石灰单位产品可比综合能耗评价的探讨

董超，张亚华，贲道春,,，范玉，王复光

（1. 上海科泰检测技术服务有限公司，上海 201800；2. 江苏鉴华质量技术服务有限公司，江苏 苏州 215000；3.江苏鹏飞集团股份有限公司，江苏 海安 226623）

0 引言

石灰煅烧的窑型较多，目前有回转窑、双膛竖窑、单膛竖窑、环形套筒窑和梁式窑等。 这些窑型所生产的石灰品位存在较大差异。 从经济效益角度，一般使用产品单位产值综合能耗[1]进行评价，GB/T 2589—2020《综合能耗计算通则》中单位产品可比综合能耗的定义为： 在同行业中实现相同产品的单位产品综合能耗可比， 对影响产品能耗的各种因素加以修正所计算出来的单位产品综合能耗[2]。“相同产品”指的是相同质量的产品。 单位产品可比综合能耗不但能比较同窑型的能耗水平， 还能比较不同窑型的能耗水平，有利于分清和淘汰落后产能。因此石灰行业的单位产品可比综合能耗研究具有十分重要的意义。

1 石灰质量和能耗现状

1.1 活性度

窑型决定了石灰活性度水平，各种窑型生产石灰的活性度从260 到360 不等，差异较大（表1）。

1.2 灼减

由于石灰石原材料、操作水平和窑型的特点不同，生产的石灰生过烧率不同，灼减不同（表1）。

1.3 单位产品燃料消耗

由于各种窑型余热回收利用方法、热效率和石灰煅烧质量不同， 单位产品燃料消耗从140 kgce/t到170 kgce/t 不等（表1）。

表1 石灰煅烧装备基本参数

2 单位产品可比综合能耗的影响因素

2.1 约定比较基准种类

单位产品可比综合能耗比较的基准与石灰质量相关，自然环境因素应取常规的参数。 在石灰质量和环境条件约定参照值基础上方可进行单位产品可比综合能耗计算的探讨。

2.2 可消化率比较基准

可消化率测算通常结合试样中可消化的生石灰质量和石灰残渣质量检测，实际上是产浆量检测的另一表示方法。可消化率物理意义为可产浆的生石灰在试样中的占比，能够准确反映建筑材料等行业不需要以活性度作为质量考核的石灰质量,并能排除石灰残渣的存在对可比综合能耗评价的影响。

单位产量可比综合能耗计算中可消化率以较高水平的95%作为基准。 可消化率与质量的数量呈比例函数关系，因此单位产量可比综合能耗与可消化率可假定为等比关系。

2.3 活性度比较基准

单位产量可比综合能耗计算中活性度以较高水平的360 作为基准。单位产量可比综合能耗与活性度可参照GB 16780—2012 《水泥单位产品能源消耗限额》[3]假定为指数函数关系。

2.4 环境大气压基准

参照GB 16780—2012 《水泥单位产品能源消耗限额》 以海平面环境大气压101 325 Pa 作为环境约定参照值。

3 单位产品可比综合能耗的计算方法

3.1 计算原则

以可消化率95%、 活性度360 和海平面环境大气压101 325 Pa 作为约定参照值， 通过修正计算，得到可消化率和活性度两种不同石灰质量考核指标的单位产品可比综合能耗。

3.2 可消化率修正系数

3.2.1 可消化率

可消化率与试样总质量和试样中石灰残渣质量的关系如式（1）所示。

式中：Kx—可消化率，%；ma—试样总质量，g；mz—试样中石灰残渣质量，g。

3.2.2 修正系数

可消化率的修正系数如式（2）所示。

式中：x95—可消化率修正系数；0.95—基准可消化率；K1—可消化率修正系数的修正指数，当前条件下取1。

基于式（2）的不同可消化率的单位产量可比综合能耗的修正系数速查见表2。

表2 可消化率修正系数速查

3.3 活性度修正系数

活性度修正系数如式（3）所示。

式中： x360—活性度修正系数；Va—活性度；360—基准活性度。 k2—活性度修正系数的修正指数，当前条件下取0.25。

基于式（3）的不同活性度的单位产量可比综合能耗的修正系数速查见表3。

表3 活性度修正系数速查

3.4 海拔修正系数

和水泥企业单位产品可比综合能耗计算方法一样， 石灰企业所在地海拔高度超过1 000 m 时进行海拔修正，海拔修正系数K 如式（4）所示。

式中：K—海拔修正系数；Ph—当地环境大气压，Pa；PO—海平面环境大气压，Pa。

3.5 单位产品可比综合能耗计算

3.5.1 可消化率作为考核指标

以可消化率作为石灰质量考核指标的单位产品可比综合能耗计算如式（5）所示。

式中：Ekk—以可消化率作为石灰质量考核指标的单位产品可比综合能耗，kgce/t；Eb—单位产量综合能耗，kgce/t。

3.5.2 活性度作为考核指标

以活性度作为石灰质量考核指标的单位产品可比综合能耗计算如式（6）所示。

式中：Ehk—以活性度作为石灰质量考核指标的单位产品可比综合能耗，kgce/t。

3.5.3 可消化率和活性度同时作为考核指标

同时以可消化率和活性度作为石灰质量考核指标的单位产品可比综合能耗计算如式（7）所示。

式中：Ekhk—同时以可消化率和活性度作为石灰质量考核指标的单位产品可比综合能耗，kgce/t。

3.6 计算案例

3.6.1 计算案例参数

例一： 某回转窑石灰煅烧生产线海拔高度为900 m，单位产品综合能耗为170 kgce/t，石灰可消化率为97%，石灰活性度为410。

例二：某单膛竖窑煅烧石灰生产线海拔高度为900 m，单位产品综合能耗为150 kgce/t，石灰可消化率为88%，石灰活性度为260。

3.6.2 计算分析

根据式（5）、（6）、（7）的不同质量考核指标对应的单位产品可比综合能耗计算结果见表4。相同窑型不同质量考核指标的单位产品可比综合能耗存在差异， 不同窑型相同质量考核指标的单位产品可比综合能耗存在差异， 不同窑型不同质量考核指标的单位产品可比综合能耗存在差异。 总之，石灰质量指标与单位产品可比综合能耗呈反函数关系。

表4 计算例数据统计分析

两条不同窑型的石灰煅烧生产线的单位产品综合能耗虽然存在较大差异， 但由于石灰质量存在较大差异， 因而单位产品可比综合能耗应出现较大的反差。 两个计算例都说明单位产品可比综合能耗的评价方法具有一定的合理性。

3.7 单位产品可比综合能耗评价的重要性

建筑制品等行业所用石灰的主要质量考核指标为可消化率，冶金等行业所用石灰的主要质量考核指标为活性度。单位产品可比综合能耗是基于同一产品质量指标（即相同产品）的评价机制，不能一概而论，应区别对待。

相同窑型的单位产品可比综合能耗的评价能够体现操作水平高低和控制参数的合理性；不同窑型的单位产品可比综合能耗的评价能够体现装备的先进性。 通过横向对比和纵向对比，产能的先进性和资源合理化利用能够得到充分体现。

4 结论

（1）在同一比较基准上，通过对可消化率、活性度和海拔高度的修正，可以对各种窑型和各种规模的石灰煅烧生产线的石灰单位产量可比综合能耗进行评定。

（2）可根据石灰的用途，在同一比较基准上，根据一个质量考核指标或多个质量考核指标进行石灰煅烧生产线的石灰单位产量可比综合能耗进行评定。

（3）准确评价石灰单位产品可比综合能耗能为淘汰石灰行业落后产能提供依据。