混合材掺量（%）PO42.5151818181818PS32.5354040404040加权平均掺量1918.418.418.418.418.418.45石膏掺加量（%）7777777包装用电（万kwh）1.53333316.5（1.5kwh/t）散装用电（万kwh）24444422（0.5kwh/t）

月份子项1月2月3月4月5月6月备注石膏用电1.052.12.12.12.12.111.55（3kwh/t）烘干用电（万kwh）1018.418.418.418.418.4102烘干用煤1903683683683683682030其它用电（万kwh）55烘干煤发到基热值23727水泥标号（MPa）PO42.550504951485250PS32.540394138424040平均4847.847.448.446.849.648水泥粉磨用电（万kwh）2254204204204204202325解：A、计算可比水泥综合电耗（1）计算28d水泥修正系数d

d=（2）计算混合材掺加量修正系数ff=0.3%×(FH-20)=0.3%×(18.45-20)=-0.00465该企业海拔800m，计算该企业1-6月以下能耗指标完成情况：