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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——水泥行业清洁生产关键共性技术案例技术来源：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:北京水泥厂有限责任公司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标统计分析专家系统水泥能效管理系统基本原理：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。示范工程项目简介能源管理中心的在线监测、报警功能：对生产过程中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能源管理中心的考核功能此项功能的宗旨就是建立完善的“企业-车间-工段-班组-岗位”五级能效考核管理体系。示范工程项目简介能源管理中心的考核功能示范工程项目简介能源管理中心的统计报表功能示范工程项目简介实时及历史数据对比分析功能示范工程项目简介实时及历史数据对比分析功能项目效益经济效益：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%。行业推广分析水泥行业•目前已经投产的水泥企业：需完成节能减排指标•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投资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——水泥行业清洁生产关键共性技术案例技术来源:中国中材国际工程股份有限公司技术示范承担单位: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试，平均排放水平~880mg/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［2010］582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320/400mg/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200mg/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500/200mg/m3(2014年12月31日前执行500，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[2013]2657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NOx燃烧器，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。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、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氧化物排放开发了新的技术路线。本技术原理技术创新点窑尾烟气α1α=~1.2煤生料三次风23选择性非催化还原（SelectiveNon-CatalyticReduction，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：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O4NH3+2NO+O2→3N2+6H2O2、开发出适应于预分解水泥窑的选择性非催化还原技术，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60~80%，系统可连续稳定运行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。本技术原理技术创新点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：NHi+NO→H2O+N23、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，可以大大降低脱硝系统的运行成本。本技术原理技术创新点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1500m/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200mg/m3以下。选择性非催化还原系统脱硝对水泥生产的影响（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941.5/955.1969/968916/93417.2/7.8℃ID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344/343348/345335/3370.5/0.4℃先进性应用本技术的一些项目的氮氧化物排放浓度与国外水泥行业的相关工程建设情况相比较，本项目在脱硝效率、脱硝成本（氨水耗量）等指标方面具有明显的优势。应用本技术的中材湘潭水泥有限责任公司系统最低氮氧化物浓度可降低到~100mg/m3；在运行成本方面，采用技术组合后减少1kg氮氧化物排放仅消耗氨水~1.3kg，大大低于国外技术的2.4-2.7kg的水平。29截止2013年底，我公司利用本技术承建了全国约有200条水泥窑的这些水泥窑在2014年将减少氮氧化物排放约24万吨，我国氮氧化物的排放总量将下降1%。我公司应用本技术对新型干法水泥窑进行降低氮氧化物排放技术改造，项目总投资约200-500万元。水泥企业应用本技术进行改造，可比同类技术降低运行成本20-50%，一条5000t/d的熟料生产线年可节约脱硝系统运行成本75-150万元。应用本技术对新型干法水泥窑进行降低氮氧化物排放技术改造，项目总投资约200-500万元。我公司2011年起至2013年为止，进行水泥窑脱硝技术改造累计实现合同额约4亿元。推广分析技术投资分析效益分析案例26.木耳菌渣代替部分燃料在干法窑上的应用研究木耳菌渣代替部分燃料在干法窑上的应用研究一、案例概述技术来源：四川利森建材集团有限公司技术示范承担单位：四川利森建材集团有限公司主要研究人员：何洋潘伟东32项目所属技术领域:环境和制造业，研究固废处理与综合利用技术，利用农业废弃物替代部分燃料生产绿色建材。项目所在地:四川省德阳什邡市种植木耳已有30年的历史，规模从开始的2000余袋发展至今有近2亿袋（含菇类）的产量。每年产生菌渣量达20万吨，若处置不当将极大的危害当地环境，影响人们的健康。项目概况：本项目为了解决木耳菌渣的氯碱化合物对水泥窑结皮堵塞影响，开发了一种全新的水泥窑炉处置飞灰高温脱氯脱硫关键技术及氯离子有害组分捕集、分离技术，使新型干法窑2500t/d的生产线能够较大规模的处置木耳菌渣（年处置量最高可达20万吨）、秸杆等农业废弃物，达到适用量产阶段。该技术“用有机垃圾替代部分燃料生产水泥工艺”已经申请国家发明专利。•四川利森建材集团有限公司2500t/d生产线