石灰單位產(chǎn)品可比綜合能耗評價的探討

董超，張亞華，賁道春,,，范玉，王復(fù)光

（1. 上海科泰檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，上海 201800；2. 江蘇鑒華質(zhì)量技術(shù)服務(wù)有限公司，江蘇 蘇州 215000；3.江蘇鵬飛集團(tuán)股份有限公司，江蘇 海安 226623）

0 引言

石灰煅燒的窯型較多，目前有回轉(zhuǎn)窯、雙膛豎窯、單膛豎窯、環(huán)形套筒窯和梁式窯等。 這些窯型所生產(chǎn)的石灰品位存在較大差異。 從經(jīng)濟(jì)效益角度，一般使用產(chǎn)品單位產(chǎn)值綜合能耗[1]進(jìn)行評價，GB/T 2589—2020《綜合能耗計(jì)算通則》中單位產(chǎn)品可比綜合能耗的定義為： 在同行業(yè)中實(shí)現(xiàn)相同產(chǎn)品的單位產(chǎn)品綜合能耗可比， 對影響產(chǎn)品能耗的各種因素加以修正所計(jì)算出來的單位產(chǎn)品綜合能耗[2]。“相同產(chǎn)品”指的是相同質(zhì)量的產(chǎn)品。 單位產(chǎn)品可比綜合能耗不但能比較同窯型的能耗水平， 還能比較不同窯型的能耗水平，有利于分清和淘汰落后產(chǎn)能。因此石灰行業(yè)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗研究具有十分重要的意義。

1 石灰質(zhì)量和能耗現(xiàn)狀

1.1 活性度

窯型決定了石灰活性度水平，各種窯型生產(chǎn)石灰的活性度從260 到360 不等，差異較大（表1）。

1.2 灼減

由于石灰石原材料、操作水平和窯型的特點(diǎn)不同，生產(chǎn)的石灰生過燒率不同，灼減不同（表1）。

1.3 單位產(chǎn)品燃料消耗

由于各種窯型余熱回收利用方法、熱效率和石灰煅燒質(zhì)量不同， 單位產(chǎn)品燃料消耗從140 kgce/t到170 kgce/t 不等（表1）。

表1 石灰煅燒裝備基本參數(shù)

2 單位產(chǎn)品可比綜合能耗的影響因素

2.1 約定比較基準(zhǔn)種類

單位產(chǎn)品可比綜合能耗比較的基準(zhǔn)與石灰質(zhì)量相關(guān)，自然環(huán)境因素應(yīng)取常規(guī)的參數(shù)。 在石灰質(zhì)量和環(huán)境條件約定參照值基礎(chǔ)上方可進(jìn)行單位產(chǎn)品可比綜合能耗計(jì)算的探討。

2.2 可消化率比較基準(zhǔn)

可消化率測算通常結(jié)合試樣中可消化的生石灰質(zhì)量和石灰殘?jiān)|(zhì)量檢測，實(shí)際上是產(chǎn)漿量檢測的另一表示方法?？上饰锢硪饬x為可產(chǎn)漿的生石灰在試樣中的占比，能夠準(zhǔn)確反映建筑材料等行業(yè)不需要以活性度作為質(zhì)量考核的石灰質(zhì)量,并能排除石灰殘?jiān)拇嬖趯杀染C合能耗評價的影響。

單位產(chǎn)量可比綜合能耗計(jì)算中可消化率以較高水平的95%作為基準(zhǔn)。 可消化率與質(zhì)量的數(shù)量呈比例函數(shù)關(guān)系，因此單位產(chǎn)量可比綜合能耗與可消化率可假定為等比關(guān)系。

2.3 活性度比較基準(zhǔn)

單位產(chǎn)量可比綜合能耗計(jì)算中活性度以較高水平的360 作為基準(zhǔn)。單位產(chǎn)量可比綜合能耗與活性度可參照GB 16780—2012 《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》[3]假定為指數(shù)函數(shù)關(guān)系。

2.4 環(huán)境大氣壓基準(zhǔn)

參照GB 16780—2012 《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》 以海平面環(huán)境大氣壓101 325 Pa 作為環(huán)境約定參照值。

3 單位產(chǎn)品可比綜合能耗的計(jì)算方法

3.1 計(jì)算原則

以可消化率95%、 活性度360 和海平面環(huán)境大氣壓101 325 Pa 作為約定參照值， 通過修正計(jì)算，得到可消化率和活性度兩種不同石灰質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗。

3.2 可消化率修正系數(shù)

3.2.1 可消化率

可消化率與試樣總質(zhì)量和試樣中石灰殘?jiān)|(zhì)量的關(guān)系如式（1）所示。

式中：Kx—可消化率，%；ma—試樣總質(zhì)量，g；mz—試樣中石灰殘?jiān)|(zhì)量，g。

3.2.2 修正系數(shù)

可消化率的修正系數(shù)如式（2）所示。

式中：x95—可消化率修正系數(shù)；0.95—基準(zhǔn)可消化率；K1—可消化率修正系數(shù)的修正指數(shù)，當(dāng)前條件下取1。

基于式（2）的不同可消化率的單位產(chǎn)量可比綜合能耗的修正系數(shù)速查見表2。

表2 可消化率修正系數(shù)速查

3.3 活性度修正系數(shù)

活性度修正系數(shù)如式（3）所示。

式中： x360—活性度修正系數(shù)；Va—活性度；360—基準(zhǔn)活性度。 k2—活性度修正系數(shù)的修正指數(shù)，當(dāng)前條件下取0.25。

基于式（3）的不同活性度的單位產(chǎn)量可比綜合能耗的修正系數(shù)速查見表3。

表3 活性度修正系數(shù)速查

3.4 海拔修正系數(shù)

和水泥企業(yè)單位產(chǎn)品可比綜合能耗計(jì)算方法一樣， 石灰企業(yè)所在地海拔高度超過1 000 m 時進(jìn)行海拔修正，海拔修正系數(shù)K 如式（4）所示。

式中：K—海拔修正系數(shù)；Ph—當(dāng)?shù)丨h(huán)境大氣壓，Pa；PO—海平面環(huán)境大氣壓，Pa。

3.5 單位產(chǎn)品可比綜合能耗計(jì)算

3.5.1 可消化率作為考核指標(biāo)

以可消化率作為石灰質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗計(jì)算如式（5）所示。

式中：Ekk—以可消化率作為石灰質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗，kgce/t；Eb—單位產(chǎn)量綜合能耗，kgce/t。

3.5.2 活性度作為考核指標(biāo)

以活性度作為石灰質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗計(jì)算如式（6）所示。

式中：Ehk—以活性度作為石灰質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗，kgce/t。

3.5.3 可消化率和活性度同時作為考核指標(biāo)

同時以可消化率和活性度作為石灰質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗計(jì)算如式（7）所示。

式中：Ekhk—同時以可消化率和活性度作為石灰質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗，kgce/t。

3.6 計(jì)算案例

3.6.1 計(jì)算案例參數(shù)

例一： 某回轉(zhuǎn)窯石灰煅燒生產(chǎn)線海拔高度為900 m，單位產(chǎn)品綜合能耗為170 kgce/t，石灰可消化率為97%，石灰活性度為410。

例二：某單膛豎窯煅燒石灰生產(chǎn)線海拔高度為900 m，單位產(chǎn)品綜合能耗為150 kgce/t，石灰可消化率為88%，石灰活性度為260。

3.6.2 計(jì)算分析

根據(jù)式（5）、（6）、（7）的不同質(zhì)量考核指標(biāo)對應(yīng)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗計(jì)算結(jié)果見表4。相同窯型不同質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗存在差異， 不同窯型相同質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗存在差異， 不同窯型不同質(zhì)量考核指標(biāo)的單位產(chǎn)品可比綜合能耗存在差異。 總之，石灰質(zhì)量指標(biāo)與單位產(chǎn)品可比綜合能耗呈反函數(shù)關(guān)系。

表4 計(jì)算例數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

兩條不同窯型的石灰煅燒生產(chǎn)線的單位產(chǎn)品綜合能耗雖然存在較大差異， 但由于石灰質(zhì)量存在較大差異， 因而單位產(chǎn)品可比綜合能耗應(yīng)出現(xiàn)較大的反差。 兩個計(jì)算例都說明單位產(chǎn)品可比綜合能耗的評價方法具有一定的合理性。

3.7 單位產(chǎn)品可比綜合能耗評價的重要性

建筑制品等行業(yè)所用石灰的主要質(zhì)量考核指標(biāo)為可消化率，冶金等行業(yè)所用石灰的主要質(zhì)量考核指標(biāo)為活性度。單位產(chǎn)品可比綜合能耗是基于同一產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（即相同產(chǎn)品）的評價機(jī)制，不能一概而論，應(yīng)區(qū)別對待。

相同窯型的單位產(chǎn)品可比綜合能耗的評價能夠體現(xiàn)操作水平高低和控制參數(shù)的合理性；不同窯型的單位產(chǎn)品可比綜合能耗的評價能夠體現(xiàn)裝備的先進(jìn)性。 通過橫向?qū)Ρ群涂v向?qū)Ρ?，產(chǎn)能的先進(jìn)性和資源合理化利用能夠得到充分體現(xiàn)。

4 結(jié)論

（1）在同一比較基準(zhǔn)上，通過對可消化率、活性度和海拔高度的修正，可以對各種窯型和各種規(guī)模的石灰煅燒生產(chǎn)線的石灰單位產(chǎn)量可比綜合能耗進(jìn)行評定。

（2）可根據(jù)石灰的用途，在同一比較基準(zhǔn)上，根據(jù)一個質(zhì)量考核指標(biāo)或多個質(zhì)量考核指標(biāo)進(jìn)行石灰煅燒生產(chǎn)線的石灰單位產(chǎn)量可比綜合能耗進(jìn)行評定。

（3）準(zhǔn)確評價石灰單位產(chǎn)品可比綜合能耗能為淘汰石灰行業(yè)落后產(chǎn)能提供依據(jù)。