JT窯：中小水泥企業(yè)節(jié)能減排利廢的先進(jìn)適用技術(shù)

　　記者日前應(yīng)邀參加了工業(yè)和信息化部在寧夏石嘴山惠磊建材公司召開的“利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)水泥熟料新技術(shù)”鑒定會(huì)，以及全國18個(gè)省和12個(gè)綜合利用示范基地負(fù)責(zé)人的工業(yè)廢棄物處置現(xiàn)場(chǎng)交流會(huì)。在會(huì)上，工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司司長周長益、原材料工業(yè)司司長陳燕海、中國水泥協(xié)會(huì)名譽(yù)會(huì)長雷前治、原國家建材局副局長李儉之等領(lǐng)導(dǎo)和專家，對(duì)石嘴山惠磊建材公司采用新型半干法第二代JT窯技術(shù)，100％利用工業(yè)廢渣配料、廢水成球生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料生產(chǎn)線，給予了充分肯定和高度評(píng)價(jià)。

　　當(dāng)前，我國固體廢棄物積存量大，且每年還持續(xù)增加，開展“減量化、資源化、無害化”處理、提高綜合利用水平乃當(dāng)務(wù)之急，尤其是水泥工業(yè)推進(jìn)協(xié)同處置，不僅可加快資源綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也可在水泥產(chǎn)能過剩、需求疲軟的當(dāng)下，加快水泥工業(yè)自身拓展新功能，推動(dòng)水泥工業(yè)加快向綠色環(huán)保生態(tài)功能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。帶著對(duì)該技術(shù)的探索和一些疑慮，記者會(huì)后訪了一直跟蹤JT窯技術(shù)開發(fā)及推廣應(yīng)用的原國家建材局副局長李儉之，就新型半干法JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)的內(nèi)涵及推廣應(yīng)用等有關(guān)問題進(jìn)行了深入訪談。

　　記者：水泥工業(yè)通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，新型干法水泥產(chǎn)能已達(dá)到水泥總產(chǎn)能85％以上，要研究第二代新型干法水泥的設(shè)想已經(jīng)提出，并開始在技術(shù)支撐等方面進(jìn)行探索，您為什么還一直跟蹤JT窯技術(shù)？

　　李儉之：我是南京建通水泥公司JT窯對(duì)外接待的第一人，于2004年年底參觀了JT窯研發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，從此一直在跟蹤這項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用，其目的是尋求適合中小水泥企業(yè)節(jié)能減排的新技術(shù)。因?yàn)槲抑鞒植⑴c過我國新型干法窯外分解窯的開發(fā)和推廣，深知新型干法技術(shù)是受經(jīng)濟(jì)規(guī)模制約的大型化水泥生產(chǎn)先進(jìn)技術(shù)，缺點(diǎn)是不適合中小企業(yè)，2000t/d以下新型干法線單位產(chǎn)品能耗并不先進(jìn)。而水泥的屬性是區(qū)域性產(chǎn)品，受合理銷售半經(jīng)制約，水據(jù)企業(yè)的經(jīng)營規(guī)?？梢怨膭?lì)大型化、集約化。但水泥的生產(chǎn)廠不應(yīng)該一律大型化、基地化，包括大型水泥集團(tuán)都必須有與市場(chǎng)、資源相匹配的中小水泥生產(chǎn)廠，以構(gòu)筑大中小水泥企業(yè)相結(jié)合的合理水泥生產(chǎn)企業(yè)布局。

　　記者：請(qǐng)您談?wù)勈裁唇蠮T窯？JT窯與傳統(tǒng)立窯有什么區(qū)別？

　　李儉之：JT窯是具有我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)自主創(chuàng)新的新型水泥窯爐，是以技術(shù)發(fā)明入名字(建通)命名的。JT窯是由傳統(tǒng)水泥立窯發(fā)展起來的，它保留了立窯傳熱效率高的直接傳熱方式及設(shè)備簡單的燒成工藝，煤粉與生料共同粉磨成球燒成。但窯爐結(jié)構(gòu)、配料方案、預(yù)加水成球工藝及智能操作等方面都進(jìn)行了脫胎換骨的更新改造和創(chuàng)新，因此JT窯不是傳統(tǒng)水泥立窯，是先進(jìn)的新型水泥窯爐。與新型干法一樣，雖由落后中空干法回轉(zhuǎn)窯發(fā)展，但它不是普通干法回轉(zhuǎn)窯。

　　記者：什么叫新型半干法JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)？

　　李儉之：新型半干法JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)(簡稱JT窯技術(shù))，是由自主創(chuàng)新的JT窯與新型干法優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)組合而成，即JT窯+新型干法(窯以外系統(tǒng))=新型半干法JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)。新型半干法JT窯水泥生產(chǎn)線，熟料燒成系統(tǒng)采用自主創(chuàng)新的JT窯；生料制備、水泥粉磨及生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)，全部采納新型干法的設(shè)計(jì)理念和設(shè)備選型，如原燃料預(yù)均化、儀器分析、生料率值配料、配熱在線自動(dòng)控制、水泥粉磨和生產(chǎn)過程DCS集散控制系統(tǒng)等，都與新型干法技術(shù)接軌。按傳統(tǒng)的干法、濕法、半干法水泥生產(chǎn)工藝分類，它屬于半干法。

　　記者：JT窯的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是什么？

　　李儉之：JT窯主要有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，一是從理論上廢除了困擾立窯水泥工作者100多年的H：D=4：1的高徑比設(shè)計(jì)規(guī)范，創(chuàng)立了窯的高度與直徑無關(guān)的理論，由此大幅度降低了窯的通風(fēng)阻力，并為窯爐大型化破除了瓶頸。傳統(tǒng)立窯最大直徑發(fā)展到3.4m止步，高度為11m～12m，高徑比為3.25~3.53；JT窯的最大直徑已發(fā)展到6m，高度仍為8.8m，高徑比只有1.47。二是攻克了傳統(tǒng)立窯通風(fēng)不均和由此引發(fā)的嚴(yán)重化學(xué)不完全燃燒及煅燒不均的技術(shù)結(jié)癥，大幅度降低了化學(xué)不完全燃燒熱損失并提高了熟料質(zhì)量。

　　記者：請(qǐng)您介紹一下JT窯技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)？

　　李儉之：JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)具有能耗低、環(huán)保好、利廢多、投資省四大突出優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)建材工業(yè)環(huán)境監(jiān)督檢測(cè)中心標(biāo)定結(jié)果：青海華夏水泥公司2500t/d新型半干法第二代JT窯水泥生產(chǎn)線，熟料可比綜合熱耗、電耗分別為670kcal/kg·Cl、46kWh/t·Cl，比GBl6780-2007(水泥企業(yè)單位產(chǎn)品能源消耗限額》的先進(jìn)值分別低12％、23％；粉塵及有害氣體排放均低于國家標(biāo)準(zhǔn)，尤其是氮氧化物排放僅43mg/m³；石嘴山惠磊公司的2000t/d全利廢JT窯生產(chǎn)線，噸熟料實(shí)物煤耗、電耗分別只有46.29kg標(biāo)煤(雙氰胺渣帶入部分熱量)、39.87kW，創(chuàng)造了利廢率100％和熟料實(shí)物煤耗的最低紀(jì)錄；生料成球用水全部用工業(yè)廢水替代。根據(jù)建材工業(yè)環(huán)境監(jiān)督檢測(cè)中心對(duì)全國21條JT窯水泥生產(chǎn)線的標(biāo)定結(jié)果：噸熟料平均可比標(biāo)煤耗、電耗分別為97.61kg/t、42.85kWh/t，粉塵排放、NO2排放分別為30.85mg/m³、103.05mg/m³。熟料可比煤耗、電耗比中國水泥協(xié)會(huì)提供的全國42家新型干法窯爐熱效分析報(bào)告的數(shù)值分別低18kg/t·Cl、30kWh/t·Cl。JT窯燒成系統(tǒng)建設(shè)投資省，只有同規(guī)模新型干法的1/3左右。

　　記者：JT窯熟料能耗為什么那么低？

　　李儉之：JT窯熟料綜合能耗低的原因有4點(diǎn)。一是JT窯的傳熱方式最佳、熱效率最高：窯爐傳熱方式有傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射3種方式，直接傳導(dǎo)熱效率最高。JT窯采用生料與配煤共同粉磨成球燒成工藝，生料球本身就是一個(gè)燃燒體，煤粉燒完熟料即燒成。這種加熱方式屬窯爐的最佳傳熱方式。JT窯的熱效率可高達(dá)65％。

　　二是攻克了傳統(tǒng)立窯化學(xué)不完全燃燒技術(shù)結(jié)癥：JT窯通過改進(jìn)窯爐結(jié)構(gòu)、成球工藝和配料方案等措施，大大改善了窯內(nèi)通風(fēng)均勻性，攻克了傳統(tǒng)立窯化學(xué)不完全燃燒技術(shù)結(jié)癥，使直接傳熱的優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮，僅此一項(xiàng)就比傳統(tǒng)立窯減少了250kcal/kg·Cl以上的化學(xué)不完全燃燒無效熱損失。

　　三是創(chuàng)立了窯的高度與直徑“無關(guān)”理論，熟料燒成電耗大幅度減少：窯的高度與直徑大小無關(guān)理論的創(chuàng)立，打破了H：D=4：1的高徑比設(shè)計(jì)規(guī)范，使JT窯的高度比傳統(tǒng)立窯降低了30%以上，大幅度降低了窯通風(fēng)阻力。熟料燒成電耗比傳統(tǒng)立窯減少30％左右，只有新型干法的50％左右。[Page]

　　四是JT窯無效熱損失少：水泥的不同生產(chǎn)方法，熟料理論形成熱基本相同(420kcal/kg·Cl一430kcal/kg·Cl)。熟料熱耗的高低，主要取決于廢氣、熟料帶走的熱量及設(shè)備表面散熱三大熱損失的多少。JT窯三大熱損失合計(jì)約100kcal/kg·Cl，加上獨(dú)有的生料成球水分蒸發(fā)熱(120kcal/kg·Cl~130kcal/kg·Cl)及化學(xué)不完全燃燒50kcal/kg·Cl一60kcal/kg·Cl，合計(jì)約280kcal/kg·Cl左右。比新型干法窯平均三大熱損失(約340kcal/kg·Cl)約低60kcal/kg·Cl左右。

　　記者：JT窯環(huán)保為什么好？尤其是為什么不需要采取任何脫氮措施應(yīng)對(duì)氮氧化物排放的新標(biāo)準(zhǔn)？

　　李儉之：水泥生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響主要來自粉塵和有害氣體的排放。JT窯的廢氣出窯前，要通過窯內(nèi)干燥帶500mm左右的濕料球?qū)舆^濾。起到自身減排作用，出布袋收塵器粉塵排放濃度可確保低于30mg/m³。，有害氣體排放濃度均低于國家標(biāo)準(zhǔn)。尤其是氮氧化物因JT窯的熟料燒成溫度在1450攝氏度以下即可完成，低于氮氧化物生成溫度，不需要任何脫氮措施，其排放濃度一般都在100mg/m³以下，大大低于國家擬修訂的新排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　記者：JT窯水泥生產(chǎn)工藝?yán)麖U率為什么高？當(dāng)今新型干法水泥已經(jīng)占據(jù)近90％的江山，為何說JT窯還是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的先進(jìn)適用技術(shù)？

　　李儉之：JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)利廢率高，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的先進(jìn)適用技術(shù)，可大量消納工業(yè)廢渣、廢水，其原因有3點(diǎn)。

　　一是JT窯對(duì)原燃料品位要求不高、適應(yīng)性強(qiáng)。JT窯結(jié)構(gòu)及工藝簡單，燒成過程不會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮、堵塞等問題，對(duì)鉀、鈉、硫、cl-等有害成分含量的要求沒有新型干法那么嚴(yán)；高飽合比、低液相、多晶種、多尾礦的配料方案燒成溫度寬，適應(yīng)性強(qiáng)。可采用各類石灰質(zhì)、黏土質(zhì)工業(yè)廢渣部分或全部替代石灰石和黏土組分配料，燒成用煤也能用4500kcal/kg·Cl左右的低熱值煤。許多活性及非活性工業(yè)廢渣還可作為水泥混合材大量摻入。

　　二是JT窯比新型干法窯更適合處置電石渣、雙氰胺渣。JT窯沒有新型干法窯因Ca(OH)₂分解過早出現(xiàn)低熔點(diǎn)共熔物和cl-產(chǎn)生的預(yù)熱器系統(tǒng)頻繁結(jié)皮、堵塞問題，而這是新型干法對(duì)電石渣的利用率要控制在50％一70％的主要原因。

　　三是JT窯的生料預(yù)加水成球工藝可利用工業(yè)廢水替代全部成球用水。含有害成分的工業(yè)廢水不僅可取代生料成球用水，而且可把無法通過污水處理系統(tǒng)對(duì)環(huán)境有害的少量金屬固化在水泥熟料中。

　　記者：IT窯燒戍系統(tǒng)的建設(shè)投資為什么少？

　　李儉之：JT窯燒成系統(tǒng)的建設(shè)投資只有同規(guī)模新型干法的1/3左右，其主要原因是JT窯工藝簡單，設(shè)備小，施工費(fèi)用低。如2500t/d熟料的JT窯燒成生產(chǎn)線，只需配置兩臺(tái)直徑5.6m×8.8m的JT窯即可完成熟料燒成及冷卻全過程。2500t/d新型干法生產(chǎn)線則不然，需要配置4m×60m回轉(zhuǎn)窯和約80m高的預(yù)熱分解系統(tǒng)及龐大的熟料冷卻機(jī)。

　　以上四大優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)了JT窯技術(shù)的先進(jìn)性，惠磊建材公司100％利用工業(yè)廢渣廢水水泥熟料生產(chǎn)線及青海華夏2500t/dJT窯水泥生產(chǎn)線，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)及環(huán)保指標(biāo)之所以達(dá)到全國先進(jìn)水平，氮氧化物排放等指標(biāo)達(dá)到領(lǐng)先水平，正是JT窯技術(shù)四大優(yōu)點(diǎn)的綜合體現(xiàn)。

　　記者：請(qǐng)您談?wù)凧T窯技術(shù)如何定位及其適用范圍。

　　李儉之：首先談?wù)凧T窯技術(shù)的定位問題：一是JT窯水泥燒成技術(shù)是具有我國知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自主創(chuàng)新技術(shù)。窯爐的直接傳熱方式雖與傳統(tǒng)立窯相同，但設(shè)計(jì)理念、窯爐結(jié)構(gòu)、成球技術(shù)、配料方案、配套技術(shù)設(shè)備及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，都與傳統(tǒng)立窯有本質(zhì)上的區(qū)別，因此JT窯不是落后傳統(tǒng)立窯，是先進(jìn)生產(chǎn)力。

　　二是JT窯技術(shù)填補(bǔ)了我國水泥工業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)的空白。JT窯與新型乇法技術(shù)具有很好的互補(bǔ)性，由JT窯與新型干法組合成的新型半干法JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到水泥行業(yè)先進(jìn)和領(lǐng)先水平，是適合中小水泥企業(yè)節(jié)能、減排、利廢的先進(jìn)適用技術(shù)，填補(bǔ)了新型干法技術(shù)不適合中小水泥企業(yè)的技術(shù)空白，使我國水泥工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)形成完整的技術(shù)體系，大中小水泥企業(yè)都有先進(jìn)適用技術(shù)，為水泥產(chǎn)業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整做出重要貢獻(xiàn)。

　　三是JT窯技術(shù)還處在發(fā)展提高階段，還有較大提升空間。JT窯技術(shù)問世已經(jīng)8年了，雖然尚未納入水泥產(chǎn)業(yè)政策推薦技術(shù)，但已有工信部【2010】564號(hào)文支持并被市場(chǎng)接受，通過有償轉(zhuǎn)讓方式已推廣70多條生產(chǎn)線(由于政策未到位，有些企業(yè)還未完全按照新型半干法JT窯生產(chǎn)線要求改造到位)。在推廣應(yīng)用實(shí)踐中，許多企業(yè)參與了JT窯技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)與創(chuàng)新，如已有多種新型卸料爐篦用于JT窯，對(duì)提高窯的可操作性和穩(wěn)定熱工制度發(fā)揮了積極作用。JT窯技術(shù)已發(fā)展到第二代，仍有較大提升空間，熟料可比熱耗可望達(dá)到650kcal/kg·Cl以下。

　　記者：我國水泥產(chǎn)能已嚴(yán)重過剩，JT窯水泥生產(chǎn)技術(shù)還有推廣應(yīng)用的空間嗎？

　　李儉之：鑒于我國水泥產(chǎn)能已嚴(yán)重過剩的現(xiàn)狀，JT窯技術(shù)不擬增量推廣，應(yīng)堅(jiān)持不增加總量的原則，重點(diǎn)放在以節(jié)能、利廢、減排為目的的對(duì)存量落后產(chǎn)能改造上。

　　一是對(duì)小型新型干法生產(chǎn)線實(shí)施窯爐節(jié)能、脫氮綜合技術(shù)改造。2000t/d以下的新型干法生產(chǎn)線，因熟料燒成綜合能耗高，已從“先進(jìn)產(chǎn)能”變成“落后產(chǎn)能”。但其生料制備、水泥粉磨系統(tǒng)并不落后?；ê苌偻顿Y，采用JT窯技術(shù)對(duì)布局合理、有生存價(jià)值的小型新型干法生產(chǎn)線實(shí)施窯爐綜合節(jié)能、脫氮技術(shù)改造，即可將落后的存量資產(chǎn)變成先進(jìn)產(chǎn)能，不僅熟料綜合能耗可達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，而且不需采取任何脫氮措施，即可做到氮氧化物排放大大低于擬修定的新標(biāo)準(zhǔn)。[Page]

　　二是以處置工業(yè)廢渣、廢水為目的的技術(shù)改造。寧夏石嘴山市惠磊建材公司全部利用工業(yè)廢渣、廢水生產(chǎn)水泥熟料的成功，開創(chuàng)了全部利用工業(yè)廢渣、廢水生產(chǎn)水泥的先例。在有電石渣、雙氰胺渣等鈣質(zhì)工業(yè)廢渣的地方，可采用第二代JT窯技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有中小型水泥生產(chǎn)線實(shí)施技術(shù)改造，變成處置工業(yè)廢渣、廢水的利廢水泥廠。工業(yè)廢渣排放量多的地方，沒有適合改造的水泥企業(yè)，亦可根據(jù)環(huán)保治理的需要新建利廢JT窯水泥廠。

　　三是對(duì)少量有生存價(jià)值的立窯水泥生產(chǎn)線實(shí)施升級(jí)改造。處于邊遠(yuǎn)地域。水泥市場(chǎng)需求量有限且有石灰石資源的立窯企業(yè)，經(jīng)主管部門批準(zhǔn)可采用JT窯技術(shù)實(shí)施等量節(jié)能減排技術(shù)改造，升級(jí)為先進(jìn)的新型半干法JT窯水泥產(chǎn)能。

　　四是對(duì)布局不合理并有石灰石資源的粉磨站進(jìn)行配套改造。有些水泥粉磨站距熟料基地太遠(yuǎn)，且當(dāng)?shù)赜猩a(chǎn)水泥的資源，為減少熟料運(yùn)費(fèi)及運(yùn)輸能源消耗，充分利用當(dāng)?shù)刭Y源和實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益與社會(huì)效益的統(tǒng)一，可考慮將粉磨站改造成JT窯水泥廠。

　　五是成套技術(shù)設(shè)備出口。我國不僅是水泥生產(chǎn)第一大國，也是成套技術(shù)裝備出口第一大國。國外有大量2000t/d以下規(guī)模的成套技術(shù)設(shè)備需求。JT窯技術(shù)可滿足600t/d、1200t/d、2500t/d水泥熟料系列規(guī)模要求，使上述不同規(guī)模的中小水泥生產(chǎn)線的能耗環(huán)保指標(biāo)都達(dá)到當(dāng)今水泥行業(yè)先進(jìn)水平。JT窯技術(shù)具有投資省，技術(shù)經(jīng)濟(jì)及環(huán)保指標(biāo)先進(jìn)的明顯優(yōu)勢(shì)，并具有可隨水泥市場(chǎng)需求量增加滾動(dòng)發(fā)展的優(yōu)點(diǎn)，尤其適合發(fā)展中國家需要。成套JT技術(shù)裝備，不僅出口形勢(shì)看好，出口企業(yè)也有豐厚的利潤空間。