董超,張亞華,賁道春,,,范玉,王復(fù)光
(1. 上??铺z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)
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。
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)。
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)。
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)
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)品可比綜合能耗計算的探討。
可消化率測算通常結(jié)合試樣中可消化的生石灰質(zhì)量和石灰殘渣質(zhì)量檢測,實(shí)際上是產(chǎn)漿量檢測的另一表示方法。可消化率物理意義為可產(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,并能排除石灰殘渣的存在對可比綜合能耗評價的影響。
單位產(chǎn)量可比綜合能耗計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。
單位產(chǎn)量可比綜合能耗計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。
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。
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。
3.2.1 可消化率
可消化率與試樣總質(zhì)量和試樣中石灰殘渣質(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—試樣中石灰殘渣質(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
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
和水泥企業(yè)單位產(chǎn)品可比綜合能耗計算方法一樣, 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。
3.5.1 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。
3.6.1 計算案例參數(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 計算例數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
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。
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)。
(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)。