曾学敏：水泥工业节能途径研究与西部水泥投资机会

　　2006年我国国民经济取得了高速平稳发展，国民生产总值GDP现价总值为210871亿元，比上年增长了11.1%，全社会固定资产投资完成109870亿元，增长23.99%，工业增加值、工业企业利润均创历史最好水平。但是节能指标没有完成，万元GDP能耗下降了1.23%，与年下降4%的目标值相差甚远。因为各项节能政策、措施的到位和落实要有一个过程，从2007年起，不再把5年节能目标值简单平均分配作为年度考核指标，但是“十一五”期间节能20%的总目标不变。温家宝总理指出：国家确定、人大通过的5年目标是严肃的，确定了不能改，而且要千方百计完成，这个决心坚定不移。国家发改委马凯主任强调，虽然年度节能减排目标没有列出来，但节能减排的工作力度不会削弱，而且要继续强化，节能减排的决心不变，目标不变，责任不变。为此，成立了国务院节能减排领导小组，由温家宝总理亲自挂帅出任组长。

一、我国能源消耗来自主要工业部门

　　改革开放以来，我国工业化发展进程加快，带动了能源消费快速增长，工业能源总量由2000年95443万吨标煤，到2005年的增加到157952万吨标煤，平均年增长速度达到10.7%，比同期全国能源总消费量增长高出0.63个百分点。自1980年以来，工业能源消费占全国能源消费总量的比重一直保持68%以上，其中，1995年高达73.33%（见表1）。

表1 工业能源消耗业全国能源消耗情况比例

资料来源：2005年中国能源统计年鉴。

二、水泥工业要为节能减排作贡献

　　2006年建材工业能源消耗量总量为1.75亿吨标准煤，约占全国能源消耗总量的7%，是仅次于冶金、化工名列第三耗能大户。2006年水泥工业能源消耗总量为建材工业的75.05%。

　　水泥行业和玻璃、陶瓷、砖瓦、砂石等传统建材行业相比，倍受国家重视。其节能减排也列入了国家重点关注的行业。千家企业节能行动实施方案中，建材企业有96家，占1008家的9.5%，其中水泥企业87家，占建材企业的90.6%；“十一五”十大重点节能工程中，水泥余热发电列入其中等等，这些情况一方面说明了水泥行业是耗能大户，另一方面也表明了水泥行业节能潜力很大，节能减排将是水泥行业今后面临的主要课题。

1.水泥行业能源消耗

　　2006年水泥制造业能源消耗总量13112万吨标准煤（电力按发电煤耗折算），比2005年增长11.071%，低于建材工业能源消耗12.37%增长率。2002～2006年水泥制造业能源消耗总量年均增长12.05%。原煤和电力是水泥制造业消耗的主要能源。2006年水泥制造业原煤和电力消耗折合标准煤占其能源消费总量的98.73%，其中原煤消耗折合标准煤占水泥能源消费总量的88.96%。

表2 2002~2006年水泥制造业能源消耗总量 (万tce)

图1  2006年水泥制造业能源消耗构成

2.水泥行业单位增加值能耗

　　2005年水泥行业万元增加值能耗为14.07吨标准煤，2006年12.56吨标准煤，比2005年降低1.51吨标煤，降幅10.73%。表3、图2显示了近几年水泥行业单位增加值能耗的变化情况。

表3 水泥制造业万元增加值综合能耗(tce/万元)

注: 均按2005年价格核算。

图2  2002～2006年水泥行业单位增加值能耗变化情况

3.水泥单位产品能耗

　　由于新型干法水泥比重不断提高、生产线规模不断扩大，以及多项节能技术的推广应用，2005年产品单耗比2000年下降了23kgce/t，降幅13.4%，年均下降率达到2.8%。按该值计算的2001～2005年环比累计节能量为1969万tce（见表3），对全国节能降耗工作做出了较大贡献。

表4  2000~2005年水泥单位产品综合能耗与节能量情况

注：各年份节能量是单位产品能耗同上年比较计算得到的；计算公式为：某年节能量＝当年 产品产量×（上年单位产品能耗－当年单位产品能耗）。

4.各种窑型熟料热耗及其热效率

　　我国水泥生产窑型较多,热耗差别也大。湿法窑约比窑外分解窑多耗能近1倍，中空窑能耗是新型干法窑的2-3倍，机立窑约比窑外分解窑多耗近4成，普立窑约比窑外分解窑多耗7成（表5）。            

表5  各类窑型熟料热耗及其热效率

5.不同规模新型干法生产线单位产品综合能耗

　　对于同一类水泥窑，由于生产规模、设备选型、工艺流程、原料特性、管理水平等因素影响，能耗也有所不同。但从统计规律(表6)可以看出，生产线规模越大，熟料烧成热耗和水泥综合电耗越低。

　　表6数据是近几年建成项目的平均值，从中可以看出，中国大中型新型干法水泥生产线的能耗水平已达到国际先进水平；尤其是10000t/d规模生产线的技术水平和能耗水平已成为世界领先水平。

表6  不同规模生产线的综合能耗指标（平均值）

资料来源：天津水泥工业设计研究院水泥热工标定资料。

三、水泥工业主要节能途径与潜力

1.加快水泥工业结构调整步伐

　　水泥工业结构调整的核心内容就是大力发展新型干法促进落后产能淘汰。

　　《水泥工业发展专项规划》提出，到2010年新型干法水泥比重要达到70%，这意味着“十一五”期间必须至少淘汰落后水泥产能2.5亿吨（每年淘汰5000万吨），同时该部分产能空间主要以4000t/d新型干法生产线替代。 每年淘汰落后水泥5000万吨，相当于水泥熟料3700万吨，其中立窑熟料3000万吨，湿法窑、干法中空窑等熟料700万吨。以大规模新型干法水泥替代落后产能，其能耗的差值即是相应的节能潜力。按上节列出的各种窑型的能耗数据，计算得到通过淘汰落后可实现的节能潜力为234万tce/年，“十一五”期间累计节能1170万tce（表７）。

表７   淘汰落后可实现的节能潜力

2. 推广新型干法水泥生产线余热发电

　　目前国内新型干法熟料生产线，一级筒废气出口温度一般在330℃～ 350℃左右,这部分废热不能完全被利用，回收这部分废热用来发电或是供热是非常现实的节能途径。将废气中的热能转化为电能，可有效的减少水泥生产过程中的能源消耗，具有显著的节能效果。同时，废气通过余热锅炉降低了排放的温度，还可有效的减轻水泥熟料生产对环境的热污染，具有良好的经济效益和社会效益。 截止2007年2月，已在31家水泥企业47条新型干法水泥生产线上投入运行了纯低温余热发电，总装机容量达到23.978万kW，对应熟料产能4700万吨。吨熟料发电能力达到37.3kWh。 2006年4月国家发改委等发布的《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》提出，到2010年要在40%的新型干法生产线上装备纯低温余热发电。按2010年中国水泥熟料产能10亿吨、新型干法水泥比重达到70%计算，2007～2010年仍需在2.4亿吨熟料产能的新型干法生产线上装备余热发电，到2010年年均发电量将达到90亿kWh，折合标准煤321万吨（表8）。

表8   推广余热发电项目的节能潜力与投资需求

3.推广高效粉磨设备及技术

　　粉磨设备主要应用于生料制备、煤粉制备和水泥粉磨等环节，其电量消耗占水泥生产综合电耗的62%～68%。 目前水泥工业粉磨装备的选型主要有三种：立磨+风机+收尘器等组成的粉磨系统；球（管）磨+选粉机+收尘器+风机等组成圈流系统；辊压机+打散机+选粉机+收尘器等组成的终粉磨系统，以及辊压机+球磨机+选粉机+收尘器等组成的联合粉磨系统；筒辊磨+风机+收尘器等组成的粉磨系统。

表９  截止2005年我国日产2000吨及以上规模生产线粉磨装备选型统计

表１０   各类型粉磨装备及系统的特点比较

资料来源：当代水泥工业粉磨装备选型趋势分析（高长明）。

　　从当前各类型粉磨系统的发展趋势看，在粉磨系统推行节能降耗，其主要途径包括：（1）在生料粉磨系统中用立磨替代球磨机；（2）在水泥粉磨系统中,特别是年产100万吨水泥粉磨站,选用辊压机联合粉磨系统替代球磨机；（3）在煤磨系统中,用立磨替代风扫磨；综合考虑各方面的因素，从发展趋势看立磨是水泥生产过程中各种物料粉磨的首选设备。

　　如果到2010年有60%的球磨机由立磨或辊压机联合粉磨系统替代，则可实现22.7亿kWh的节电量，相当于节约标准煤81.7万吨。

4.电机拖动系统变频调速节能改造

　　水泥生产线装备有大量的电机、风机等用电设备，用于原料破碎、物料粉磨输送和熟料煅烧等。不同规模新型干法水泥生产线配置的大型风机参数和装机功率（表11）。

表11  不同规模新型干法水泥生产线配置的大型风机参数和装机功率

 资料来源：《电力需求侧管理实施指南》2007。

　　据初步统计，当前中国新型干法水泥生产线的大中型电机拖动系统（风机）装机容量350万kW，其中仅有5～7%的设备实施了变频调速节能改造。未来5年，水泥行业电机拖动系统的节能改造仍以实施变频调速为主，辅以对电机、风机进行性能优化和更新改造，节电率可达到30%以上。到2010年，在既有设备中若有40%实施了大型风机系统节能改造，则可实现节电量38亿kWh，折合标准煤136.8万吨。

5.推广新型高效预分解系统

　　高效预分解系统相对于前几年的预分解系统，一级筒出口温度可降低 30℃左右，能源效率由原来的55%提高到57%，由于能源效率提高两个百分点，按“十一五”期间平均每年投产8000万吨熟料计算，可实现年节标煤17.6万吨。到2010年累计实现节煤88万吨。    

6.水泥窑焚烧垃圾

在水泥窑内焚烧垃圾具有如下优点：
——焚烧温度高（窑内物料温度约 1450℃，气体温度接近 2000℃）；
——物料在窑内停留时间长；
——窑内高温气体湍流强烈，可使废弃物完全燃烧，使有机物破坏得十分彻底；
——水泥窑全系统在负压下运行，因此有毒有害气体不会溢出，不会产生环保方面问题；
——熟料煅烧是在碱性条件下进行的，有毒、有害废弃物中的氯、氟、硫等在窑内被碱性物质完全中和吸收，变成无毒的化合物；
——焚烧废物的残渣最终又进入水泥熟料，一般情况下对水泥质量不会造成大的影响。做到了废弃物处理彻底干净，不会产生以焚烧方式处理废弃物过程中造成二次污染问题；
——利用废弃物替代部分原燃料煅烧水泥熟料，既处置了废料，又节约了能源，还减少了CO2 等有害气体的排放量。

　　随着我国国民经济的快速发展，城镇化进程加快，工业废弃物以及城市垃圾势必大量增加。通过水泥窑消纳上述废料是最佳方式。“十一五”期间随着循环经济试点项目的逐步推广，预计到2010年中国水泥工业年处理废弃物能力将达到60万吨左右，按年平均可节约标煤12万吨计算，“十一五”期间净增５0万吨，累计节约标准煤60万吨。

７.提高水泥质量，实现“以质代量”节能

　　中国建筑业对水泥使用，与发达国家相比每立方米混凝土多耗水泥近80千克。推广高标号混凝土，推行质量终身制，提高工程的耐久性，延长工程的使用寿命，对水泥质量提出了更高的要求。因此，大幅度提高水泥熟料的平均强度，实现“以质代量”。1吨优质熟料，可代替1.3～1.5吨非优质熟料。减少熟料用量增加混合掺量，“十一五”期间预计该项措施可实现节能潜力18万tce左右。  

　　基于上述分析，对水泥行业到2010年的主要节能途径及其相应潜力进行了汇总（见表14）。

表12   水泥行业节能途径及潜力汇总

　　从表12中可以看出，结构调整、余热发电和变频调速改造占节能量的比重达到86.8%，其中结构调整占62.4%。以上大量的篇幅讲节能途径和节能量，最终的落脚点就是结构调整，为西部投资机会作铺垫。

四、迎接机遇创造财富

　　2007上半年完成国内生产总值为106768亿元，同比增长11.5%,比上年同期加快0.5个百分点。全社会固定资产投资54168亿元，同比增长25.9%，增速比上年同期回落3.9个百分点。其中，城镇固定资产投资完成46078亿元，增长26.7%，农村投资8090亿元，增长21.5%。房地产开发投资完成9887亿元，同比增长28.5%，比上年同期加快4.3个百分点。中西部地区分别完成城镇固定资产投资11111亿元和10094亿元，同比增长35.6%和30.2%，均高于东部地区22.3%的增幅。

　　今年1～7月份全国累计完成水泥产量72832万吨，比去年同期增长12.9%。西南地区累计生产水泥8028万吨，比去年同期增长16.3%；西北地区累计生产水泥4332万吨，比去年同期增长20.3%。西部地区水泥产量的增长速度均高于全国平均水平，水泥增长速度验证了西部经济的高速发展。

　　从宏观经济的发展态势和行业发展的实际情况分析，今年水泥产量增长速度将不会低于10%，2007年全国水泥产量将突破13.5亿吨，届时全国人均水泥消费量将达到 1000公斤以上。据有关报道，上海市和浙江全省人均消费水泥都在 2000公斤左右，但西部地区人均水泥只有全国平均水平的一半，人均新型干法水泥的占有量就更少。

　　从2006年的统计数据可以看出，西部新型干法熟料的增长速度高于全国平均水平，但从总量看，无论是熟料和水泥占全国的比例不足20%，新型干法熟料占全国比重不足15%（表13）。西部的地区水泥万元增加值能耗，虽然近年西部有所下降，但仍然高于全国平均水平近10%。2005年东部地区万元增加值能耗低于全国平均水平10%（表14）。说明西部地区的能耗水平高于东部地区20%，可见西部地区的节能潜力很大。

　　西部水泥无论从总量人均消费量、还是结构上和全国平均水平相差甚远，在总量的增长上和结构调整上均有较大的发展空间，这就是西部地区水泥投资机会。拉法基瑞安、亚东、海德堡、中材科工、华新、冀东、海螺等大型水泥集团均涉足西部水泥投资，他们以收购、重组、联合、改造、扩建、掺股等方式驻足西部，水泥浙商在西部投资欲望也很大，寻找合适的条件在伺机下手。这些大牌企业的行动足以证明西部目前仍是一片水泥投资热土。

　　西部水泥主要是抓结构调整，大力发展新型干法水泥，淘汰落后生产能力；在建设新型干法熟料生产线的同时配套建设余热发电，达到调整结构和节能减排的目的，为企业和社会创造财富。