水泥單位產品能源消耗電力折算標準煤取值探討
GB17680—2007《水泥單位能源消耗限額》國家標準(下稱《標準》)將于2008年6月1日實施,該標準制定的依據是目前國內水泥工業產業結構狀況、技術水平和相關的產業政策及國際先進的水泥生產能耗指標等數據,毋容置疑該標準將會對我國的水泥工業節能、降耗、減排起到促進作用,其意義還在于為淘汰落后產能做出貢獻。
《標準》給出了熟料綜合標準煤耗、可比熟料綜合標準煤耗、熟料綜合電耗、可比熟料綜合電耗、可比熟料綜合能耗、水泥綜合電耗、可比水泥綜合電耗、可比水泥綜合能耗的定義及相關的計算方法,在計算過程中采用的電力折算標準煤取值是個非常關鍵的數據,就此淺談對電力折算標準煤取值的理解和認識,作為探討的引玉之磚。目的是探討其客觀性、現實性,做到取值
一,具有良好可比性,促進節能工作進展。
1. 電力折算標準煤系數理論值和實際值
《標準》中稱:“可比熟料綜合能耗根據可比熟料綜合標準煤耗和可比熟料綜合電耗計算,其中電力折算標準煤系數按國家統計局規定的0.1229Kg標準煤/KW·h計算。”【1】
對電力折算標準煤系數0.1229Kg標準煤/KW·h(下稱系數0.1229Kg)進行以下推算。其基準數據:
1 KW·h=3.6×106J
1Kg標準煤=2.93×107J
設電力折算標準煤系為KDB;則
KDB·1KW·h:1Kg標準煤=3.6×106J: 2.93×107J
KDB=0.1229Kg標準煤/KW·h
通過以上推算知道,0.1229是電力折算為標準煤的理論值。它與實際的電力折算標準煤量有著一定的差別。實際電力折算標準煤量一般以火電供電標準煤表示,在不同時期取值不同,隨著電力行業技術、裝備的進步,是在逐步降低的。故此水泥行業余熱發電生產的電力在換算為標準煤時,其電力折算標準煤系數是相應年份電力行業發布的供電標準煤耗指標,而根據應是國家發改委二零零七年四月份頒布的《能源發展十一五規劃》中主要產品單位能耗指標。有關電力、水泥行業的指標列入表1【2】
表1 火電供電煤耗、水泥綜合能耗指標
從表1數據可以看出,不同年代的指標是不同的,但趨勢是在下降。2000年到2005年火電供電標準煤耗平均每年下降4.4克,而2005年到2010年平均每年下降3克。若照此平均下降數量計算得出,2006年-2007年為367克,2007年-2008年間為364克,應理解為國家要求的實際電力折算標準煤量。電力行業100MW以上機組完成供電煤耗指標列入表2。【3】
表2 2006年我國火電供電標準煤耗運行指標
表2數據表明隨著機組容量等級的降低,供電煤耗指標上升,200MW以上機組均可達到“十一五”規劃2005年指標,100MW級機組超過指標。四類機組平均值為350.89克,能達到“十一五”規劃2010年指標。現電力行業淘汰50MW以下的機組,若不考慮這些落后產能的指標,100MW以上機組的供電煤耗指標作為電力折算標準煤系數還是極有參考價值的。 目前新建投產的電廠有關技術參數列入表3【4】,這些指標較為先進,但整個行業還達不到。
表3 ×××電廠裝機4×1000MW超超臨界燃煤發電機組技術參數
表中所示供電標準煤耗為290.9克,代表我國當前電力行業供電煤耗的先進水平,這說明技術創新、技術進步的結果是降低了供電標準煤耗。
通過以上介紹可知,理論性的電力折算系數0.1229Kg與目前最先進技術水平的供電標準煤0.2909Kg相差很大。上述有關數據列入表4。
表4 供電指標比較表
從表4數據看出,在實際電力生產中,每生產一度電即1 KW·h用的標準煤量與系數122.9克相比,前者約為后者的3倍左右。根據當前的電力行業的實際情況及其他因素,“十一五”規劃中2005年的370克做為實際電力折算標準煤系數具有一定的權威性和現實性。
2. 電力折算標準煤系數取值實際應用
電力折算標準煤系數在水泥行業的使用情況如何?還要通過一些有代表性文獻進行說明(引用文獻意在說明90年代后期及其之后不同時期供電煤耗的差別),這主要反映在余熱發電的電力減扣熟料熱耗使用的折算系數與電網供電和余熱發電電力直接投入到生產線用電設備的電力折算系數的差別方面。
2.1. 《1997年水泥窯余熱發電技術》高級研修班論文集:“全國電網平均供電煤耗目前為0.431千克標準煤/千瓦時”,“關于(熟料)綜合能耗,假設每噸熟料生產1.2噸水泥,預分解窯綜合能耗每噸水泥為107Kg標準煤外加120 KW·h電,考慮區域電網及水泥廠總降壓變電站共12%的損耗后,水泥廠用電煤耗每千瓦時(KW·h)為1.12×0.431=0.483Kg標準煤,每噸水泥綜合能耗相當于165Kg標準煤”。【5】
2.2. 《全國水泥窯純低溫余熱發電技術裝備國產化論文集》:“到2010年,如果40%的新型干法生產線采用余熱發電技術,(注現有700條,屆時280條),預測發電量84億 KW·h,電站自用率8%,供電量77億KW·h,火電供電煤耗380克/ KW·h,相當于300萬噸標準煤”。【6】
2.3. 《水泥工程:節能減排的途徑和潛力分析及相關政策介紹》:“2007年預計將投產50套左右純低溫余熱發電機組,“十一五”期間如能全部實施396條熟料生產線的余熱發電,按噸熟料平均38 KW·h估算,可節電155.8億KW·h,節約標煤5.9億噸[注:可能是590萬噸之誤]”。“例如:一條5000t/d熟料新型干法生產線通常配置9000KW純低溫余熱發電機組,按平均發電功率8500KW,年運轉7200h,則年發電量為6.12×107 KW·h,年節約標煤2.33萬噸(按電網平均煤耗380g標準煤/ KW·h計算)。”【7】
2.4. 《中國水泥雜志:論水泥工業能源消耗控制戰略》:“由于技術水平的不同, 水泥生產綜合電耗為92KW·h/t,有的則達到80KW·h的最佳水平。”“水泥生產電耗為二次能源消耗,因電能也是燃煤轉換的。按1KW·h電能需要0.4克標準煤計,國際先進水平生產綜合電耗為37千克標準煤,我國每噸水泥生產綜合電耗為44千克標準煤。”【8】
綜上所述說明:①電力折算標準煤系數在不同的時期取值有所差別,但隨著技術進步在降低。②水泥企業耗電與余熱發電的電力折算系數基本保持在相同的水平,目前取值在0.38~0.4千克范圍。③取值0.38千克與“十一五規劃”的供電標準煤耗2005年期的0.37千克較為接近。④在取值時最好考慮電廠供電標準煤指標(包括余熱發電)、電網和總降壓損耗等因素。⑤電力消耗和余熱發電電力折算標準煤系數雖然還沒有統一到一個數值,但差別還不大。由此產生一個問題,電力折算標準煤系數應怎樣取值才能對水泥工業計算標準煤耗的可比性和節電具有現實的指導意義。因此感到電力折算標準煤系數取值應反映一次能源煤的實際消耗水平,并且做到統一一致是很有必要的。
3.“十一五”規劃水泥綜合能耗指標與《水泥單位產品能源消耗限額》
當前,有關的政策法規如《水泥單位產品能源消耗限額》、《水泥工廠節能設計規范》中,在進行水泥綜合能耗的計算時,使用的電力折算標準煤系數是0.1229千克標準煤/KW·h,由此計算出的水泥單位能源消耗與“十一五”規劃指標列入表5進行比較。
表5 水泥單位產品能源消耗限額、“十一五”規劃指標、水泥工廠設計指標
表5數據表示出“十一五”規劃指標與“限額”、“設計指標”間存在差別。“十一五”規劃指標2005年為159千克標準煤,2010年為148千克標準煤,平均每年降低2.2千克標準煤,計算到2007年為154.6千克標準煤,與<1000T/D生產線的118千克標準煤比,相差36.6千克標準煤。目前,立窯等水泥與新型干法水泥的比例約為47:53,立窯熟料熱耗為160千克標準煤,新型干法熟料熱耗為115千克標準煤,水泥中熟料配比平均為75%,水泥生產電力消耗120 KW·h/噸,初步計算水泥綜合能耗為117.87千克標準煤(注:此處電力折算系數為0.1229千克標準煤/千瓦時),與154.6千克相比,差36.73千克。如電力折算標準煤系數采用0.370千克進行計算,目前水泥綜合能耗則為147.53千克標準煤/噸,與154.6千克比,僅相差7.07千克標準煤/噸,這反映出“十一五”規劃指標還是比較切合實際的。今后落后產能立窯生產線等將被逐步淘汰,由新型干法生產線替代,立窯等水泥與新型干法水泥的比例會下降,計算結果則隨之變化。
4. 電力折算標準煤系數取值統一才客觀
近期看到《中國水泥》刊登的的文章【9】講到了“水泥單位產品能源消耗計算方法”稱,“如果水泥生產企業采用窯頭冷卻機和窯尾廢氣進行余熱發電,應分別統計余熱電站總發電量及自用電量,按公式(2.5)計算余熱發電折算的單位熟料標準煤量。
ehe=0.404×(qhe-qo)/pCL (2.5)
式中:0.404—每千瓦時電力折合的標準煤量,單位為千克標準煤每千瓦時(KgCe/ KW·h)
qhe—統計期內余熱電站總發電量,單位為千瓦小時(KW·h)
qo—統計期內余熱電站自用電量,單位為千瓦小時(KW·h)”。
同一文章中還講到可比熟料綜合能耗計算方法和可比水泥綜合能耗的計算方法,現摘錄如下:
“2.5. 可比熟料綜合能耗計算方法
可比熟料綜合能耗按公式(2.7)計算
ECL=eKCL+0.1229×QKCL (2.7)
式中:ECL—可比熟料綜合能耗,單位為千克標準煤每噸(Kg/t)
0.1229—每千瓦時電力折合標準煤量,單位為千克標準煤每千瓦 小時(Kg/ KW·h)
eKCL、QKCL分別代表可比熟料綜合煤耗,單位為千克標準煤每噸(Kg/t)及可比熟料綜合電耗,單位為千瓦小時每噸 (KW·h/t)”。
“2.7 可比水泥綜合能耗的計算方法
可比水泥綜合能耗按公式(2.13)計算:
EKS= eKCL×q+eh+0.1229×QKS (2.13)
式中:EKS—可比水泥綜合能耗,單位為千克標準煤每噸(Kg/t)
q—統計期內水泥企業水泥中水泥熟料平均配比,%
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)”。
QKS代表水泥綜合電耗,單位為千瓦小時每噸(KW·h/t)。
在上述的(2.5)、(2.7)、(2.13)式中對每千瓦時電力折合的標準煤量分別取值為0.404和0.1229千克,很明顯,企業內部的余熱發電的電力折合標準煤量為國家電網供電的3.29倍。而在計算企業的水泥綜合能耗時,用于生產水泥的電力消耗在計算式中為正,而余熱發電的電力折為標準煤在能耗中扣除,同樣1 KW·h電力在計算水泥綜合能耗時,起到的作用卻不同。故此,在已建成投產或改造成功的帶有余熱發電的水泥企業,其能耗的下降幅度不但因有了余熱發電的節能效果,而且還因電力折算系數取值0.404千克標準煤使得節能效果更為明顯。由此建議在水泥行業中,電力折算標準煤系數統一采用“十一五”規劃指標0.370千克標準煤/千瓦時(Kg標準煤/KW·h),用於計算水泥企業的可比熟料綜合能耗和可比水泥綜合能耗。
5. 電力折算標準煤系數統一取值0.370 Kg標準煤/KW·h
根據以上的分析論述, 建議現階段電力折算標準煤系數統一取值0.370 Kg標準煤/KW·h,其優點是:
若采用0.370 Kg標準煤/KW·h,將水泥行業計算水泥綜合能耗統一到國家發改委“十一五規劃”的供電標準煤指標上。而這一指標將隨著電力技術進步逐步降低。為了實現“十一五”規劃2010年水泥綜合能耗148 Kg標準煤/t的指標,采用此值(0.370Kg)計算出的水泥綜合能耗與“十一五”規劃指標相比,對推動水泥企業的節電工作具有現實意義。
若采用0.370 Kg標準煤/KW·h,反映出目前我國電力行業的供電標準煤耗。水泥企業生產水泥消耗的電力是由一次能源煤轉換的,電力消耗折成的標準煤應是實際的,而不是理論的。因此,取值0.370Kg標準煤進行計算,對水泥生產企業的水泥綜合能耗的評價較為接近實際而合理。
若采用0.370 Kg標準煤/KW·h,對于水泥行業在統計比較水泥綜合能耗水平時,計算基準統一,計算出的結果便于分析比較,更具可比性。
懇請業內外有識之士給予指正,確定合理取值。
參考文獻
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