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1、第三章 建材（筑）行业案例24.建材企业能效管理系统建材企业能效管理系统建材企业能效管理系统建材企业能效管理系统 水泥行业清洁生产关键共性技 术案例技术来源：技术来源：中国建筑材料工业规划研究院 北京贝之瑞系统控制技术有限公司技术示范承担单位技术示范承担单位: : 北京水泥厂有限责任公司项目背景项目背景水泥生产 企业数量 （家）水泥产能 （亿吨）水泥产量 （亿吨）新型干法 生产线数 量（条）标准煤消 耗量 （亿吨） 349230.722.116371.76 能效分析缺乏可靠依据 非正常启停机操作 设备处于非满负荷运行状态 设备空开情况 设备之间的非匹配运行存在问题能效管理系统 在线监测 能效对
2、标 统计分析 专家系统水泥能效管理系统水泥能效管理系统基本原理：基本原理：能效管理系统是一种管理理念和管理体系， 以降低能源消耗、提高能源利用效率为目的，利用系 统的思想和过程方法，结合管理流程、生产组织、工 艺调整，对能源生产、输配、消耗等环节实施集中化、 扁平化、全局化管理。水泥能效管理系统水泥能效管理系统技术创新点技术创新点本系统具有强大的对水泥生产过程中出 现 的能耗超标问题的分析诊断功能。在可视化 界面引导下将超标能耗数据分解到工序、生 产环节和大型能耗设备的能效指标上，通过 逐级查找确定发生耗能问题的具体环节及产 生原因提供技术手段。能够及时对所有用能设备的能耗数据自动 生成报表能
3、够深入对各个用能单元进行能效考核 实现生产能耗在线监测和及时报警能够对所有数据进行查询并分析其能耗增 减原因从能源管理向能效管理的提升示范工程项目简介示范工程项目简介北京水泥厂有限责任公司 作为金隅集团水泥板块的主要企业之 一，拥有国内首套自主研发、具有自 主知识产权的依托水泥窑处置工业废 弃物的环保示范线，年产水泥200万 吨，年可处置城市废弃物10万吨，承 担着节能减排和资源综合利用的重要 使命。公司于2012年10月开始建设能 效管理系统。示范工程项目简介示范工程项目简介能源管理中心的在线监测、报警功能能源管理中心的在线监测、报警功能：对生产过程中对生产过程中 实时能耗和能效数据进行在线
4、监测，并具备越限报警实时能耗和能效数据进行在线监测，并具备越限报警示范工程项目简介示范工程项目简介能源管理中心的在线监测、报警功能能源管理中心的在线监测、报警功能对公司高低压供用电网络主、次干线的用 电参数进行在线监测，并可实现对参数超 标和异常情况的报警。示范工程项目简介示范工程项目简介能源管理中心的在线监测、报警功能能源管理中心的在线监测、报警功能对主要设备和变压器运行情况进行监测， 计算主要设备和变压器是否处于经济运行 状态，并对设备的空载、轻载、故障、非 正常启停等异常情况进行报警和记录示范工程项目简介示范工程项目简介能源管理中心的考核功能能源管理中心的考核功能此项功能的宗旨就是建立完
5、善的“企业- 车间-工段-班组-岗位”五级能效考核管 理体系。示范工程项目简介示范工程项目简介能源管理中心的考核功能能源管理中心的考核功能示范工程项目简介示范工程项目简介能源管理中心的统计报表功能能源管理中心的统计报表功能示范工程项目简介示范工程项目简介实时及历史数据对比分析功能实时及历史数据对比分析功能示范工程项目简介示范工程项目简介实时及历史数据对比分析功能实时及历史数据对比分析功能项目效益项目效益经济效益经济效益：从项目开始实施后2013年四季度数据对比看，项目实施后水泥综合能耗可实现综合能耗节约5-10%。行业推广分析行业推广分析水泥水泥 行业行业目前已经投产的水泥企业：需完成节能减排
6、指标新建水泥企业：国标对能耗限额要求很高项目总投资234万元全投资财务内部收益率为130.15%(所得税后)投资回收期（所得税后）1.07为年投资利润率141.39%国家政策的支持： “十二五”节能减排综合性工作方案市场前景广阔：截止2012年底，全国水泥生产企业已达3492家，其中新型干法水泥生产线1637条节能减排的现实需要企业生存及可持续发展的需要行业协会支持：该技术得到中国建材联合会的大力支持、推广技术使用范围技术使用范围技术投资分析技术投资分析推广情况分析推广情况分析案例25.水泥窑降低氮氧化物技术水泥窑降低氮氧化物技术水泥窑降低氮氧化物技术水泥窑降低氮氧化物技术 水泥行业清洁生产关
7、键共性技术案例水泥行业清洁生产关键共性技术案例技术来源技术来源: :中国中材国际工程股份有限公司中国中材国际工程股份有限公司技术示范承担单位技术示范承担单位: :中国中材国际工程股份有限公司中国中材国际工程股份有限公司氮氧化物排放影响大气质量，是水泥工业可持续发展 的制约因素之一 ，亟待建立引导行业的清洁生产标准化 技术。水泥工业的氮氧化物排放量达到全国的10%。水泥工 业已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放 大户。我国已经是世界上氮氧化物（NOx）排放量最大的国 家。目前，由于我国大气中NOx造成的酸雨、海洋的富营 养化等危害相当严重。我公司对国内多 家企业预分解窑生 产线进行测
8、试，平 均排放水平880 mg/m3 (未脱硝时)。20氮氧化物排放的国家政策、标准 氮氧化物排放量已被国家列入“十二五”规划的控制性 目标，要求 2015 年氮氧化物排放总量比 2010 年下降 10。 工业和信息化部发布的水泥行业准入条件（工原 2010第127号文件）中也提到，“对水泥行业大气污染 物实行总量控制，新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目 须配置脱除NOx效率不低于60%的烟气脱硝装置”。 工业和信息化部发布的关于水泥工业节能减排的指导 意见（工信部节2010582号）要求在“十二五”期 间水泥工业氮氧化物在2009年基础上降低25%。 GB50259-2008水泥厂设计规范规
9、定，水泥厂焚烧废 弃物NOx排放量应小于500mg/m3 。 GB4915-2013水泥工业大气污染物排放标准，水泥窑 NOx排放量应小于320/400 mg/m3 (按照重点地区和非 重点地区划分)。氮氧化物排放的地方政策、标准（以北京为例） DB11/501-2007 大气污染物综合排放标准（北 京市环境保护局、北京市质量技术监督局发布），水泥窑 NOx排放量应小于200 mg/m3 DB11/-201 水泥工业大气污染物排放 标准（北京市环境保护局、北京市质量技术监督局征求 意见稿，2013年发布），水泥窑NOx排放量应小于 500/200 mg/m3 (2014年12月31日前执行50
10、0，后执 行200) 北京市发展和改革委员会 北京市财政局 北京市环保局 关于二氧化硫等四种污染物排污收费标准有关问题的通知 （京发改20132657号）：氮氧化物排污收费标准调整为 每公斤10元，根据污染物排放情况同时实施阶梯式差别化 排污收费政策。水泥窑在正常生产过程中释放出来的氮氧化物主要是在回转窑水泥窑在正常生产过程中释放出来的氮氧化物主要是在回转窑 内形成的热力氮氧化物和在分解炉内形成的燃料氮氧化物。内形成的热力氮氧化物和在分解炉内形成的燃料氮氧化物。本技术水泥窑降低氮氧化物排放的方法是：低本技术水泥窑降低氮氧化物排放的方法是：低NOx燃烧燃烧 器，低氮氧化物分解炉，可燃废弃物等生物
11、质燃料作为脱硝器，低氮氧化物分解炉，可燃废弃物等生物质燃料作为脱硝 燃料，选择性非催化还原技术。燃料，选择性非催化还原技术。将分解炉内燃烧所需的空气量分成两 级送入，使第一级燃烧区内过量空气系 数小于1，燃料先在缺氧的条件下燃烧， 燃烧生成的一氧化碳与氮氧化物进行还 原反应，以及燃料氮分解成中间产物(如 NH、CN、HCN和NHx等)相互作用或与 氮氧化物还原分解，抑制燃料氮氧化物 的生成。1 1、开发 出适应 于不同 煤种， 特别是 无烟煤 的三次 风分级 燃烧工 艺技术 和低 NOx分 解炉， 分级燃 烧脱硝 效率稳 定在 30%以 上。为解决我国烧无烟煤水泥窑降低氮为解决我国烧无烟煤水泥
12、窑降低氮 氧化物排放开发了新的技术路线。氧化物排放开发了新的技术路线。本技术原理本技术原理技技术术创创 新新点点窑尾 烟气1=1.2煤生 料三次风23选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，以下简写为SNCR）技术属于烟 气脱硝技术，是将氨水或尿素等氨基物质在 一定的条件下与烟气混合，在不使用催化剂 的情况下将氮氧化物还原成为无毒的氮气和 水，氨水还原氮氧化物总的化学反应为： 4 NH3+ 4 NO+ O2 4 N 2+ 6 H2O 4 NH3 + 2 NO+ O2 3 N 2+ 6 H2O 2、开发出 适应于预分 解水泥窑的 选择性非催 化还原技
13、术， 利用氨水、 尿素等作为 还原剂，在 不影响水泥 窑系统正常 生产运行的 前提下，系 统脱硝效率 达到 6080%， 系统可连续 稳定运行为解决国内水泥窑到达新的氮氧化为解决国内水泥窑到达新的氮氧化 物排标准提供有效的技术支撑。物排标准提供有效的技术支撑。本技术原理本技术原理技技术术创创 新新点点24含氨基替代燃料可以作为水泥窑系统的 替代燃料使用，还可以实现降低氮氧化 物排放的效果。含氨基替代燃料与煤粉 相比，基本以挥发份为主，挥发份占可 燃物比例可达到90%以上，且其中含有 大量的氨（胺）基物质。其在燃烧过程 中容易释放出大量的NHi等基团，还原性 的NHi等基团可以与NO发生如下反应
14、： NHi + NO H2O + N23 3、结 合采用 污泥、 可燃废 弃物等 生物质 燃料作 为脱硝 燃料， 可进一 步提高 脱硝效 率，显 著降低 水泥窑 NOx减 排的运 行成本与废弃物处置技术相结合，可以大与废弃物处置技术相结合，可以大 大降低脱硝系统的运行成本。大降低脱硝系统的运行成本。本技术原理本技术原理技技术术创创 新新点点25关键设备创新突破2：低NOx煤粉燃烧器采用现代最新燃烧技术的大速差和强旋流理论，提高 一次风的动量。 通道风速较高，燃烧器的推力达1500 m/s以上。可满足各种燃料的充分燃尽，对提高劣质煤的利用十 分有利。 低的一次风风量对降低热力型氮氧化物的形成极为
15、有 利。关键设备创新突破1： 低氮氧化物分解炉增加C4下料分料，便于控制分解炉各部位温度。设置三次风上行管道，保证分解炉下部柱体处在还原性气氛。三次风管增加阀门，协调三次风左右进分解炉管道和上行管道以及回转窑内的风的平衡。示范工程介绍示范工程介绍示范工程为烧100%无烟煤的5000t/d熟料生产线，在 采用本技术后氮氧化物排放浓度降低至200mg/m3以下，氮 氧化物日排放量可降低5.7吨，年排放量可降低1700吨。折合废气总管氮氧化物浓度 554mg/m3采用三次风分级燃烧后采用三次风分级燃烧+选择性非催化还原技术后在采用分级燃烧和SNCR的组合技术后， 氮氧化物排放浓度可连续稳定降低到 2
16、00mg/m3以下。选择 性非 催化 还原 系统脱脱硝硝对对水水泥泥 生生产产的的影影响响（本底数据/脱硝时数据）平均值最大值最小值标准偏 差单位喂料量343.3/342. 4360/350330/3257.1/6.1t/h窑头喂煤量9.9/10.110.7/119.5/9.80.3/0.3t/h窑尾喂煤量24.2/22.725.7/2522.3/21. 21.0/1.3t/h分解炉出口温度941.5/955. 1969/968916/93417.2/7.8ID风机电流平均值99.7/99.4101/10097/990.8/0.5A熟料f-CaO1.3/1.41.7/20.8/0.90.8/0.9熟料3d强度33.2/34.236.1/36. 231.7/30. 41.5/1.6MPa清理结皮频次4440次/班废气总管气体温度344/343348/345335/3370.5/
