绿色建材国家重点实验室（中国建筑材料科学研究总院）国家建材工业水泥能效环保评价检验测试中心 山东省水泥企业能效 对标培训会 2008年7月 水泥企业能源消耗的检测分析 汪 澜 余学飞 绿色建材国家重点实验室（中国建筑材料科学研究总院）国家建材工业水泥能效环保评价检验测试中心

能源是人类生存和发展的物质基础; 能源是国家的重要战略资源 我国人口众多，能源资源相对不足; 随着社会经济的发展，能源短缺愈加严重 “加强能源资源节约和生态环境保护、增加可持 续发展能力”，“建立科学合理的能源资源利用体 系、提高能源资源利用效率”（党的十七大报告） 国家“十一五”规划《纲要》把GDP能源消耗降 低22％作为约束性指标 《中华人民共和国节约能源法》提出了“合理使 用与节约能源”，“工业节能”等一系列法律条文 能源利用率不高、终端 能效为国际70年代初水平; 主要耗能产品的能耗比 发达国家高12％～55％

水泥工业能源消耗 《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》：水泥吨熟料热耗由130kg下降到110kg，水泥单位综合能耗下降25％ 《节能中长期专项规划》：提高新型干法水泥熟料比重，积极推广节能粉磨设备和水泥窑余热发电技术，对现有大中型回转窑、磨机、烘干机进行节能改造 重要的基础原材料工业 典型的能源消型工业 水泥工业 消纳工业废弃物的大户

水 泥 工 业 能 源 消 耗 为实施能源管理，企业应 建立健全能源管理系统， 包括完善组织结构、落实 管理职责、配备计量器具、 水 泥 工 业 能 源 消 耗 为实施能源管理，企业应 建立健全能源管理系统， 包括完善组织结构、落实 管理职责、配备计量器具、 制定和执行有关文件、开 展各项管理活动。 《水泥生产企业能源管理导则》 《水泥生产企业能源计量器具配备和管理要求》 本标准规定了水泥生产企业 能源计量的种类、范围、能 源计量器具配备原则和管理 的基本要求。 《水泥生产企业能源消耗审计计量与检测》 本标准规定了水泥生产企业 生产工艺过程及主机设备能 源消耗审计计量与检测的术 语和定义，能源消耗审计计 量与检测内容、方法和报告。

水 泥 工 业 能 源 消 耗 －能源审计 以企业为体系的投入产出分析方法，一般用于企业能源利用于企业能源利用状况的宏观分析 水 泥 工 业 能 源 消 耗 －能源审计 以企业为体系的投入产出分析方法，一般用于企业能源利用于企业能源利用状况的宏观分析 －能量平衡（检测分析） 以企业为对象的能量平衡;对内部用能单位和主要耗能设备、工序等进行能量平衡测试 ·热平衡测试 ·电平衡测试 －统计分析 根据企业特点，运用数理统计方法对能耗有关数据进行处理、设计和绘制各种图表，用于对能耗状况进行经常性分析

能量平衡（检测分析） ·对进入体系的能量与离开体系的能量在数量上的平衡关系进行分析。 ·能源收入与支出的平衡、消耗与有效利用及损失之间的平衡。 企业能量平衡（检测分析）的目的： 掌握企业耗能状况－能源消耗的数量与构成、分布与流向等 了解企业用能水平－能量利用损失情况、设备效率、能源利用率、综合能耗等 找出企业费能问题－管理、设备、工艺操作中的能源浪费问题 查清企业节能潜力－余能回收的数量、品种、参数、性质等 核算企业节能效果－技术改进、设备更新、工艺改革等的经济效益、节能量 明确企业节能方向－工艺节能改造、产品节能改造、制定技改方案、措施等

水泥企业的能量平衡（检测分析） 水泥生产工艺过程

水泥窑炉的热量平衡 （检测分析） 烧成系统测点分布表 烧成系统测点布置图

水泥窑炉的热量平衡（检测分析） 入窑煤粉工业分析（包括低位热值QDWf、分析基水分Mad、挥发分Vad、灰分Aad、全硫Sad、固定碳Fc） 入窑生料、水泥熟料、飞灰、煤灰进行化学分析（包括烧失量LOI、SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、SO3、fCaO） 各类物料量的测定：测点分别为：冷却机熟料出口、生料入口、分解炉燃料入口、窑燃料入口、入窑回灰进料口、预热器和收尘器气流出口、增湿塔与收尘器的收灰出料口。 物料温度的测定，各测点分别为：冷却机熟料出口、生料入口、分解炉燃料入口、窑燃料入口、入窑回灰进料口、预热器和收尘器气流出口、增湿塔与收尘器的收灰出料口。

水泥窑炉的热量平衡（检测分析） 气体温度的测定，测点分别为：入窑和分解炉的一次空气的进口风管，二次空气的进口风管、冷却机的中压、高压风机鼓入的空气进口风管、生料提升泵带入的空气进口、窑尾、分解炉、增湿塔及各级预热器的进气口风管、出气口风管，排风机及收尘器进、出口风管。 气体压力：测点同以上项各测点。 气体成分的测定，各测点分别为：窑尾烟室、分解炉出口、五级筒出口、四级筒出口、三级筒出口、二级筒出口、一级筒出口、增湿塔进、出口废气、收尘器进出口废气。 气体含湿量的测定，各测点分别为：一次空气、预热器、增湿塔和收尘器出口废气。 气体流量的测定，各测点分别为：一次空气的入窑净风、入窑煤风、入炉送煤风、生料提升泵带入的空气、入分解炉三次风、入煤磨热风、入冷却机空气量（包括各室鼓风机）、冷却机余风、各级预热器进口、各级预热器出口、收尘器进口、收尘器出口。

水泥窑炉的热量平衡（检测分析） 气体含尘浓度的测定，各测点分别为：预热器出口、增湿塔进口、增湿塔出口、收尘器进口、收尘器出口、篦冷机烟囱。 表面散热量的测定，测定设备分别为：回转窑、废气管、预热器、分解炉、三次风管、冷却机。 各级预热器散热损失，测定设备为：一级筒、二级筒、三级筒、四级筒、五级筒。 热工标定用水量的测定，测定位置分别为：在窑系统凡采用水冷却的如一次风管、窑头、窑尾密封圈，烧成带胴体、冷却机胴体、冷却机熟料出口、增湿塔和托轮轴承、风机轴承。以上项目各自的进水管和出水口。

水泥窑炉的热量平衡（检测分析）

水泥窑炉的热量平衡（检测分析） 计算机模拟

水泥窑炉的热量平衡（检测分析） 热量 平衡 熟料烧 成热耗 预分解 系统分析 熟料 产量 回转窑 冷却机 系统分析 计量 系统 分析 热量

《水泥生产工艺过程电平衡测试和计算方法》 水泥工艺的电能平衡（检测分析） 《水泥生产工艺过程电平衡测试和计算方法》 其他 企业电平衡概况 企业电能利 用率概算 企业供电情况 电能平衡 水泥综合电耗 企业用电情况 电机运行状况分析 企业电平衡结果

水泥生产工艺的电能平衡（检测分析） 图2 总降供电系统图 图1 全厂年度生产耗电负荷曲线图

图3 供电系统电能流向图 水泥生产工艺的 电能平衡（检测分析） 图4 企业电能流向图

水泥生产工艺的电能平衡（检测分析） 企业电能流向表 矿山车间 原料车间 烧成车间 水泥磨,包装 老线 其它 全厂 供入电能 2014637.3 28137545.0 33204974.4 18819729.7 21553672.3 2803968.0 106534526.7 机电设备 1771890.0 26874821.7 30612761.0 17759394.3 20434719.1 97453586.1 电机损耗 197194.2 1480949.1 3174010.8 1574849.4 1673767.9 8100771.4 机械损耗 693068.4 10303436.3 11037943.7 6634043.8 7639369.6 36307861.8 有效电能 1039602.6 15455154.4 16556915.6 9951065.8 11459054.5 54461792.9 照明耗电 20704.6 333167.6 513493.4 225870.8 259648.2 1352884.6 高压线损 51761.5 416459.5 684657.9 282338.2 324560.3 1759777.4 低压线损 20819.6 298900.0 343330.2 175281.4 227281.9 1065613.1 变压器损耗 49483.2 555199.1 1013872.1 376844.6 307462.8 1962858.9 装机容量(kW) 1011.5 5648.2 5923.6 3875.7 3883.0 20342.0 占全厂用电能(%) 1.89 26.41 31.17 17.67 20.23 2.63 100.0 折当量标煤(t) 电能测试率(%) 94.34 98.26 79.11 94.00 98.46 90.85 电能利用率(%) 52.63 56.11 51.37 54.08 54.37 52.39 备 注 其它一项包括辅助生产和余热发电调试用电，电能利用率计算说明见各车间平衡报告。 企业电能流向表

水泥生产工艺的电能平衡（检测分析） 原料车间全年度电能平衡表 设备名称 供入电量 (kWh) 低压 线损 设备 电机 效率(%) 电机有效 传动 主机 设备有效 损失电量(kWh) 能量利用率(%) 均化库1#长皮带 248136.0 2729.5 245406.5 84.06 226422.5 均化库2#长皮带 106638.0 1173.0 106465.0 88.39 88749.0 均化库进库短皮带 20878.2 229.7 20648.5 89.42 15724.9 料耙 41122.2 452.3 40669.9 90.33 36276.7 石子出库皮带机 135702.0 1492.7 134209.3 90.29 124087.3 刮板机 177828.0 1956.1 175871.9 89.44 161675.9 生料库底罗茨风机 138118.4 1519.3 136599.1 88.93 125337.1 选粉机 208917.5 2298.1 206619.4 89.93 188815.9 入库斗提 236250.2 2598.8 233651.4 90.54 216568.5 生料磨主机 19449198.0 213941.2 19235256.8 91.60 18577248.8 生料磨排风机 5919541.2 65115.0 5854426.2 93.55 5554526.4 30KW以下电机 490392.0 5394.3 484997.7 90.15 443157.7 变压器损耗 215196.2 高压线损 416459.5 照明 333167.6 合计 28137545 298898.1 26874822 25758590.7 原料车间全年度电能平衡表

水泥生产工艺的电能平衡（检测分析） 生料磨系统电动机测算汇总表1 生料磨系统电动机测算汇总表2 序 号 设备名称 电机型号 额定参数 序号 设备名称 电机型号 额定参数 测算数据 额定功率(kW) 额定有功效率(%) 额定综合效率(%) 允许综合效率(%) 运行输入功率(kW) 运行输出功率(kW) 运行综合效率(%) 负载率(%) 综合功率损耗(kW) 年综合电能损耗 （kW.h） 1 增湿塔水泵 （喷雾系统） Y225M-2 45.00 91.50 89.67 88.23 19.31 17.17 88.43 38.16 2.247 16717.68 2 生料库底 罗茨风机 Y225S-4 37.00 91.80 89.83 88.44 21.83 20.05 88.93 54.20 2.496 18570.24 3 出库斗提机 Y315M-4 132.0 94.00 92.07 91.19 31.16 28.04 84.95 21.24 4.967 36954.48 4 选粉机（变频） Y315S-4 110.0 93.50 91.62 90.74 33.02 29.89 89.93 27.17 3.347 24901.68 5 入库斗提机 Y250M-4 55.00 92.60 90.61 89.69 37.34 34.64 90.54 62.99 3.620 26932.80 6 增湿塔 泵房2#泵 Y280M1-2 90.00 92.00 90.15 89.18 20.26 16.50 80.93 18.33 3.887 28919.28 注: 按三班制年310个工作日计，实际工作小时数取7440小时 生料磨系统电动机测算汇总表2 序 号 设备名称 电机型号 额定参数 测算数据 额定 功率 (kW) 有功 效率 (%) 综合 允许 运行 输入 输出 负载 率(%) 损耗 年综 合电 能损 耗（kW.h） 1 生料磨 主电机 YRKK900-8 3550 96.50 94.50 93.62 3074 2970 95.35 80.27 144.8 1077312.0 2 废气处理 窑尾风机 YRKK500-10 355.0 92.10 89.23 88.13 331.5 306.1 90.26 86.23 33.03 245743.2 3 原料磨 排风机 YRKK560-6 1000 94.80 92.47 91.54 935.6 888.2 93.55 88.82 61.24 455625.6

水泥生产工艺的电能平衡（检测分析） 电能平衡 各变电所变压器损耗进行测算 办公区域及辅助设施电耗的评定 烧成系统电耗的评定，其中包括窑尾排风机、窑的传动系统、冷却机等 各种大型设备负载率及损耗的现场测算，主要包括：破碎机、水泥磨、生料磨、回转窑及20kW以上电机等 水泥制备系统电耗的评定，其中包括输送、粉磨、包装、散装及收尘等。主要测点有：石膏破碎、熟料散装、调配室、水泥粉磨、水泥散装、水泥包装车间、石膏破碎、磨房、收尘器等 电能平衡 生料制备系统电耗的评定，其中包括矿山、破碎、烘干、生料粉磨、均化以及各点收尘等。主要测点有：石灰石均化堆场、原料粉磨、收尘器等 办公区域及辅助设施电耗的评定 各变电所变压器损耗进行测算

结 论 水泥工业的节能减排有着巨大的潜力和十分重要意义； 进行能效管理和推动技术进步是实现水泥工业节能减排的关键措施； 结 论 水泥工业的节能减排有着巨大的潜力和十分重要意义； 进行能效管理和推动技术进步是实现水泥工业节能减排的关键措施； 水泥工业能源消耗的检测分析是能效管理的基础、是技术发展的方向； 能源消耗的检测分析为对标休系的建立及其他相关节能标准的实施奠定了基础。

谢 谢！！ 汪 澜 （电话）: 010-51167476 13552299116 余学飞 （电话）: 0551-3439191 谢 谢！！ 汪 澜 （电话）: 010-51167476 13552299116 余学飞 （电话）: 0551-3439191 13905692136