如何計算水泥單位產品能源消耗

——解讀GB16780-2007

山西省建材工業協會劉永鳳二0一一年九月一日一、水泥單位產品能耗標準制定的必要性

1本標準制定背景

目前國家對能源問題高度重視，“十一五”規劃綱要把GDP能源消耗降低20％作為約束性指標，國家《節能中長期專項規劃》將建材工業作為節能的重點領域。2006年，國家發展和改革委員會相繼下發了《水泥工業產業發展政策》（國家發展改革委第50號令）、《水泥工業發展專項規劃》（發改工業[2006]2222號）、《關于加快水泥工業結構調整的若干意見》（發改運行[2006]609號）等政策性文件，2007年2月又緊急下發了《國家發展改革委辦公廳關于做好淘汰落后水泥生產能力有關工作的通知》，加快對水泥工業的結構調整。在此背景下，國家有關部門對《中華人民共和國節約能源法》進行了修訂，作為新節能法的配套，22項高耗能產業單位產品能耗限額強制性國家標準將陸續制定，本標準就是其中的一項。本標準的出臺對于落實國家節能減排工作要求、促進我國水泥行業能源利用水平的提高具有重要的意義。2本標準制定的意義通過本標準確定的現有水泥企業水泥單位產品能源消耗的限額值，將目前國內水泥工業能耗較高的生產線產能淘汰20～30％，優化水泥工業的產業結構，促進水泥工業可持續發展。通過確定水泥企業水泥單位產品能源消耗限額目標值和新建水泥企業水泥單位產品能源消耗限額的準入值，促進各水泥熟料和水泥生產企業加強管理，達到標準中規定的要求，使整個水泥工業的能耗水平進一步降低。當前水泥行業的主要任務應是科學發展新型干法和加快淘汰落后生產方法，以及解決局部地區盲目投資和產能過剩的問題。3本標準制定的過程

2006年8月，中國建筑材料工業協會和全國水泥標準化技術委員會下發任務，決定《水泥單位產品能源消耗限額》標準由天津水泥工業設計研究院有限公司負責起草，中國建筑材料科學研究總院和合肥水泥研究設計院協助完成。本標準在GB/T-1997《水泥企業能耗等級定額》基礎上修訂。2006年12月完成《水泥單位產品能源消耗限額》（征求意見稿），2007年1月25日對送審稿初稿進行了審查。2007年2月9日在北京對送審稿進行了審查，結合專家的意見修改后形成報批稿。2007年12月7日國家標準化管理委員會批準標準于2008年6月1日起實施。

二、我國水泥工業的總體情況

1.1近幾年全國水泥產量年份水泥產量新型干法水泥產量萬噸同比增長%萬噸同比增長%比重%20051064009.694737150.4844.52200612400011.656240031.7350.3220071350009.98810029.1753.2320081388005.28810063.47200916480017.911900025.9670.25201018767215.514263216.5776.561.2近幾年我省水泥產量

新型干法水泥產能的比例由2005年末的32.8%提高到77%，2010年末全省規模以上水泥產量達到3568.5萬噸，全社會約3900萬噸，2010年新增新型干法水泥產能2000萬噸。預計2011年水泥產量4200萬噸，新型干法熟料比例將達90%。

2005年-2010年水泥及水泥熟料產量完成情況圖

單位：萬噸產品名稱產量2005年2006年2007年2008年2009年2010年平均增長率%水泥（萬噸）1920.8217122632175.52700.83568.513.2水泥熟料（萬噸）1285.11411.11910.41957.31596.2237813.1其中：預分解窯熟料338.1449.5487.2805.81064.91649.537.3

2010年底全省各市水泥及熟料產能所占比例見下圖：2我國水泥工業能耗情況2.1我國各類水泥窯平均熱耗對比窯型新型干法窯機立窯濕法窯干法中空窯噸熟料千克標準煤1151602082432.2近幾年來我國水泥工業新型干法不同規模生產線

設計能耗指標2.3GB50443-2007《水泥工廠節能設計規范》規定的新建、

擴建水泥生產線主要生產工段分步電耗設計指標及熟料燒

成系統的能效設計指標熟料燒成系統的能效設計指標2.4國內新型干法生產技術指標與國際水平比較2.5國內水泥粉磨水泥綜合電耗情況2.5.1現有水泥粉磨站水泥綜合電耗大致情況（1）可比水泥綜合電耗為34～48kWh/t的水泥產量≥90％（2）可比水泥綜合電耗<34kWh/t的水泥產量≤5％（3）可比水泥綜合電耗>48kWh/t的水泥產量≤5％（4）可比水泥綜合電耗>45kWh/t的水泥產量≤20％2.5.2近幾年新建的水泥粉磨站，規模一般都在20萬噸/年以上，并且50萬噸/年以上的占很大比例，如采用輥壓機等先進技術和裝備，則可比水泥綜合電耗可以達到34～38kWh/t。三、本標準的主要內容1主要指標及計算1.1熟料綜合煤耗

在統計期內生產每噸熟料的燃料消耗，包括烘干原燃材料和燒成熟料消耗的燃料。采用廢棄物作為替代原料時，處理廢棄物消耗的燃料不計入燃料消耗。在計算熟料綜合煤耗時，應將余熱發電產生的電量和余熱利用的熱量折算成標煤量扣除。余熱發電折算時電力折標準煤系數按0.404kgce/kWh，計算時應將余熱電站自用電量從電站總發電量中扣除。熟料綜合煤耗計算

…（1）式中：ecl—熟料綜合煤耗；單位（kgce/t）Pc—統計期內用于生產熟料實物煤總量；單位：kgQnet.ar—統計期內實物煤收到基，加權平均低位發熱量；單位kJ/kgQBM—標準煤發熱量29260kJ/kgPcl—統計期內熟料總產量，單位tehe—統計期內余熱發電量折算成單位熟料標準煤量，單位kgce/tehu—統計期內余熱利用熱量折算成單位熟料標準煤量，單位kgce/t

余熱發電折算標準煤量按公式（2）計算

……………（2）式中：0.404—發每kwh電時，所用標準煤量，單位kgce/kwh；qhe—統計期余熱發電量，單位kwh；qo——統計期余熱自用電量，單位kwh

余熱利用熱量折算標煤按公式（3）計算

……………（3）式中：HH1—統計期內余熱利用進口總熱量，單位kJ；HHE—統計期內余熱利用出口總熱量，單位kJ；HHD—統計期內余熱利用散熱總熱量，單位kJ。

由于熟料28d抗壓強度高，可以提高水泥中混合材摻量，達到節能效果。為鼓勵水泥企業通過提高熟料強度來達到節能效果，本標準制規定了熟料28d抗壓強度對水泥熟料生產企業能耗進行修正方法。按公式（4）計算

α=…………（4）式中：α—熟料強度等級修正系數；A—統計期內28d抗壓強度，加權平均值，單位MPa；52.5—統計期內28d抗壓強度，修正到52.5MPa。不同熟料28d抗壓強度對應的修正系數見表1

表1熟料28d抗壓強度對應的修正系數

熟料強度（MPa）5051525354555657修正系數1.0121.0071.0020.9980.9930.9880.9840.980熟料強度（MPa）5859606162636465修正系數0.9750.9710.9670.9630.9590.9550.9520.948

從表1可看出，熟料強度越高，修正系數越小，即修正后的能耗小于修正前的能耗。海拔高度對水泥生產的能耗也有影響。同樣規模相同配置的生產線在平原地區和高海拔地區其產量和能耗相差較大，在高海拔地區水泥熟料的產量將大大降低，電耗也相應增大。當水泥企業所在地區海拔高度低于1000m時，海拔高度對能耗的影響較小。當海拔高度超過1000m時，特別是超過2000m時，對能耗的影響會比較明顯。因此標準規定按公式（5）對海拔高度造成的影響進行修正。

…………（5）式中：K—海拔修正系數；P0—海平面環境大氣壓，101.325（帕a）；PH—當地環境大氣壓，單位為帕（Pa）。可比熟料綜合煤耗根據熟料綜合煤耗和海拔修正和熟料28d抗壓強度修正后計算，計算方法見公式（6）。

ekel=akeel………（6）式中：ekel—可比熟料綜合煤耗，單位為千克標準煤每噸（kg/t）。

可比熟料綜合電耗計算

Qkcl=σKQcl

……………(7)式中：Qkcl—可比熟料綜合電耗，單位：kwh/tQcl—統計期內熟料綜合電耗，單位kwh/t

熟料綜合電耗，要統計熟料生產中各工序的電耗，包括原料破碎預均化原料粉磨、熟料燒成、生料均化、熟料冷卻輸送等工序電耗。注：在計算熟料綜合電耗時，應將各工序的電耗折算到生產1t熟料基礎上，不能將各工序電耗簡單相加作為熟料綜合電耗。可比熟料綜合能耗計算方法

Ecl=ekcl+0.1229×Qkcl

…………（8）式中：ekcl——可比熟料綜合能耗，單位為kg/t；0.1229—每kwh電力折合標準煤量，單位為kg/kw·h

可比水泥綜合電耗計算方法在計算水泥綜合電耗時，將各工序電耗折算到生產1t水泥基礎上并需采用加權平均計算，按公式（9）進行計算。

………（9）式中：Qs—水泥綜合電耗，單位為千瓦時每噸（kw.h/t）；qfm—統計期內水泥粉磨及包裝過程耗電量，單位為千瓦小時（kw.h）；pcl—統計期內熟料消耗量，單位為噸（t）；qm—統計期內每噸混合材預處理平均耗電量，單位為千瓦小時每噸（kw.h/t）；pm—統計期內混合材消耗量，單位為噸（t）；qg—統計期內每噸石膏平均耗電量，單位為千瓦小時每噸（kw.h/t）pg—統計期內石膏消耗量，單位為噸（t）；qfz—統計期內應分攤的輔助用電量，單位為千瓦小時（kw.h）；Pc—統計期內水泥總產量，單位為噸（t）。可比水泥綜合電耗根據水泥綜合電耗進行混合材摻量修正和水泥28d抗壓強度修正后計算。水泥28d抗壓強度修正方法見公式（10）：

………（10）式中：d—水泥強度等級修正系數；B—統計期內水泥加權平均強度，單位為兆帕（MPa）；42.5—統計期內水泥平均強度修正到42.5MPa。實際生產中混合材摻量和混合材的種類對電耗影響均較大，但由于目前水泥中混合材摻加的種類繁多，混合材的易磨性相差較大，因此無法對每一種混合材對水泥粉磨電耗的影響進行修正。考慮到普通硅酸鹽水泥中混合材的最大摻量為20%，因此本標準中混合材摻量修正規定為按公式（11）計算。

f=0.3%×（FH-20）…………（11）式中：f—混合材摻量修正系數；

FH—統計期內混合材摻量百分數%；

0.3%—混合材摻量每改變1.0%，影響水泥綜合電耗百分比的統計平均值；

20—普通硅酸鹽水泥中混合材允許的最大摻量百分數。可比水泥綜合電耗按公式（12）計算。

Qks=d(1+f)Qs…………（12）式中：Qks—可比水泥綜合電耗，單位為千瓦小時每噸（kw.h/t）。

如果水泥生產企業生產不同品種水泥，應單獨計算每個水泥品種的可比水泥綜合電耗，然后根據各品種水泥產量和水泥總產量加權計算水泥企業的可比水泥綜合電耗。

對于水泥粉磨企業，水泥綜合電耗主要包括水泥粉磨及包裝工段、混合材和石膏破碎工段、混合材烘干的電量。計算方法與水泥生產企業基本一樣，主要區別在于將公式（9）中的熟料綜合電耗按0計算。可比水泥綜合能耗的計算方法可比水泥綜合能耗按公式（13）計算：

Eks=ekcl×g+eh+0.1229×Qks

……（13）式中：Eks—可比水泥綜合能耗，單位為千克標準煤每噸（kg/t）；g—統計期內水泥企業水泥中熟料平均配比，%；eh—統計期內烘干水泥混合材所消耗燃料折算的單位水泥標準煤量，單位為千克標準煤每噸（kg/t）。由于通用硅酸鹽水泥中熟料配比相差較大，本標準中規定的可比水泥綜合能耗限額指標按水泥中熟料平均配比按75%考慮。水泥單位產品能耗計算注意事項在實際對水泥企業進行能耗計算時主要應注意以下幾點：（1）對于生產中使用的各種計量設備，如各種物料的喂料秤、給料秤和電表必須經過檢定和校準，以便準確計量各種物料的消耗量及消耗的電量。（2）考核期間各種物料的消耗和電耗不得重復計算和漏算。（3）考核期間生產過程應相對比較穩定，以便使能耗的計算結果準確。（4）對于生產不同水泥品種的水泥企業，在計算水泥綜合電耗和綜合能耗時，應單獨統計生產每種水泥的粉磨電耗，計算各水泥品種的可比水泥綜合電耗，然后根據各品種水泥產量和水泥總產量加權計算水泥企業的可比水泥綜合電耗和可比水泥綜合能耗。2、重點技術內容說明2.1關于燃料統計的范圍

熟料綜合標煤耗的統計包括從原燃材料進廠到熟料燒成整個熟料生產過程消耗的燃料量。目前國內水泥行業中廢棄物利用十分廣泛，主要是利用廢棄物作為替代原料，作為替代燃料的情況比較少，由于部分廢棄物水分比較大，烘干廢棄物或廢棄物本身對熟料燒成帶來不利影響會導致熟料燒成熱耗增加，此次修訂中增加了水泥廠采用廢棄物作為替代原料時煤耗的計算方法。2.2關于電耗的統計范圍

由于國內水泥生產的工藝流程種類較多，因此電耗統計的范圍也有區別。如礦山距廠區距離不一樣，石灰石輸送電耗相差較大，有的企業石灰石外購，沒有輸送電耗，此次修訂作了明確規定，都從原材料進入廠區開始到熟料或者水泥出廠為止。2.3關于熟料強度等級修正系數熟料強度的影響因素比較多，有原燃材料方面，熟料煅燒情況以及熟料的冷卻等方面。考慮到熟料強度高能多摻入混合材，能取得較好的社會效益和經濟效益，間接起到節能效果，值得鼓勵，因此仍然參考原標準規定的公式進行修正，將出廠熟料修正到28d強度等級為52.5。2.4關于水泥強度等級修正系數

由于水泥強度等級不一樣，在同樣的熟料和混合材摻量配比下，水泥的細度也不一樣，因此電耗也會有較大的差異，因此必須進行適當的校正，此次修訂參考原標準中的修正公式，將出廠水泥修正到28d抗壓強度等級為42.5。四、舉例案例一：

某水泥企業一條5000t/d生產線2007年熟料產量為155.2萬噸，熟料年平均28d抗壓強度為58MPa，2007年消耗的原煤量為23.5萬噸，原煤的平均收到基低位發熱量為23000kJ/kg，該生產線全年余熱發電量為5500萬kW?h，余熱電站自用電量為450萬kW?h，該生產線所處海拔高度為200m，從原燃材料進廠至熟料出廠全年用電量為10460萬kW?h。按GB16780-2007《水泥單位產品能源消耗限額》計算其可比熟料綜合煤耗、可比熟料綜合電耗和可比熟料綜合能耗。（1）可比熟料綜合煤耗熟料綜合煤耗為：由于生產線所處海拔高度小于1000m，則不進行海拔高度修正。熟料強度等級修正系數為：可比熟料綜合煤耗為：若該生產線不帶余熱發電，則相應計算出的熟料綜合煤耗為118.83kgce/t，可比熟料綜合煤耗為115.91kgce/t。（2）可比熟料綜合電耗（3）可比熟料綜合能耗從計算結果可知，該生產線能達到本標準中現有水泥企業4000t/d以上生產線單位產品能耗限額限定值指標。案例二：

某水泥企業一條日產2500t/d水泥生產線，配備4.5MW純低溫余熱電站，該企業今年1-6月份生產熟料及燃料情況表1月2月3月4月5月6月合計熟料產量（t）550008000080000800008000080000455000原煤消耗（t）8449117521225211997125181225269220點火用油（kg）5000——————————折算煤7285.5kg月均收到基熱值(kJ/kg)24000245002350024000230002350023727電站發電量(萬kwh)1652562562562562561445電站自用電量(萬kwh)13.217.9217.9217.9217.9217.92102.8熟料28d抗壓強度（MPa）56575758575857.23熟料用電量（萬kwh）401.55605605605605603201.5

月份子項1月2月3月4月5月6月備注水泥產量（t）PO42.5400008000080000800008000080000440000PS32.5100002000020000200002000020000110000合計50000100000100000100000100000100000550000混合材摻量（%）PO42.5151818181818PS32.5354040404040加權平均摻量1918.418.418.418.418.418.45石膏摻加量（%）7777777包裝用電（萬kwh）1.53333316.5（1.5kwh/t）散裝用電（萬kwh）24444422（0.5kwh/t）

月份子項1月2月3月4月5月6月備注石膏用電1.052.12.12.12.12.111.55（3kwh/t）烘干用電（萬kwh）1018.418.418.418.418.4102烘干用煤1903683683683683682030其它用電（萬kwh）55烘干煤發到基熱值23727水泥標號（MPa）PO42.550504951485250PS32.540394138424040平均4847.847.448.446.849.648水泥粉磨用電（萬kwh）2254204204204204202325解：A、計算可比水泥綜合電耗（1）計算28d水泥修正系數d

d=（2）計算混合材摻加量修正系數ff=0.3%×(FH-20)=0.3%×(18.45-20)=-0.00465該企業海拔800m，計算該企業1-6月以下能耗指標完成情況：