曾學敏：水泥工業(yè)節(jié)能途徑研究與西部水泥投資機會

　　2006年我國國民經濟取得了高速平穩(wěn)發(fā)展，國民生產總值GDP現價總值為210871億元，比上年增長了11.1%，全社會固定資產投資完成109870億元，增長23.99%，工業(yè)增加值、工業(yè)企業(yè)利潤均創(chuàng)歷史最好水平。但是節(jié)能指標沒有完成，萬元GDP能耗下降了1.23%，與年下降4%的目標值相差甚遠。因為各項節(jié)能政策、措施的到位和落實要有一個過程，從2007年起，不再把5年節(jié)能目標值簡單平均分配作為年度考核指標，但是“十一五”期間節(jié)能20%的總目標不變。溫家寶總理指出：國家確定、人大通過的5年目標是嚴肅的，確定了不能改，而且要千方百計完成，這個決心堅定不移。國家發(fā)改委馬凱主任強調，雖然年度節(jié)能減排目標沒有列出來，但節(jié)能減排的工作力度不會削弱，而且要繼續(xù)強化，節(jié)能減排的決心不變，目標不變，責任不變。為此，成立了國務院節(jié)能減排領導小組，由溫家寶總理親自掛帥出任組長。

一、我國能源消耗來自主要工業(yè)部門

　　改革開放以來，我國工業(yè)化發(fā)展進程加快，帶動了能源消費快速增長，工業(yè)能源總量由2000年95443萬噸標煤，到2005年的增加到157952萬噸標煤，平均年增長速度達到10.7%，比同期全國能源總消費量增長高出0.63個百分點。自1980年以來，工業(yè)能源消費占全國能源消費總量的比重一直保持68%以上，其中，1995年高達73.33%（見表1）。

表1 工業(yè)能源消耗業(yè)全國能源消耗情況比例

資料來源：2005年中國能源統(tǒng)計年鑒。

二、水泥工業(yè)要為節(jié)能減排作貢獻

　　2006年建材工業(yè)能源消耗量總量為1.75億噸標準煤，約占全國能源消耗總量的7%，是僅次于冶金、化工名列第三耗能大戶。2006年水泥工業(yè)能源消耗總量為建材工業(yè)的75.05%。

　　水泥行業(yè)和玻璃、陶瓷、磚瓦、砂石等傳統(tǒng)建材行業(yè)相比，倍受國家重視。其節(jié)能減排也列入了國家重點關注的行業(yè)。千家企業(yè)節(jié)能行動實施方案中，建材企業(yè)有96家，占1008家的9.5%，其中水泥企業(yè)87家，占建材企業(yè)的90.6%；“十一五”十大重點節(jié)能工程中，水泥余熱發(fā)電列入其中等等，這些情況一方面說明了水泥行業(yè)是耗能大戶，另一方面也表明了水泥行業(yè)節(jié)能潛力很大，節(jié)能減排將是水泥行業(yè)今后面臨的主要課題。

1.水泥行業(yè)能源消耗

　　2006年水泥制造業(yè)能源消耗總量13112萬噸標準煤（電力按發(fā)電煤耗折算），比2005年增長11.071%，低于建材工業(yè)能源消耗12.37%增長率。2002～2006年水泥制造業(yè)能源消耗總量年均增長12.05%。原煤和電力是水泥制造業(yè)消耗的主要能源。2006年水泥制造業(yè)原煤和電力消耗折合標準煤占其能源消費總量的98.73%，其中原煤消耗折合標準煤占水泥能源消費總量的88.96%。

表2 2002~2006年水泥制造業(yè)能源消耗總量 (萬tce)

圖1  2006年水泥制造業(yè)能源消耗構成

2.水泥行業(yè)單位增加值能耗

　　2005年水泥行業(yè)萬元增加值能耗為14.07噸標準煤，2006年12.56噸標準煤，比2005年降低1.51噸標煤，降幅10.73%。表3、圖2顯示了近幾年水泥行業(yè)單位增加值能耗的變化情況。

表3 水泥制造業(yè)萬元增加值綜合能耗(tce/萬元)

注: 均按2005年價格核算。

圖2  2002～2006年水泥行業(yè)單位增加值能耗變化情況

3.水泥單位產品能耗

　　由于新型干法水泥比重不斷提高、生產線規(guī)模不斷擴大，以及多項節(jié)能技術的推廣應用，2005年產品單耗比2000年下降了23kgce/t，降幅13.4%，年均下降率達到2.8%。按該值計算的2001～2005年環(huán)比累計節(jié)能量為1969萬tce（見表3），對全國節(jié)能降耗工作做出了較大貢獻。

表4  2000~2005年水泥單位產品綜合能耗與節(jié)能量情況

注：各年份節(jié)能量是單位產品能耗同上年比較計算得到的；計算公式為：某年節(jié)能量＝當年 產品產量×（上年單位產品能耗－當年單位產品能耗）。

4.各種窯型熟料熱耗及其熱效率

　　我國水泥生產窯型較多,熱耗差別也大。濕法窯約比窯外分解窯多耗能近1倍，中空窯能耗是新型干法窯的2-3倍，機立窯約比窯外分解窯多耗近4成，普立窯約比窯外分解窯多耗7成（表5）。            

表5  各類窯型熟料熱耗及其熱效率

5.不同規(guī)模新型干法生產線單位產品綜合能耗

　　對于同一類水泥窯，由于生產規(guī)模、設備選型、工藝流程、原料特性、管理水平等因素影響，能耗也有所不同。但從統(tǒng)計規(guī)律(表6)可以看出，生產線規(guī)模越大，熟料燒成熱耗和水泥綜合電耗越低。

　　表6數據是近幾年建成項目的平均值，從中可以看出，中國大中型新型干法水泥生產線的能耗水平已達到國際先進水平；尤其是10000t/d規(guī)模生產線的技術水平和能耗水平已成為世界領先水平。

表6  不同規(guī)模生產線的綜合能耗指標（平均值）

資料來源：天津水泥工業(yè)設計研究院水泥熱工標定資料。

三、水泥工業(yè)主要節(jié)能途徑與潛力

1.加快水泥工業(yè)結構調整步伐

　　水泥工業(yè)結構調整的核心內容就是大力發(fā)展新型干法促進落后產能淘汰。

　　《水泥工業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃》提出，到2010年新型干法水泥比重要達到70%，這意味著“十一五”期間必須至少淘汰落后水泥產能2.5億噸（每年淘汰5000萬噸），同時該部分產能空間主要以4000t/d新型干法生產線替代。 每年淘汰落后水泥5000萬噸，相當于水泥熟料3700萬噸，其中立窯熟料3000萬噸，濕法窯、干法中空窯等熟料700萬噸。以大規(guī)模新型干法水泥替代落后產能，其能耗的差值即是相應的節(jié)能潛力。按上節(jié)列出的各種窯型的能耗數據，計算得到通過淘汰落后可實現的節(jié)能潛力為234萬tce/年，“十一五”期間累計節(jié)能1170萬tce（表７）。

表７   淘汰落后可實現的節(jié)能潛力

2. 推廣新型干法水泥生產線余熱發(fā)電

　　目前國內新型干法熟料生產線，一級筒廢氣出口溫度一般在330℃～ 350℃左右,這部分廢熱不能完全被利用，回收這部分廢熱用來發(fā)電或是供熱是非常現實的節(jié)能途徑。將廢氣中的熱能轉化為電能，可有效的減少水泥生產過程中的能源消耗，具有顯著的節(jié)能效果。同時，廢氣通過余熱鍋爐降低了排放的溫度，還可有效的減輕水泥熟料生產對環(huán)境的熱污染，具有良好的經濟效益和社會效益。 截止2007年2月，已在31家水泥企業(yè)47條新型干法水泥生產線上投入運行了純低溫余熱發(fā)電，總裝機容量達到23.978萬kW，對應熟料產能4700萬噸。噸熟料發(fā)電能力達到37.3kWh。 2006年4月國家發(fā)改委等發(fā)布的《關于加快水泥工業(yè)結構調整的若干意見》提出，到2010年要在40%的新型干法生產線上裝備純低溫余熱發(fā)電。按2010年中國水泥熟料產能10億噸、新型干法水泥比重達到70%計算，2007～2010年仍需在2.4億噸熟料產能的新型干法生產線上裝備余熱發(fā)電，到2010年年均發(fā)電量將達到90億kWh，折合標準煤321萬噸（表8）。

表8   推廣余熱發(fā)電項目的節(jié)能潛力與投資需求

3.推廣高效粉磨設備及技術

　　粉磨設備主要應用于生料制備、煤粉制備和水泥粉磨等環(huán)節(jié)，其電量消耗占水泥生產綜合電耗的62%～68%。 目前水泥工業(yè)粉磨裝備的選型主要有三種：立磨+風機+收塵器等組成的粉磨系統(tǒng)；球（管）磨+選粉機+收塵器+風機等組成圈流系統(tǒng)；輥壓機+打散機+選粉機+收塵器等組成的終粉磨系統(tǒng)，以及輥壓機+球磨機+選粉機+收塵器等組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)；筒輥磨+風機+收塵器等組成的粉磨系統(tǒng)。

表９  截止2005年我國日產2000噸及以上規(guī)模生產線粉磨裝備選型統(tǒng)計

表１０   各類型粉磨裝備及系統(tǒng)的特點比較

資料來源：當代水泥工業(yè)粉磨裝備選型趨勢分析（高長明）。

　　從當前各類型粉磨系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看，在粉磨系統(tǒng)推行節(jié)能降耗，其主要途徑包括：（1）在生料粉磨系統(tǒng)中用立磨替代球磨機；（2）在水泥粉磨系統(tǒng)中,特別是年產100萬噸水泥粉磨站,選用輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)替代球磨機；（3）在煤磨系統(tǒng)中,用立磨替代風掃磨；綜合考慮各方面的因素，從發(fā)展趨勢看立磨是水泥生產過程中各種物料粉磨的首選設備。

　　如果到2010年有60%的球磨機由立磨或輥壓機聯(lián)合粉磨系統(tǒng)替代，則可實現22.7億kWh的節(jié)電量，相當于節(jié)約標準煤81.7萬噸。

4.電機拖動系統(tǒng)變頻調速節(jié)能改造

　　水泥生產線裝備有大量的電機、風機等用電設備，用于原料破碎、物料粉磨輸送和熟料煅燒等。不同規(guī)模新型干法水泥生產線配置的大型風機參數和裝機功率（表11）。

表11  不同規(guī)模新型干法水泥生產線配置的大型風機參數和裝機功率

 資料來源：《電力需求側管理實施指南》2007。

　　據初步統(tǒng)計，當前中國新型干法水泥生產線的大中型電機拖動系統(tǒng)（風機）裝機容量350萬kW，其中僅有5～7%的設備實施了變頻調速節(jié)能改造。未來5年，水泥行業(yè)電機拖動系統(tǒng)的節(jié)能改造仍以實施變頻調速為主，輔以對電機、風機進行性能優(yōu)化和更新改造，節(jié)電率可達到30%以上。到2010年，在既有設備中若有40%實施了大型風機系統(tǒng)節(jié)能改造，則可實現節(jié)電量38億kWh，折合標準煤136.8萬噸。

5.推廣新型高效預分解系統(tǒng)

　　高效預分解系統(tǒng)相對于前幾年的預分解系統(tǒng)，一級筒出口溫度可降低 30℃左右，能源效率由原來的55%提高到57%，由于能源效率提高兩個百分點，按“十一五”期間平均每年投產8000萬噸熟料計算，可實現年節(jié)標煤17.6萬噸。到2010年累計實現節(jié)煤88萬噸。    

6.水泥窯焚燒垃圾

在水泥窯內焚燒垃圾具有如下優(yōu)點：
——焚燒溫度高（窯內物料溫度約 1450℃，氣體溫度接近 2000℃）；
——物料在窯內停留時間長；
——窯內高溫氣體湍流強烈，可使廢棄物完全燃燒，使有機物破壞得十分徹底；
——水泥窯全系統(tǒng)在負壓下運行，因此有毒有害氣體不會溢出，不會產生環(huán)保方面問題；
——熟料煅燒是在堿性條件下進行的，有毒、有害廢棄物中的氯、氟、硫等在窯內被堿性物質完全中和吸收，變成無毒的化合物；
——焚燒廢物的殘渣最終又進入水泥熟料，一般情況下對水泥質量不會造成大的影響。做到了廢棄物處理徹底干凈，不會產生以焚燒方式處理廢棄物過程中造成二次污染問題；
——利用廢棄物替代部分原燃料煅燒水泥熟料，既處置了廢料，又節(jié)約了能源，還減少了CO2 等有害氣體的排放量。

　　隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程加快，工業(yè)廢棄物以及城市垃圾勢必大量增加。通過水泥窯消納上述廢料是最佳方式?！笆晃濉逼陂g隨著循環(huán)經濟試點項目的逐步推廣，預計到2010年中國水泥工業(yè)年處理廢棄物能力將達到60萬噸左右，按年平均可節(jié)約標煤12萬噸計算，“十一五”期間凈增５0萬噸，累計節(jié)約標準煤60萬噸。

７.提高水泥質量，實現“以質代量”節(jié)能

　　中國建筑業(yè)對水泥使用，與發(fā)達國家相比每立方米混凝土多耗水泥近80千克。推廣高標號混凝土，推行質量終身制，提高工程的耐久性，延長工程的使用壽命，對水泥質量提出了更高的要求。因此，大幅度提高水泥熟料的平均強度，實現“以質代量”。1噸優(yōu)質熟料，可代替1.3～1.5噸非優(yōu)質熟料。減少熟料用量增加混合摻量，“十一五”期間預計該項措施可實現節(jié)能潛力18萬tce左右。  

　　基于上述分析，對水泥行業(yè)到2010年的主要節(jié)能途徑及其相應潛力進行了匯總（見表14）。

表12   水泥行業(yè)節(jié)能途徑及潛力匯總

　　從表12中可以看出，結構調整、余熱發(fā)電和變頻調速改造占節(jié)能量的比重達到86.8%，其中結構調整占62.4%。以上大量的篇幅講節(jié)能途徑和節(jié)能量，最終的落腳點就是結構調整，為西部投資機會作鋪墊。

四、迎接機遇創(chuàng)造財富

　　2007上半年完成國內生產總值為106768億元，同比增長11.5%,比上年同期加快0.5個百分點。全社會固定資產投資54168億元，同比增長25.9%，增速比上年同期回落3.9個百分點。其中，城鎮(zhèn)固定資產投資完成46078億元，增長26.7%，農村投資8090億元，增長21.5%。房地產開發(fā)投資完成9887億元，同比增長28.5%，比上年同期加快4.3個百分點。中西部地區(qū)分別完成城鎮(zhèn)固定資產投資11111億元和10094億元，同比增長35.6%和30.2%，均高于東部地區(qū)22.3%的增幅。

　　今年1～7月份全國累計完成水泥產量72832萬噸，比去年同期增長12.9%。西南地區(qū)累計生產水泥8028萬噸，比去年同期增長16.3%；西北地區(qū)累計生產水泥4332萬噸，比去年同期增長20.3%。西部地區(qū)水泥產量的增長速度均高于全國平均水平，水泥增長速度驗證了西部經濟的高速發(fā)展。

　　從宏觀經濟的發(fā)展態(tài)勢和行業(yè)發(fā)展的實際情況分析，今年水泥產量增長速度將不會低于10%，2007年全國水泥產量將突破13.5億噸，屆時全國人均水泥消費量將達到 1000公斤以上。據有關報道，上海市和浙江全省人均消費水泥都在 2000公斤左右，但西部地區(qū)人均水泥只有全國平均水平的一半，人均新型干法水泥的占有量就更少。

　　從2006年的統(tǒng)計數據可以看出，西部新型干法熟料的增長速度高于全國平均水平，但從總量看，無論是熟料和水泥占全國的比例不足20%，新型干法熟料占全國比重不足15%（表13）。西部的地區(qū)水泥萬元增加值能耗，雖然近年西部有所下降，但仍然高于全國平均水平近10%。2005年東部地區(qū)萬元增加值能耗低于全國平均水平10%（表14）。說明西部地區(qū)的能耗水平高于東部地區(qū)20%，可見西部地區(qū)的節(jié)能潛力很大。

　　西部水泥無論從總量人均消費量、還是結構上和全國平均水平相差甚遠，在總量的增長上和結構調整上均有較大的發(fā)展空間，這就是西部地區(qū)水泥投資機會。拉法基瑞安、亞東、海德堡、中材科工、華新、冀東、海螺等大型水泥集團均涉足西部水泥投資，他們以收購、重組、聯(lián)合、改造、擴建、摻股等方式駐足西部，水泥浙商在西部投資欲望也很大，尋找合適的條件在伺機下手。這些大牌企業(yè)的行動足以證明西部目前仍是一片水泥投資熱土。

　　西部水泥主要是抓結構調整，大力發(fā)展新型干法水泥，淘汰落后生產能力；在建設新型干法熟料生產線的同時配套建設余熱發(fā)電，達到調整結構和節(jié)能減排的目的，為企業(yè)和社會創(chuàng)造財富。