狄东仁，刘宇，李晋梅

水泥是国民经济基本建设重要的基础原材料，其工业耗能约占我国工业能耗的4%左右。随着国民经济转向内涵式集约方向发展，资源、能源、环境要素已成为水泥行业发展的主要制约因素。“十三五”规划期间，国家先后发布了《“十三五”节能减排综合工作方案》、《工业绿色发展规划（2016-2020年）》、《绿色制造工程实施指南（2016-2020年）》，到2020年能源消费总量控制在50亿吨标准煤以内，工业能源利用效率和清洁化水平显著提高，规模以上工业企业单位增加值能耗比2015年降低18%以上；电力、钢铁、有色、建材、石油石化、化工等重点耗能行业能源利用效率达到或接近世界先进水平。“十四五”规划纲要设定了“到2025年，单位GDP能耗下降13.5%”的目标，这些都对水泥行业的节能降耗提出了更高的要求。

单位产品能源消耗限额节能标准作为国家节能制度的基础，是提升经济质量效益、推动绿色低碳循环发展、建设生态文明的重要手段。2008年，GB 16780《水泥单位产品能源消耗限额》标准作为第一批高耗能产品限额标准发布，并在2012年修订，促进了水泥工业的产业结构调整和节能减排政策实施。2016年修订版《节约能源法》和2018年1月1日起施行的修订版《标准化法》对节能标准体系建设提出了新的要求。在工业领域，加快编制修订钢铁、有色、建材、机械等行业节能标准，主要高耗能行业实现能耗限额标准全覆盖，80%以上的能效指标达到国际先进水平，形成节能标准有效实施与监督的工作体系。在此背景下，《水泥单位产品能源消耗限额》的修订工作，成为以节能标准推动产业结构调整、淘汰落后，全面提升我国水泥产业节能减排技术水平的核心任务之一。

2018年11月，国家标准化管理委员会将GB 16780《水泥单位产品能源消耗限额》标准修订工作纳入国家标准计划，由国标委能源基础管理与标准化委员会和中国建筑材料联合会组织天津水泥工业设计研究院有限公司、北京工业大学、北京国建联信认证中心等单位依托工信部“建材工业节能与绿色标准研究项目”，研究整理分析GB 16780-2012版标准实施以来的反馈信息，结合近几年国家相关的产业政策变化，以及近期颁布实施的一系列节能标准要求，对现行GB 16780-2012版标准的内容等方面进行了分析研究。本文现将GB 16780-2012版标准的主要修订内容阐述如下。

1 水泥单位产品能耗限额指标术语及限额等级术语的修订

根据生产企业、科研院所、大专院校和节能监测机构对GB 16780-2012版标准实施的反馈意见，在满足上位标准GB/T 12723-2013《单位产品能源消耗限额编制通则》基础上，本次修订对GB 16780-2012版中的能耗术语进行了规范整理，拟修改标准中关于能耗的相关术语与定义。GB 16780-2012版标准能耗指标术语拟修改内容主要为：取消“可比能耗”指标称谓，以企业统计上报值作为企业能耗基本值，将水泥和熟料的“可比综合能耗”指标修改为“单位熟料产品综合能耗”、“单位水泥产品综合能耗”和“单位产品综合煤耗”，综合电耗类术语改为“单位熟料产品综合电耗”、“单位水泥产品综合电耗”。术语的英文名称也作相应修改。在有对标需求时，修正系数仅用于修订限额指标值，不用于修订能耗实际统计值，以保证统计数据的真实性和能源审计及节能监察与能源总量统计有效衔接。GB 16780-2012版标准主要能耗指标（术语）修订变化示意图如图1所示。

图1 GB 16780-2012版标准主要能耗指标（术语）修订变化示意图

按照新的产品能耗限额标准编制分级要求，考虑到国内经济发展水平和水泥生产地域分布不均衡的因素，本次修订拟将原来的先进值、准入值和限定值限额指标修改为一级、二级和三级，并在技术要求中对不同类型企业所需达到的限额指标提出了要求，各省市可根据本地区水泥生产技术发展状况确定准入值和限定值对应等级。

2 水泥单位产品能耗限额等级与限额值修订

产品能耗限额值的调整是本次修订的核心内容，自GB 16780-2012版修订工作开展以来，国务院发布的“十三五”节能减排综合工作方案和工信部的建材工业发展规划（2016-2020年）提出，到2020年，全国万元国内生产总值能耗比2015年下降15%，工业能源利用效率和清洁化水平显著提高，规模以上工业企业单位增加值能耗比2015年降低18%以上；电力、钢铁、有色、建材、石油石化、化工等重点耗能行业能源利用效率达到或接近世界先进水平。其中，水泥产品能耗指标要求比现行国家标准GB 16780-2012版中的先进值（≤110）还要低5kg标准煤/t水泥，达到≤105kg标准煤/t水泥。工信部、发改委、科技部、财政部四部委联合发布的《绿色制造工程实施指南（2016-2020年）》提出，与2015年相比，传统制造业物耗、能耗、水耗、污染物和碳排放强度显著下降，水泥综合能耗≤85kg标准煤/t水泥，比现行GB 16780-2012版中的先进值（≤88）还要低3kg标准煤/t水泥，政府节能减排的紧迫性给标准限额值的确定提出了高要求。

2.1 水泥熟料烧成能耗相关指标的修订

水泥熟料烧成能耗占水泥生产总能耗的90%以上，水泥熟料的能耗限额值确定是本次修订的核心指标。根据近几年工信部发布的能效领跑者企业的能耗数据统计，近4年来能效领跑者企业水泥熟料产品能耗由103.47kg标准煤/t下降到93.82kg标准煤/t。其中，前15名领先企业水泥熟料产品能耗下降9.32%，2020年公告的28家水泥企业水泥熟料可比综合能耗均<100kg标准煤/t。能效领跑者企业（水泥）熟料烧成能耗统计如图2所示。

图2 能效领跑者企业（水泥）熟料烧成能耗统计

2016年发布的GB 50443《水泥工厂节能设计规范》中的表3.3.1列出了熟料烧成系统的能效设计指标，并作为强制性条款执行，水泥熟料烧成系统能耗设计指标如表1所示，其5 000t/d生产线的能耗指标达到了2012版标准先进值的要求。

表1 GB 50443-2016《水泥工厂节能设计规范》水泥熟料烧成系统能耗设计指标

国建联信认证中心调研了我国多家水泥生产企业的能耗数据，以900余条熟料生产线作为标准限额值确定样本基础进行了分析对比，所调研生产线熟料累计占全国熟料总产量的50%以上。国内典型熟料生产线产量与能耗强度统计结果如图3所示，从图3可以看出，三个等级能耗限额值分别对应企业能耗75%、20%和5%，其对应综合能耗限额值宜为117、107、100kg标准煤/t。

图3 国内典型熟料生产线产量与能耗强度统计分析

上述调研表明，我国水泥工业节能技术的开发与应用取得了显著的进展，尤其是中国建材联合会组织开展的“二代水泥”技术装备创新研发攻关项目，为水泥行业实现绿色制造、智能制造、高端制造，推进高质量低碳发展起到了重大的促进作用。据相关材料报道，“二代水泥”示范线水泥熟料产品烧成煤耗可达92kg标准煤/t.cl，已远超GB 16780-2012版中的先进值≤103kg标准煤/t.cl的要求。因此，本次修订拟进一步提升水泥熟料综合能耗指标要求，将三级限额指标确定为≤117kg标准煤/t.cl，按照约75%左右产能的生产线达到限定值要求，其余约25%的产能可作为淘汰落后的主要目标（工信部提出的产能置换比例为1.25:1）。此次修订后的二级限额指标对应的是新建水泥企业单位产品能源消耗限额准入值，按照约20%左右产能的生产线达到要求，将水泥熟料生产综合能耗二级指标确定为≤107kg标准煤/t.cl。此次修订后的一级限额指标对应的是水泥企业水泥单位产品能源消耗限额先进值，考虑国际水泥生产技术发展现状、国内“第二代新型干法水泥技术”成果的推广应用及能效领跑企业的能耗数据，结合国家产业政策要求，一级指标确定为5%左右产能的生产线可以达标，水泥熟料产品综合能耗确定为≤100kg标准煤/t.cl。对水泥熟料产品煤耗和电耗相关指标亦做了相应调整，拟修订版与2012版水泥产品能耗限额等级及限额值对比情况见表2。

表2 拟修订版与2012版水泥产品能耗限额等级及限额值对比情况

2.2 水泥制备工段电耗

按照新修订的《国家强制性标准管理办法》规定，本次修订后的标准将为全文强制标准，为避免指标重复统计，拟取消GB 16780-2012版附录B的分步能耗限额指标，考虑到国内还有3 500余家水泥粉磨企业需要标准制定的能耗限额，故将水泥制备工段电耗列入正文，以便于水泥粉磨企业验证能耗数据。同时，根据近几年料床粉磨系统在行业节能技改中的推广应用情况，将一级指标限额提高至≤26kW·h/t，二级指标限额提高至≤29kW·h/t，三级指标限额提高至≤34kW·h/t。其中，考虑到现有企业多数采用了辊压机或立式辊磨预粉磨或联合系统，故将三级指标电耗指标定为≤34kW·h/t，二级指标则是对应目前先进的半终粉磨或料床终粉磨水泥系统设定。

综合分析多方数据和技术要求，本次标准修订拟规定5个产品限额指标，与GB 16780-2012版标准相比，本次修订标准限额指标中的一级、二级和三级分别对应原标准的先进值、准入值和限定值，考虑到电耗和能耗的相关性，且水泥企业全流程生产线和粉磨站之间的能耗差距较大，不再将水泥生产电耗列入限额等级表。需要说明的是，由于国家对水泥制造业环保排放（粉尘排放、氮氧化物排放、硫化物排放）指标要求不断提高，产品能耗（尤其是电耗）将有所上升。

3 修正系数的修订

在GB 16780-2012版标准中，能耗限额指标是修正较多，也是实施过程中反馈意见较多的指标，GB 16780-2012版标准中多项条件修正导致产品能耗实际值与可比值偏差过大，影响能源审计、监察的准确性，不利于企业客观分析技术水平状况。此次修订，按照GB/T 12723-2013《单位产品能源消耗限额编制通则》规定的要求，拟调整相关限额指标的修正方法，即在满足修订条件时，仅修正相关标准限额值，不再修订企业实际能耗值，既满足能效对标要求，又与能源统计要求保持一致。GB 16780-2012限额指标修正方法示意如图4所示。GB 16780-2012修正系数修订示意如图5所示。

图4 GB 16780-2012限额指标修正方法示意图

图5 GB 16780-2012修正系数修订示意图

3.1 关于熟料强度可比性系数修订

GB 16780-2012版标准中，熟料强度可比性系数修正是考虑到立窑与回转窑生产工艺在熟料产品强度等方面的差异，为了淘汰落后工艺而提出的修正要求。目前国内立窑工艺已淘汰，故本次修订拟取消GB 16780-2012版标准中的5.3.1.4条款“熟料强度等级修正系数”；另一方面，水泥熟料已有相关国家标准要求，若单纯追求熟料高强度，会造成熟料烧成热耗提高。此次标准修订的目的是希望企业在生产合格水泥熟料产品条件下，进一步降低能耗，提高能源利用效率，故此次不再对熟料强度进行修正。

3.2 海拔修正系数修订

本次修订过程中，编制组针对多方反映的高海拔修正系数偏差较大的问题进行了调研，部分高海拔地区熟料生产线熟料综合能耗统计结果如图6所示。统计结果显示，在海拔>2 500m后，原海拔修正系数过大，导致可比能耗值不能真实反映产品生产的技术水平，需进行修正。编制组对目前已发布的80项单位产品能耗限额标准进行了调研，结果显示，多数行业的单位产品能耗限额标准中，均不针对海拔高度进行修正，仅铁矿选矿、铁矿地下开采、铜冶炼、镍冶炼与铝合金建筑型材、烧结墙体材料6项标准涉及海拔高度的修正。在涉及海拔修正的标准中，除烧结墙体材料的修正方法参照本标准外，其他标准的修正幅度远小于原标准。编制组研究认为，GB 16780-2012版标准将海拔修正系数作为能耗可比性因素有其科学依据。高海拔地区空气稀薄，对水泥和熟料产品生产过程中的能量传递、质量传递、动量传递和化学反应等均有影响，综合表现为，平原地区的生产系统应用在高海拔地区时，产量略有减少，传热效率有所下降，流体设备规格增大，相应单位产品表面热散失有一定的增加。由于编制GB 16780-2012版时，国内高海拔水泥工厂实际运行数据很少，造成原海拔修正系数公式偏差较大。近几年，随着高海拔地区（如西藏）有多条水泥生产线运行，编制组统计了部分高海拔地区水泥生产线实际运行数据。调研表明，对于新近投产的生产线，通过采取适当的技术措施可以控制产品能耗的增加。编制组研究认为，随着生产技术的不断进步，水泥生产尤其是水泥窑煅烧过程属于强制燃烧，海拔高度对生产过程的影响可以通过技术措施弥补，考虑企业的生产现状，结合二代水泥生产技术中对高海拔生产线指标的修订值及GB 16780-2012版标准编制时的情况，以及铁矿选矿、铁矿地下开采、铜冶炼等相近生产过程的海拔修正情况，本次修订拟对高海拔地区现有企业的能耗限额值海拔修正进行调整，拟将海拔修正起点设定为1 500m，限额值修正≯5%。

图6 高海拔地区熟料生产线熟料综合能耗统计分布图

3.3 单位水泥产品综合能耗中水泥熟料掺量修正

考虑到通用水泥品种和强度等级较多，不同产品的能耗水平差距较大，此次修订在分析计算了多个品种水泥、多个强度等级产品与产品能耗间相关性的基础上，考虑水泥产品能耗与水泥熟料比例的强相关性，拟沿用GB 16780-2012版标准中对于水泥熟料掺量的修正，即水泥产品中水泥熟料用量占水泥总产量的比例超过或低于75%，每增减1%，单位水泥产品综合能耗的一级、二级和三级限额值应相应增减1.10kg标准煤/t、1.15kg标准煤/t和1.20kg标准煤/t。

4 计算方法的修订

结合GB 16780-2012版标准实施过程存在的问题和企业反馈的意见，对GB 16780-2012版标准中的计算方法拟进行以下修改：

4.1 用单位熟料产品综合煤耗代替原标准5.3.1.1公式（1）和（6）

GB 16780-2012版标准中的煤耗计算公式仅考虑“统计期内用于烘干原燃材料和烧成熟料的入窑与入分解炉的实物煤总量”，而目前企业在产品生产中可能使用多种燃料，仅计算燃煤的消耗与综合煤耗的定义不符，因此本次修订中，将计算公式进行了修改，以适用于多种能源的综合统计计算，并利用能耗统计范围条款规范各类能源消耗的统计范围，保持与上位标准要求的一致性。

4.2 删除关于余热利用热量折算标准煤量的计算公式

此次修订中，删除了原标准中的5.3.1.3条款“余热利用热量折算标准煤量”。根据对多家企业的调研，企业余热利用的情况很少，即便存在余热利用，其折算出的标煤能耗值也基本可以忽略不计，故在此次修订中为简化计算，删除了此条款。

4.3 参照GB/T 213标准方法（氧弹量热法）测定的热值作为燃煤发热量取值计算依据

GB 16780-2012版标准中规定，可根据工业分析结果及给定的经验公式，计算得到煤的低位发热量。但调研显示，由于目前水泥企业燃煤来源不同，煤种不同，大多为混煤入厂，利用工业分析结果及经验公式计算所得数值偏差较大。国家煤炭科学研究总院组织的比对结果显示，两种方法对同一种煤样发热量的测定结果存在比较明显的差异。因此，本次修订采用GB/T 213方法测定燃煤热值，对于利用协同处置产生的替代燃料，采用GB/T 30727固体生物质燃料发热量的测定标准测定其热值。

5 结语

本次标准修订，目的是贯彻落实国务院“十三五”节能减排综合工作方案，完善节能标准体系，以节能标准推动产业结构调整、淘汰落后，全面提升我国水泥行业节能减排技术水平。本次修订与GB 16780-2012版标准相比，细化了不同类型企业产品能耗限额的要求。考虑到历史原因和技术发展现状，对现有企业的节能指标限值要求提升约5%，对高海拔地区现有企业能耗限额对标值计算的海拔修正放宽不超过5%，与2012版标准相比，新建和改扩建企业能耗产品限额要求明显提高，节能指标限值要求提升约5%～7%。本次修订标准中的产品能源消耗限额指标，既能反映我国产业政策和能源政策的导向，充分、客观反映水泥工业促进产业结构调整、淘汰落后产能、实现高质量发展的政策需求，又兼顾了企业的生产现状和水泥生产技术水平，具有较高的科学性、先进性和可操作性。本标准的修订为促进水泥工业碳达峰、碳中和、能耗总量与能耗强度双控目标的实现，以及水泥工业绿色、低碳、可持续发展提供了有力的技术支撑。