水泥取材于石灰石，經(jīng)加工煉制成廣泛使用的建筑材料用于城市建設(shè)。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，水泥行業(yè)因高耗能和粉塵污染而被詬病，節(jié)能減排已成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心主題，且看西門子如何助力華潤水泥將該主題付諸實(shí)施。
將顆粒狀的石灰石送入原料磨，加入粘土質(zhì)原料、以及少量的校正原料磨成成分合適、質(zhì)量均勻的生料;生料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的熟料;熟料加入適量石膏，視不同的品種還會加入一定量的混合材，共同進(jìn)入水泥磨磨細(xì)，制成可供建筑使用的水泥。這一歷程即水泥生產(chǎn)的“兩磨一燒”過程，也是華潤水泥旗下水泥企業(yè)的主要生產(chǎn)流程。
華潤水泥屬國家重點(diǎn)支持的大型水泥企業(yè)集團(tuán)之一，是華南地區(qū)最具競爭力的水泥和商品混凝土供應(yīng)商，在中國水泥行業(yè)中具有重要地位，其業(yè)務(wù)區(qū)域分布于廣東、廣西、福建、海南、山西、云南、貴州、內(nèi)蒙古及港澳等地。近年來，華潤水泥攜手西門子，將西門子“管理節(jié)能+工藝節(jié)能+ 設(shè)備節(jié)能”的綜合節(jié)能理念貫穿于水泥生產(chǎn)中，廣泛采用能源管理系統(tǒng)、DCS、高低壓變頻器、電機(jī)和齒輪箱減速機(jī)等西門子產(chǎn)品和解決方案，實(shí)現(xiàn)了立磨循環(huán)風(fēng)機(jī)、窯頭窯尾排風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備的節(jié)能，不斷為水泥生產(chǎn)過程的能耗“減負(fù)”，將水泥行業(yè)的節(jié)能減排綠色夢想帶進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
在橫跨廣西、廣東兩省的西江流域，華潤水泥旗下的封開、平南和貴港等生產(chǎn)基地中就演繹了華潤水泥與西門子共創(chuàng)節(jié)能佳績的故事。
為原料運(yùn)輸搭建一座高架橋
水泥原料中約80%的成分是石灰石，分布于石灰?guī)r礦豐富的山區(qū)。華潤水泥(封開)有限公司的石灰石礦場位于距離生產(chǎn)基地63公里的山區(qū)，若使用汽車運(yùn)輸原料，其成本約為11.3萬元/天，這將帶來巨大的運(yùn)輸及能耗成本。
經(jīng)過周密規(guī)劃，華潤封開水泥在石灰石礦場和生產(chǎn)基地之間建設(shè)了一條運(yùn)輸皮帶廊，橫臥在封開的崇山峻嶺中，好像一座架在群山之間的藍(lán)橋，又像一掛瀑布，渾然天成。皮帶廊全程規(guī)劃為52公里(一期40公里已建成運(yùn)行)，相當(dāng)于北京三環(huán)路的全長，通過衛(wèi)星也清晰可見，堪稱水泥行業(yè)世界之最。皮帶廊為全密封雙線設(shè)計(jì)，單條皮帶運(yùn)力為2500 t/h，年運(yùn)輸能力達(dá)到1000萬噸，兩條皮帶可完全6條5000t/d生產(chǎn)線的需求。
要讓40公里的皮帶廊帶著5000多噸的物料運(yùn)轉(zhuǎn)起來，需控制不同節(jié)點(diǎn)的電機(jī)同步運(yùn)行。為了保障穩(wěn)定運(yùn)輸，皮帶廊被分為3大段，均采用Simatic PCS 7控制系統(tǒng)，皮帶上不同節(jié)點(diǎn)裝有張力傳感器，控制系統(tǒng)根據(jù)張力反饋，通過變頻器調(diào)節(jié)整各部分電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以讓皮帶在15分鐘內(nèi)快速啟動。皮帶廊平穩(wěn)運(yùn)行后最大速度可達(dá)4.95m/s，石灰石從礦場運(yùn)輸?shù)綇S區(qū)只需短短兩個小時(shí)。在西門子技術(shù)的協(xié)助下，皮帶廊低成本高效運(yùn)轉(zhuǎn)，與汽車運(yùn)輸相比，每年節(jié)約費(fèi)用1.79億元，節(jié)約燃油1.4萬噸，減排二氧化碳4.2萬噸，成為華潤封開水泥的驕傲。
高壓變頻讓風(fēng)機(jī)輕松變速
為了防止污染，“兩磨一燒”的過程是在相對封閉的空間里進(jìn)行的，生產(chǎn)效果極大依賴于高壓風(fēng)機(jī)的協(xié)助：從生料的攪拌、選取，到水泥窯中的煅燒、煤粉的添加，以及后期產(chǎn)品輸送，都離不開風(fēng)機(jī)的作用。
圖：西門子PCS7 應(yīng)用于在華潤封開水泥
敏銳的華潤人在這里找到了節(jié)能空間。水泥生產(chǎn)隨著工況和產(chǎn)量的不同需要進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，若沒有變頻器，電機(jī)只能全速運(yùn)行，勢必造成資源浪費(fèi)。西門子的工程師們熟知水泥的生產(chǎn)工藝，為華潤封開水泥20臺需要調(diào)速的風(fēng)機(jī)全部配備了羅賓康高壓變頻器，使其可按照工藝要求靈活調(diào)節(jié)風(fēng)量，杜絕了能源浪費(fèi)。
圖：西門子羅賓康變頻器應(yīng)用于華潤封開水泥
華潤封開水泥電氣主管蘭留陽見證了公司使用的自動化技術(shù)不斷革新的歷程。談到使用變頻器前后的變化，蘭工豎起拇指：“變頻器讓風(fēng)機(jī)開停機(jī)更平穩(wěn)，對電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊小，為公司的節(jié)能減排帶來了巨大收益。僅2012年的4臺循環(huán)風(fēng)機(jī)變頻改造，節(jié)能率就達(dá)到22%，每年節(jié)省電費(fèi) 1000多萬元。”
余熱發(fā)電帶來可觀效益
水泥生產(chǎn)的成本中煤的消耗占60%，主要用于煅燒過程，在這其中產(chǎn)生了大量的熱能，華潤人自然也不會輕易讓這些熱能白白流失。為了挖掘更多的節(jié)能空間，2007年華潤平南水泥采用西門子Simatic PCS 7為控制“大腦”，建設(shè)了一套余熱發(fā)電系統(tǒng)。
該余熱發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)容量達(dá)9MW，建成后發(fā)電量占該熟料水泥生產(chǎn)線總用電量的1/3，年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3萬多噸，減排二氧化碳約5萬噸以上，并能回收和循環(huán)利用水泥窯廢氣，提高水泥生產(chǎn)線的整體資源利用水平。在平南余熱發(fā)電項(xiàng)目帶動下，華潤水泥不斷優(yōu)化余熱發(fā)電技術(shù)，在此基礎(chǔ)上形成了自主創(chuàng)新的技術(shù)并領(lǐng)先同行。
透明用能成就節(jié)約先鋒
在節(jié)能意識驅(qū)動下，華潤水泥將節(jié)能領(lǐng)域從技術(shù)層面拓展到管理方式的創(chuàng)新上。當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)各部分能耗都需要用人工抄表的方式記錄，再換算成單位產(chǎn)品的能耗。這種方式效率低、誤差大，且結(jié)果滯后，難以實(shí)時(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測并隨時(shí)調(diào)整生產(chǎn)方式，是華潤水泥人夢寐以求的事情。
西門子Simatic B.Data能源管理系統(tǒng)給出了整體的解決方案。 Simatic B.Data不僅能做到實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)各部分的用電量，還具備能效分析、耗能預(yù)測、潛在節(jié)能點(diǎn)查找等功能，并可將監(jiān)控分析結(jié)果用簡單易懂的圖表直觀顯示在屏幕上。華潤水泥是國內(nèi)第一家采用西門子SIMATIC B.Data能源管理系統(tǒng)的水泥行業(yè)用戶。2012年華潤水泥和西門子合作的我國水泥行業(yè)第一套Simatic B.Data能源管理系統(tǒng)落戶華潤水泥(貴港)有限公司，公司助理總經(jīng)理唐第天說：“Simatic B.Data系統(tǒng)讓我們對能源的使用有了更直觀的了解，對工藝調(diào)整有很大幫助，是節(jié)能的有力工具。”
華潤水泥堅(jiān)持用節(jié)能實(shí)踐改變?nèi)藗兊钠姡汗?jié)能是種態(tài)度，需要細(xì)致入微的觀察和改進(jìn)，關(guān)鍵在于企業(yè)有沒有這種意識。華潤水泥鼓勵每個員工通過自己的智慧，從微小的改變做起，為公司節(jié)能做努力。
借助西門子的解決方案，華潤水泥改變了水泥生產(chǎn)企業(yè)高耗能、高污染的形象。在國家大力推進(jìn)水泥行業(yè)節(jié)能增效背景下，華潤水泥與西門子將繼續(xù)攜手，利用西門子百年技術(shù)所積淀的成果，以綜合節(jié)能理念持續(xù)引領(lǐng)水泥行業(yè)“減負(fù)”之路。