宋壽順：技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)水泥工業(yè)進(jìn)步和發(fā)展

　　2009年，我國(guó)水泥年產(chǎn)量16.4億噸，年人均消耗約1200千克，新型干法水泥產(chǎn)量約11.17億噸，約占總量的72%，預(yù)計(jì)在較短的時(shí)間內(nèi)，新型干法將占總量的90%以上。我國(guó)水泥不僅在產(chǎn)能上位居世界首位，而且人均水泥年消耗量也位居世界前列，新型干法水泥生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷提高，國(guó)產(chǎn)化裝備不但在國(guó)內(nèi)大量使用，而且整線技術(shù)裝備出口到國(guó)外，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，充分體現(xiàn)了技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新對(duì)水泥工業(yè)發(fā)展的積極影響。

　　中國(guó)水泥工業(yè)快速發(fā)展的30多年中，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院、南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院、成都建材研究設(shè)計(jì)院、合肥水泥研究院等一批水泥工程設(shè)計(jì)研究單位面對(duì)不同時(shí)期的歷史任務(wù)，進(jìn)行了大量的技術(shù)研究、創(chuàng)新，加強(qiáng)工程實(shí)踐和服務(wù)，使一批先進(jìn)技術(shù)投入使用，極大地提高了我國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的水平。

　　新型干法技術(shù)發(fā)展中面臨的問(wèn)題與研發(fā)創(chuàng)新

　　我國(guó)水泥工業(yè)在新型干法技術(shù)開發(fā)的不同階段遇到了不同的困難。

　　初期開發(fā)階段

　　國(guó)外水泥工業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了濕法、半干法、干法及預(yù)熱器大型化的過(guò)程，而我國(guó)在初期發(fā)展新型干法時(shí)，處在濕法和半干法階段，直接向大型新型干法發(fā)展，缺乏經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)70年代中期開始，圍繞著日產(chǎn)2000噸新型干法生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備大型化的需要，天津水泥院開展了10多項(xiàng)試驗(yàn)研究和100多項(xiàng)開發(fā)設(shè)計(jì)工作；80年代，江西水泥廠日產(chǎn)2000噸新型干法生產(chǎn)線的成功投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)新型干法生產(chǎn)工藝技術(shù)、設(shè)備大型化和自動(dòng)控制的成套技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重大突破，從此結(jié)束了大中型生產(chǎn)線依賴進(jìn)口的局面，進(jìn)入了自主發(fā)展的新階段，被譽(yù)為我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展史上重要的里程碑。

　　裝備技術(shù)完善階段

　　由于我國(guó)缺乏新型干法生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)的國(guó)產(chǎn)新型干法生產(chǎn)線的熱耗、電耗、裝備性能、運(yùn)轉(zhuǎn)率及有害氣體排放量等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平相比，均存在較大差距。為解決這些困難，在原國(guó)家建材局的領(lǐng)導(dǎo)下，我國(guó)水泥工業(yè)引進(jìn)了17項(xiàng)新型干法生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)裝備制造許可證，進(jìn)行了消化吸收的工作，從原料破碎、生料制備、燒成、制成，到水泥產(chǎn)品包裝的各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)裝備，按專利技術(shù)進(jìn)行制造。1993年由“一條龍”裝備的雙陽(yáng)水泥廠日產(chǎn)2000噸生產(chǎn)線投產(chǎn)，其產(chǎn)量、運(yùn)轉(zhuǎn)率、電耗、熱耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了水泥工業(yè)期盼了10余年的“建成之日即為達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)之時(shí)”的目標(biāo)。

　　優(yōu)化創(chuàng)新階段

　　上世紀(jì)90年代中期，按“雙陽(yáng)型”建設(shè)的10余條日產(chǎn)2000噸級(jí)生產(chǎn)線基本上都達(dá)到產(chǎn)品高質(zhì)量和運(yùn)行可靠目標(biāo)，但由于基建投資過(guò)高，加上項(xiàng)目投資體制和貸款利息過(guò)高等原因，單位投資為800~1000元/噸，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯和立窯的單位噸水泥投資。鑒于此，在原國(guó)家建材局的領(lǐng)導(dǎo)下，天津水泥院等單位投入大量人力，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)行“優(yōu)化設(shè)計(jì)、國(guó)產(chǎn)化、低投資”的研究課題。

　　技術(shù)成熟全面提高和發(fā)展

　　通過(guò)多年持續(xù)不斷的努力，新型水泥干法生產(chǎn)性能進(jìn)一步提高，在技術(shù)先進(jìn)的前提下，基建費(fèi)用逐年下降，通過(guò)與建設(shè)單位的共同努力，建設(shè)步伐加快，基建費(fèi)用投資逐步下降至300~400元/噸。新型干法生產(chǎn)線不僅技術(shù)性能和生產(chǎn)成本優(yōu)于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯，而且建設(shè)進(jìn)度和基建投資也呈現(xiàn)優(yōu)勢(shì)，一些生產(chǎn)線投產(chǎn)之日，就達(dá)到國(guó)際上要求的72小時(shí)達(dá)產(chǎn)的指標(biāo)，而且生產(chǎn)能耗均在短期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)保證值，為我國(guó)新型干法生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　攀登技術(shù)高峰，逐步走向世界

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)水泥產(chǎn)量持續(xù)增加，年生產(chǎn)總量和人均消費(fèi)量均居世界前列，國(guó)內(nèi)水泥市場(chǎng)的發(fā)展空間受到限制。為了水泥工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，除了進(jìn)一步擴(kuò)大國(guó)內(nèi)市場(chǎng)外，還需加大力度，開拓海外市場(chǎng)。這些目標(biāo)只有通過(guò)科技創(chuàng)新才能實(shí)現(xiàn)。

　　1.進(jìn)一步優(yōu)化裝備性能，加大科技投入，開發(fā)節(jié)能環(huán)保技術(shù)。如近年來(lái)，天津水泥院開發(fā)的第三代預(yù)分解系統(tǒng)裝備生產(chǎn)線，不僅做到低阻高效高產(chǎn)，燃煤的揮發(fā)分從20%~30%降低至1%；NOx排放從>800mg/m³下降至<500mg/m³（10%O₂），還可采取措施降低至<200mg/m³；粉塵排放降至30mg/m³的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.進(jìn)一步提高生料系統(tǒng)輥式磨的性能和規(guī)格，開發(fā)礦渣生產(chǎn)用的輥式磨和水泥生產(chǎn)用的輥壓機(jī)等關(guān)鍵裝備，加大國(guó)產(chǎn)主機(jī)裝備的出口。

　　3.進(jìn)一步開展原燃料的均化工作，以滿足國(guó)外不同地域不同特性的原燃料的均化，確保正常生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良。

　　4.進(jìn)行“國(guó)家‘十五’重大成套技術(shù)裝備研制項(xiàng)目——10000t/d級(jí)生產(chǎn)線成套技術(shù)裝備研制項(xiàng)目”的研制。項(xiàng)目從2002年開始，歷時(shí)3年，于2006年完成項(xiàng)目的驗(yàn)收工作。項(xiàng)目除了完成10000t/d水泥熟料新型干法生產(chǎn)工藝與成套設(shè)備的開發(fā)外，并將技術(shù)成果大量用于6000t/d級(jí)以下生產(chǎn)線的各項(xiàng)裝備中，項(xiàng)目的開展促進(jìn)了水泥工業(yè)機(jī)械制造和工程建設(shè)的進(jìn)步，全面提升了我國(guó)水泥工業(yè)工藝、裝備的性能。南京院、成都院承接的多條10000t/d生產(chǎn)線在國(guó)外投入應(yīng)用，取得了良好的效果。

　　5.通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和大量的工程實(shí)踐，縮小與國(guó)際水泥工業(yè)先進(jìn)水平的差距，由于國(guó)際水泥基建投資一般為120~150美元/噸水泥，遠(yuǎn)高于我國(guó)在國(guó)外興建水泥生產(chǎn)線的投資費(fèi)用70~80美元/噸。上述差價(jià)有力地促進(jìn)了我國(guó)水泥技術(shù)裝備對(duì)國(guó)外的出口。這一勢(shì)頭隨著技術(shù)進(jìn)展還將發(fā)展。我國(guó)的水泥工業(yè)裝備技術(shù)已得到世界上一些著名水泥公司的認(rèn)可。[Page]

　　生態(tài)環(huán)保，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展

　　生態(tài)化水泥工藝裝備技術(shù)的內(nèi)容是一方面是降低生產(chǎn)能耗，相應(yīng)減少CO₂排放，通過(guò)技術(shù)優(yōu)化，降低NOx、SO₂等有害氣體及粉塵的排放，使其減量化；另一方面是大量將工業(yè)廢物、城市生活垃圾、污泥用作制造水泥的原、燃料和混合材，使其無(wú)害化和資源化。將水泥工業(yè)納入循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要環(huán)節(jié)。天津水泥院成立專門部門開展研究課題，以降低CO₂、NOx、粉塵等污染環(huán)境的有害物的排放，一方面加大對(duì)工業(yè)廢棄物作水泥生產(chǎn)原料的應(yīng)用，同時(shí)開展將工業(yè)廢棄物、城市生活垃圾、污泥等用作水泥生產(chǎn)的代用燃料，以及擴(kuò)大電廠粉煤灰、鋼廠鋼渣等大宗工業(yè)廢棄物在水泥生產(chǎn)中使用量，同時(shí)開展低氧化鈣含量水泥品種和制造工藝等課題研究工作，以達(dá)到最大限度降低資源能源消耗，減少有害污染物排放，滿足與社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)要求，推動(dòng)水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

　　水泥工業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向和對(duì)策

　　水泥工業(yè)是能源消耗和CO₂排放的大戶，水泥工業(yè)的發(fā)展必須結(jié)合我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，與加快建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)和創(chuàng)新型國(guó)家緊密結(jié)合，充分發(fā)揮水泥在綜合利用和合理處置工業(yè)、城市廢棄物等領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在發(fā)展水泥生產(chǎn)工藝裝備技術(shù)的同時(shí)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源利用率，進(jìn)一步降低溫室氣體排放，走低消耗、低排放、高效益、高產(chǎn)出的新型工業(yè)化道路。水泥工業(yè)的技術(shù)目標(biāo)和對(duì)策如下：

　　水泥窯爐和粉磨節(jié)能技術(shù)與裝備研究

　　1.重點(diǎn)開發(fā)新一代預(yù)分解燒成工藝裝備技術(shù)，進(jìn)一步提高多級(jí)換熱預(yù)分解技術(shù)、短窯煅燒工藝裝備技術(shù)，無(wú)漏料行進(jìn)式穩(wěn)流冷卻技術(shù)、煤粉燃燒技術(shù)裝備及余熱利用技術(shù)，爭(zhēng)取熟料煅燒熱耗降至2718kJ/kg（650kcal/kg）以下，并進(jìn)一步降低燒成電耗，確保窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率在95%以上。

　　2.進(jìn)一步完善10000t/d級(jí)熟料生產(chǎn)線及其以下規(guī)模的大型輥磨、輥壓機(jī)粉磨工藝及裝備技術(shù)，開發(fā)新型粉磨的技術(shù)與裝備，使水泥電耗降至75kWh/t以下。

　　3.開展燃燒、分解特性研究，進(jìn)行窯內(nèi)各種化合物的熱反應(yīng)熱值變化及原燃料性能與工藝相關(guān)性研究，粉碎力學(xué)與粉體改性的基礎(chǔ)研究等，以配合窯、磨主機(jī)的開發(fā)、完善和提高。

　　4.水泥生產(chǎn)過(guò)程智能化控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在企業(yè)管理中應(yīng)用加強(qiáng)窯、磨的優(yōu)化控制系統(tǒng)的研究，最大限度地提高生產(chǎn)線的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低能耗，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率；進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　5.水泥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)優(yōu)化。通過(guò)不斷進(jìn)行水泥生產(chǎn)從原料開采到水泥出廠的整個(gè)工藝系統(tǒng)優(yōu)化、簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、采用新技術(shù)、新設(shè)備、減少工廠占地，提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，力求以最低的投資、最小的資源消耗和最低的生產(chǎn)成本，最大程度地滿足市場(chǎng)需求。

　　工業(yè)廢棄物、城市生活垃圾、污泥等作水泥原燃料的應(yīng)用

　　1.替代原料的應(yīng)用

　　100%電石渣取代石灰石及含堿等工業(yè)廢物、城市建筑垃圾、污泥等物料作為生產(chǎn)水泥原料的工藝研究及裝備的開發(fā)。

　　2.替代燃料的應(yīng)用

　　在水泥窯焚燒工業(yè)廢棄物、污泥、城市生活垃圾工藝技術(shù)成功實(shí)施基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加大投入，提高和完善工藝裝備性能，大幅降低裝備制造費(fèi)用。進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益，加強(qiáng)固態(tài)（塊狀、粉狀）、液態(tài)、半液態(tài)、黏性物等各種形態(tài)廢棄物的收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、卸載、均化、烘干、計(jì)量等環(huán)節(jié)的工藝和裝備的設(shè)計(jì)與開發(fā)；不同種類替代燃料的燃燒器設(shè)計(jì)與制造；利用水泥回轉(zhuǎn)窯處置廢棄物時(shí)的系統(tǒng)工藝技術(shù)研究，包括原料配料、燃料和燃燒控制、系統(tǒng)操作工藝參數(shù)的調(diào)整、耐火材料的使用壽命、成品的質(zhì)量分析和控制；根據(jù)國(guó)家大氣排放污染物標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)利用水泥回轉(zhuǎn)窯處置廢棄物的具體情況，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，確定有效的除塵裝置和合理的工藝操作參數(shù)，使窯尾廢氣中各種有害物的排放達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。要研制有效的控制主要污染物的在線檢測(cè)儀表。

　　加大工業(yè)廢棄物作水泥摻加物的應(yīng)用

　　開發(fā)低電耗的磨制粉煤灰的輥式磨。加大粉煤灰作水泥摻加物的工藝、裝備技術(shù)及機(jī)理研究。

　　低鈣水泥的研發(fā)推進(jìn)

　　低鈣水泥具有節(jié)能和CO2排放量低于普通硅酸鹽水泥，卻性能等同或優(yōu)于普通硅酸鹽水泥的優(yōu)點(diǎn)。低鈣水泥消耗較少燃煤和石灰石資源，消納適量的電廠收集的硫酸鈣作原料來(lái)煅燒水泥熟料。此類水泥所配制的混凝土性能可滿足一些工程的需求，應(yīng)加強(qiáng)此類水泥品種的開發(fā)。

　　有害物減量化研究

　　進(jìn)行水泥生產(chǎn)過(guò)程有害元素減量化研究，開發(fā)CO₂、NOx、SO₂、CO、粉塵和重金屬、二英等有害化合物、噪音和熱污染的減排工藝裝備技術(shù)。

　　半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，通過(guò)幾代科研人員研發(fā)創(chuàng)新，中國(guó)水泥工藝技術(shù)裝備從全部依靠進(jìn)口，發(fā)展為以國(guó)產(chǎn)化技術(shù)裝備為主，水泥產(chǎn)量和投產(chǎn)的新型干法生產(chǎn)線裝備數(shù)量均居世界首位，實(shí)現(xiàn)了新型干法生產(chǎn)技術(shù)裝備的整線出口的良好局面。

　　我國(guó)的工業(yè)發(fā)展已進(jìn)入主要依靠科技創(chuàng)新推廣的階段，科技成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，未?lái)水泥工業(yè)的發(fā)展方向是節(jié)能減排和對(duì)工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾等的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)生態(tài)化發(fā)展。我們將進(jìn)一步加強(qiáng)科技創(chuàng)新，推進(jìn)我國(guó)水泥工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，為我國(guó)乃至世界文明進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。