曾學(xué)敏：水泥工業(yè)節(jié)能途徑研究與西部水泥投資機(jī)會(huì)

　　2006年我國國民經(jīng)濟(jì)取得了高速平穩(wěn)發(fā)展，國民生產(chǎn)總值GDP現(xiàn)價(jià)總值為210871億元，比上年增長了11.1%，全社會(huì)固定資產(chǎn)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(biāo)沒有完成，萬元GDP能耗下降了1.23%，與年下降4%的目標(biāo)值相差甚遠(yuǎn)。因?yàn)楦黜?xiàng)節(jié)能政策、措施的到位和落實(shí)要有一個(gè)過程，從2007年起，不再把5年節(jié)能目標(biāo)值簡(jiǎn)單平均分配作為年度考核指標(biāo)，但是“十一五”期間節(jié)能20%的總目標(biāo)不變。溫家寶總理指出：國家確定、人大通過的5年目標(biāo)是嚴(yán)肅的，確定了不能改，而且要千方百計(jì)完成，這個(gè)決心堅(jiān)定不移。國家發(fā)改委馬凱主任強(qiáng)調(diào)，雖然年度節(jié)能減排目標(biāo)沒有列出來，但節(jié)能減排的工作力度不會(huì)削弱，而且要繼續(xù)強(qiáng)化，節(jié)能減排的決心不變，目標(biāo)不變，責(zé)任不變。為此，成立了國務(wù)院節(jié)能減排領(lǐng)導(dǎo)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(jìn)程加快，帶動(dòng)了能源消費(fèi)快速增長，工業(yè)能源總量由2000年95443萬噸標(biāo)煤，到2005年的增加到157952萬噸標(biāo)煤，平均年增長速度達(dá)到10.7%，比同期全國能源總消費(fèi)量增長高出0.63個(gè)百分點(diǎn)。自1980年以來，工業(yè)能源消費(fèi)占全國能源消費(fèi)總量的比重一直保持68%以上，其中，1995年高達(dá)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(jì)年鑒。

二、水泥工業(yè)要為節(jié)能減排作貢獻(xiàn)

　　2006年建材工業(yè)能源消耗量總量為1.75億噸標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)關(guān)注的行業(yè)。千家企業(yè)節(jié)能行動(dòng)實(shí)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)煤占其能源消費(fèi)總量的98.73%，其中原煤消耗折合標(biāo)準(zhǔn)煤占水泥能源消費(fèi)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(gòu)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(biāo)準(zhǔn)煤，2006年12.56噸標(biāo)準(zhǔn)煤，比2005年降低1.51噸標(biāo)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(jià)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(chǎn)品能耗

　　由于新型干法水泥比重不斷提高、生產(chǎn)線規(guī)模不斷擴(kuò)大，以及多項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用，2005年產(chǎn)品單耗比2000年下降了23kgce/t，降幅13.4%，年均下降率達(dá)到2.8%。按該值計(jì)算的2001～2005年環(huán)比累計(jì)節(jié)能量為1969萬tce（見表3），對(duì)全國節(jié)能降耗工作做出了較大貢獻(xiàn)。

表4  2000~2005年水泥單位產(chǎn)品綜合能耗與節(jié)能量情況

注：各年份節(jié)能量是單位產(chǎn)品能耗同上年比較計(jì)算得到的；計(jì)算公式為：某年節(jié)能量＝當(dāng)年 產(chǎn)品產(chǎn)量×（上年單位產(chǎn)品能耗－當(dāng)年單位產(chǎn)品能耗）。

4.各種窯型熟料熱耗及其熱效率

　　我國水泥生產(chǎn)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(jī)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(chǎn)線單位產(chǎn)品綜合能耗

　　對(duì)于同一類水泥窯，由于生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)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(jì)規(guī)律(表6)可以看出，生產(chǎn)線規(guī)模越大，熟料燒成熱耗和水泥綜合電耗越低。

　　表6數(shù)據(jù)是近幾年建成項(xiàng)目的平均值，從中可以看出，中國大中型新型干法水泥生產(chǎn)線的能耗水平已達(dá)到國際先進(jìn)水平；尤其是10000t/d規(guī)模生產(chǎn)線的技術(shù)水平和能耗水平已成為世界領(lǐng)先水平。

表6  不同規(guī)模生產(chǎn)線的綜合能耗指標(biāo)（平均值）

資料來源：天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院水泥熱工標(biāo)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(jié)構(gòu)調(diào)整步伐

　　水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的核心內(nèi)容就是大力發(fā)展新型干法促進(jìn)落后產(chǎn)能淘汰。

　　《水泥工業(yè)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》提出，到2010年新型干法水泥比重要達(dá)到70%，這意味著“十一五”期間必須至少淘汰落后水泥產(chǎn)能2.5億噸（每年淘汰5000萬噸），同時(shí)該部分產(chǎn)能空間主要以4000t/d新型干法生產(chǎn)線替代。 每年淘汰落后水泥5000萬噸，相當(dāng)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(chǎn)能，其能耗的差值即是相應(yīng)的節(jié)能潛力。按上節(jié)列出的各種窯型的能耗數(shù)據(jù)，計(jì)算得到通過淘汰落后可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能潛力為234萬tce/年，“十一五”期間累計(jì)節(jié)能1170萬tce（表７）。

表７   淘汰落后可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能潛力

2. 推廣新型干法水泥生產(chǎn)線余熱發(fā)電

　　目前國內(nèi)新型干法熟料生產(chǎn)線，一級(jí)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?，F(xiàn)實(shí)的節(jié)能途徑。將廢氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，可有效的減少水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗，具有顯著的節(jié)能效果。同時(shí)，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(chǎn)對(duì)環(huán)境的熱污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(chǎn)線上投入運(yùn)行了純低溫余熱發(fā)電，總裝機(jī)容量達(dá)到23.978萬kW，對(duì)應(yīng)熟料產(chǎn)能4700萬噸。噸熟料發(fā)電能力達(dá)到37.3kWh。 2006年4月國家發(fā)改委等發(fā)布的《關(guān)于加快水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的若干意見》提出，到2010年要在40%的新型干法生產(chǎn)線上裝備純低溫余熱發(fā)電。按2010年中國水泥熟料產(chǎn)能10億噸、新型干法水泥比重達(dá)到70%計(jì)算，2007～2010年仍需在2.4億噸熟料產(chǎn)能的新型干法生產(chǎn)線上裝備余熱發(fā)電，到2010年年均發(fā)電量將達(dá)到90億kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤321萬噸（表8）。

表8   推廣余熱發(fā)電項(xiàng)目的節(jié)能潛力與投資需求

3.推廣高效粉磨設(shè)備及技術(shù)

　　粉磨設(shè)備主要應(yīng)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(chǎn)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(fēng)機(jī)+收塵器等組成的粉磨系統(tǒng)；球（管）磨+選粉機(jī)+收塵器+風(fēng)機(jī)等組成圈流系統(tǒng)；輥壓機(jī)+打散機(jī)+選粉機(jī)+收塵器等組成的終粉磨系統(tǒng)，以及輥壓機(jī)+球磨機(jī)+選粉機(jī)+收塵器等組成的聯(lián)合粉磨系統(tǒng)；筒輥磨+風(fēng)機(jī)+收塵器等組成的粉磨系統(tǒng)。

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

表１０   各類型粉磨裝備及系統(tǒng)的特點(diǎn)比較

資料來源：當(dāng)代水泥工業(yè)粉磨裝備選型趨勢(shì)分析（高長明）。

　　從當(dāng)前各類型粉磨系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)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(jī)；（2）在水泥粉磨系統(tǒng)中,特別是年產(chǎn)100萬噸水泥粉磨站,選用輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)替代球磨機(jī)；（3）在煤磨系統(tǒng)中,用立磨替代風(fēng)掃磨；綜合考慮各方面的因素，從發(fā)展趨勢(shì)看立磨是水泥生產(chǎn)過程中各種物料粉磨的首選設(shè)備。

　　如果到2010年有60%的球磨機(jī)由立磨或輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)替代，則可實(shí)現(xiàn)22.7億kWh的節(jié)電量，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤81.7萬噸。

4.電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)變頻調(diào)速節(jié)能改造

　　水泥生產(chǎn)線裝備有大量的電機(jī)、風(fēng)機(jī)等用電設(shè)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(chǎn)線配置的大型風(fēng)機(jī)參數(shù)和裝機(jī)功率（表11）。

表11  不同規(guī)模新型干法水泥生產(chǎn)線配置的大型風(fēng)機(jī)參數(shù)和裝機(jī)功率

 資料來源：《電力需求側(cè)管理實(shí)施指南》2007。

　　據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前中國新型干法水泥生產(chǎn)線的大中型電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)）裝機(jī)容量350萬kW，其中僅有5～7%的設(shè)備實(shí)施了變頻調(diào)速節(jié)能改造。未來5年，水泥行業(yè)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能改造仍以實(shí)施變頻調(diào)速為主，輔以對(duì)電機(jī)、風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能優(yōu)化和更新改造，節(jié)電率可達(dá)到30%以上。到2010年，在既有設(shè)備中若有40%實(shí)施了大型風(fēng)機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造，則可實(shí)現(xiàn)節(jié)電量38億kWh，折合標(biāo)準(zhǔn)煤136.8萬噸。

5.推廣新型高效預(yù)分解系統(tǒng)

　　高效預(yù)分解系統(tǒng)相對(duì)于前幾年的預(yù)分解系統(tǒng)，一級(jí)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(gè)百分點(diǎn)，按“十一五”期間平均每年投產(chǎn)8000萬噸熟料計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)標(biāo)煤17.6萬噸。到2010年累計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)煤88萬噸。    

6.水泥窯焚燒垃圾

在水泥窯內(nèi)焚燒垃圾具有如下優(yōu)點(diǎn)：
——焚燒溫度高（窯內(nèi)物料溫度約 1450℃，氣體溫度接近 2000℃）；
——物料在窯內(nèi)停留時(shí)間長；
——窯內(nèi)高溫氣體湍流強(qiáng)烈，可使廢棄物完全燃燒，使有機(jī)物破壞得十分徹底；
——水泥窯全系統(tǒng)在負(fù)壓下運(yùn)行，因此有毒有害氣體不會(huì)溢出，不會(huì)產(chǎn)生環(huán)保方面問題；
——熟料煅燒是在堿性條件下進(jìn)行的，有毒、有害廢棄物中的氯、氟、硫等在窯內(nèi)被堿性物質(zhì)完全中和吸收，變成無毒的化合物；
——焚燒廢物的殘?jiān)罱K又進(jìn)入水泥熟料，一般情況下對(duì)水泥質(zhì)量不會(huì)造成大的影響。做到了廢棄物處理徹底干凈，不會(huì)產(chǎn)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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，工業(yè)廢棄物以及城市垃圾勢(shì)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(jīng)濟(jì)試點(diǎn)項(xiàng)目的逐步推廣，預(yù)計(jì)到2010年中國水泥工業(yè)年處理廢棄物能力將達(dá)到60萬噸左右，按年平均可節(jié)約標(biāo)煤12萬噸計(jì)算，“十一五”期間凈增５0萬噸，累計(jì)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤60萬噸。

７.提高水泥質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“以質(zhì)代量”節(jié)能

　　中國建筑業(yè)對(duì)水泥使用，與發(fā)達(dá)國家相比每立方米混凝土多耗水泥近80千克。推廣高標(biāo)號(hào)混凝土，推行質(zhì)量終身制，提高工程的耐久性，延長工程的使用壽命，對(duì)水泥質(zhì)量提出了更高的要求。因此，大幅度提高水泥熟料的平均強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)“以質(zhì)代量”。1噸優(yōu)質(zhì)熟料，可代替1.3～1.5噸非優(yōu)質(zhì)熟料。減少熟料用量增加混合摻量，“十一五”期間預(yù)計(jì)該項(xiàng)措施可實(shí)現(xiàn)節(jié)能潛力18萬tce左右。  

　　基于上述分析，對(duì)水泥行業(yè)到2010年的主要節(jié)能途徑及其相應(yīng)潛力進(jìn)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(jié)構(gòu)調(diào)整、余熱發(fā)電和變頻調(diào)速改造占節(jié)能量的比重達(dá)到86.8%，其中結(jié)構(gòu)調(diào)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(diǎn)就是結(jié)構(gòu)調(diào)整，為西部投資機(jī)會(huì)作鋪墊。

四、迎接機(jī)遇創(chuàng)造財(cái)富

　　2007上半年完成國內(nèi)生產(chǎn)總值為106768億元，同比增長11.5%,比上年同期加快0.5個(gè)百分點(diǎn)。全社會(huì)固定資產(chǎn)投資54168億元，同比增長25.9%，增速比上年同期回落3.9個(gè)百分點(diǎn)。其中，城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資完成46078億元，增長26.7%，農(nóng)村投資8090億元，增長21.5%。房地產(chǎn)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(gè)百分點(diǎn)。中西部地區(qū)分別完成城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)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(jì)完成水泥產(chǎn)量72832萬噸，比去年同期增長12.9%。西南地區(qū)累計(jì)生產(chǎn)水泥8028萬噸，比去年同期增長16.3%；西北地區(qū)累計(jì)生產(chǎn)水泥4332萬噸，比去年同期增長20.3%。西部地區(qū)水泥產(chǎn)量的增長速度均高于全國平均水平，水泥增長速度驗(yàn)證了西部經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

　　從宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展態(tài)勢(shì)和行業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況分析，今年水泥產(chǎn)量增長速度將不會(huì)低于10%，2007年全國水泥產(chǎn)量將突破13.5億噸，屆時(shí)全國人均水泥消費(fèi)量將達(dá)到 1000公斤以上。據(jù)有關(guān)報(bào)道，上海市和浙江全省人均消費(fèi)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(jì)數(shù)據(jù)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(fèi)量、還是結(jié)構(gòu)上和全國平均水平相差甚遠(yuǎn)，在總量的增長上和結(jié)構(gòu)調(diào)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(jī)會(huì)。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(tuán)均涉足西部水泥投資，他們以收購、重組、聯(lián)合、改造、擴(kuò)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(jī)下手。這些大牌企業(yè)的行動(dòng)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(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展新型干法水泥，淘汰落后生產(chǎn)能力；在建設(shè)新型干法熟料生產(chǎn)線的同時(shí)配套建設(shè)余熱發(fā)電，達(dá)到調(diào)整結(jié)構(gòu)和節(jié)能減排的目的，為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造財(cái)富。