我國(guó)水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)支撐與評(píng)價(jià)

　　前言
　　水泥工業(yè)是資源、能源依賴(lài)型產(chǎn)業(yè)，是我國(guó)資源，能源消耗較大的產(chǎn)業(yè)之一，由于我國(guó)水泥工業(yè)是在長(zhǎng)期短缺經(jīng)濟(jì)條件下發(fā)展起來(lái)的，中小企業(yè)占居企業(yè)數(shù)量的主體，所以從整體看資源利用率低、能源消耗高、環(huán)境負(fù)荷重的局面仍未得到根本改變。近年來(lái)，隨著水泥產(chǎn)品產(chǎn)能的快速增長(zhǎng)，水泥工業(yè)的能源消耗、煙（粉）塵排放總量也在相應(yīng)增加，為此國(guó)家發(fā)改委等八部委提出了水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo)，要求到2010年新型干法水泥比重提高到70%，累計(jì)淘汰落后生產(chǎn)能力2.5億噸；日產(chǎn)4000噸以上大型新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到噸水泥綜合電耗小于95千瓦時(shí)，熟料熱耗小于740千卡/千克。因此，我們一定要看到我國(guó)水泥工業(yè)節(jié)能減排工作的長(zhǎng)期性和艱巨性。建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)方式是水泥工業(yè)的重要任務(wù)，為了更好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本文探討了我國(guó)水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)支撐與評(píng)價(jià)問(wèn)題，包括了技術(shù)支撐范圍、支撐技術(shù)內(nèi)容，以及評(píng)價(jià)節(jié)能減排效果的方法與指標(biāo)等。   

　　1 水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)支撐
　　1.1 技術(shù)支撐范圍與技術(shù)支撐構(gòu)架
　　我國(guó)水泥工業(yè)走循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的正確方向，水泥工業(yè)走循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路的目的是：合理而有限的利用自然資源和能源（即節(jié)約使用自然資源和能源）；使用先進(jìn)的、高效的、節(jié)能的、機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)和裝備；生產(chǎn)全過(guò)程控制對(duì)環(huán)境的污染，減少有毒有害廢棄物的排放；生產(chǎn)中可以循環(huán)使用余熱和廢水且能較多利用工業(yè)廢棄物和其它廢物（如生活垃圾）；生產(chǎn)符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、使用壽命長(zhǎng)且無(wú)毒無(wú)害的水泥產(chǎn)品。水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)支撐范圍，技術(shù)支撐體系可用于我國(guó)所有水泥生產(chǎn)企業(yè)和水泥工程的項(xiàng)目設(shè)計(jì)。技術(shù)支撐的原則、內(nèi)容、方法、方式和評(píng)價(jià)方法以及與此有關(guān)的法律法規(guī)等組成了技術(shù)保障體系。             

　　1.2  支撐技術(shù)的主要內(nèi)容
　　1.2.1 新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)
　　所謂新型干法水泥技術(shù)，是指以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為核心，利用現(xiàn)代流體力學(xué)、燃燒動(dòng)力學(xué)、熱工學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)、粉體工學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)，并采用計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)進(jìn)行水泥工業(yè)生產(chǎn)的綜合技術(shù)。

　　新型干法水泥技術(shù)的內(nèi)容有：原料礦山計(jì)算機(jī)控制開(kāi)采、原料預(yù)均化、生料均化、新型節(jié)能粉磨、高效預(yù)熱器和分解爐、新型篦式冷卻機(jī)、高耐熱耐磨及隔熱材料、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)等，因此，使用該技術(shù)進(jìn)行水泥生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)是高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、節(jié)約資源、符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。

　　其特點(diǎn)是：生產(chǎn)大型化、完全自動(dòng)化、符合清潔生產(chǎn)的要求、能實(shí)現(xiàn)廢棄物再利用、減少環(huán)境負(fù)荷、是采用生態(tài)技術(shù)的切入點(diǎn)，以下分項(xiàng)簡(jiǎn)述。              

　　（1）燒成技術(shù)與設(shè)備：主要包括內(nèi)容有高效預(yù)熱器及分解爐系統(tǒng)、二檔短窯、高效節(jié)能篦冷機(jī)（第三代和第四代）、新型高效燃燒器（降低熱耗及減少NO_x的排放）

　?。?）節(jié)能粉磨系統(tǒng)與設(shè)備：主要包括內(nèi)容有料床粉磨技術(shù)（水泥綜合電耗從以前的100～110kWh/t降低到80～90kWh/t）；

　?。?）高效固氣分離裝置：主要包括內(nèi)容有用于末端治理新型高效袋收塵器與電收塵器，保證系統(tǒng)粉塵排放接近到零，如采用褶式濾筒的袋收塵器，濾料為新型的膨脹微孔聚四氟乙烯薄膜等，特別適用于粘性粉塵和微細(xì)粉塵的收塵；

　?。?）網(wǎng)絡(luò)和信息化技術(shù)：主要包括內(nèi)容有采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或其他操作控制系統(tǒng)、生料質(zhì)量控制、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等；

　　(5）系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)：主要包括內(nèi)容有系統(tǒng)集成技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)是原料均化、預(yù)分解窯煅燒和節(jié)能粉磨工藝的優(yōu)化組合，水泥生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)水平最終反映在能耗低、產(chǎn)量高、質(zhì)量好、生產(chǎn)可靠、勞動(dòng)生產(chǎn)率高、投資低等方面。

　　1.2.2 水泥生態(tài)化技術(shù)
　　入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中。水泥生態(tài)化生產(chǎn)的基本原則是：采用可提高環(huán)境效率的水泥生產(chǎn)工藝和技術(shù)，生產(chǎn)環(huán)境協(xié)調(diào)性產(chǎn)品，使水泥產(chǎn)品的綜合價(jià)值指標(biāo)最大。

　　為了提高環(huán)境效率，我們必需減少石灰石使用量，保護(hù)和節(jié)約石灰石資源，同時(shí)減少了因CaCO₃的分解而帶給環(huán)境負(fù)荷——溫室氣體CO₂的排出量；另外采用集約度低的原料和燃料，如使用低品位石灰石、使用代用粘土、回轉(zhuǎn)窯使用無(wú)煙煤和低揮發(fā)份煤等也都是提高環(huán)境效率的方法。水泥生態(tài)化生產(chǎn)的宗旨是按照生態(tài)規(guī)律組織生產(chǎn)、消費(fèi)和處理廢棄物，使經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和諧地概括起來(lái)說(shuō)水泥生態(tài)化生產(chǎn)技術(shù)有如下幾點(diǎn)：

　?。?）余熱利用技術(shù)與設(shè)備：主要指純低溫余熱發(fā)電技術(shù)（解決企業(yè)自身用電25～30%）、其它余熱利用措施（如余熱采暖和熱力拖動(dòng)等）；

　?。?）水泥窯協(xié)同處置廢物主要包括內(nèi)容有：
　　a.處置工業(yè)廢棄物（燃燒的效率≥99.99%，有害物質(zhì)的焚毀去除率≥99.99%，焚燒殘?jiān)臒嶙茰p率在5%以下，焚燒系統(tǒng)出口煙氣的氧氣含量在6%～10%）；

　　 b.生活垃圾的水泥窯焚燒處置(關(guān)鍵問(wèn)題是在可燃物分揀時(shí)剔除塑料尤其是聚氯化合物塑料，以降低生活垃圾中的氯含量，嚴(yán)格控制煙氣的排放沒(méi)有重金屬和有害元素逸出)；

　　c.污泥的水泥窯焚燒處置,必需解決污泥含水量高和重金屬離子、有機(jī)污染物、寄生蟲(chóng)卵和病毒的問(wèn)題；

　?。?）廢渣資源化技術(shù)：主要包括內(nèi)容有礦渣資源化、鋼渣資源化、粉煤灰的資源化、電石渣的資源化、煤矸石的資源化技術(shù)、廢棄混凝土的再利用等；

　　（4）再循環(huán)利用的軟分選技術(shù)：在處置工業(yè)廢棄物和廢渣資源化時(shí)，都需要利用比重、色彩、成分等粒經(jīng)以外的特性把固體顆粒分離分選的技術(shù)，雖然是古典的選礦方法，但隨著廢棄物再循環(huán)利用技術(shù)的發(fā)展而得到了重視和進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，以Soft Separation為中心的再循環(huán)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、檢測(cè)和控制技術(shù)，也將會(huì)逐步形成各自的體系；

　　（5）重金屬分離與回收：當(dāng)采用廢棄物生產(chǎn)水泥時(shí)，應(yīng)該對(duì)窯尾收塵器的回灰進(jìn)行無(wú)害化處理，即必須經(jīng)過(guò)重金屬回收裝置對(duì)重金屬濃縮處理，分離后的銅、鉛、鋅等可以送回有關(guān)工廠(chǎng)再生利用；

　?。?）有害元素的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)與裝置主要包括內(nèi)容有：大氣污染物（顆粒物、SO2、NOx、F化物等）、焚燒生活垃圾的污染物（汞、鎘、鉛、二惡英、惡臭等）、焚燒危險(xiǎn)廢棄物的污染物（CO、SO2、HF、HCl、NOx、汞、鉻、砷、鎳及其化合物、鉛及其化合物、鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物、二悪英類(lèi)等）、水污染物監(jiān)測(cè)、噪聲監(jiān)測(cè)和水泥產(chǎn)品放射性。

　　此外，創(chuàng)新的粉體技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這是21世紀(jì)地球環(huán)境技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，如顆粒設(shè)計(jì)、顆粒形貌的表征、廢棄物的分選與混合、超細(xì)粉磨、新能源催化劑等，對(duì)保護(hù)地球美好的自然環(huán)境蘊(yùn)藏著無(wú)限動(dòng)力，水泥生態(tài)化生產(chǎn)要不斷吸收這些技術(shù)。            

　　2  水泥工業(yè)節(jié)能減排的評(píng)價(jià)方法
　　2.1  評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)
　　現(xiàn)在還沒(méi)有節(jié)能環(huán)保型水泥工業(yè)的評(píng)價(jià)方法，但我國(guó)水泥工業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的衡量標(biāo)準(zhǔn)可以用評(píng)價(jià)指標(biāo)表示，因此提出了如表1所示的有關(guān)數(shù)據(jù)。

　　在表1中，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有水泥生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，參照國(guó)際一般和先進(jìn)水平情況，按照節(jié)能降耗、資源綜合利用、減少污染物排放三方面內(nèi)容，把我國(guó)水泥工業(yè)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的評(píng)價(jià)指標(biāo)分為8個(gè)子項(xiàng)。每項(xiàng)內(nèi)容達(dá)到指標(biāo)者，則該企業(yè)視為節(jié)能環(huán)保先進(jìn)企業(yè)單位，超過(guò)2個(gè)不合格項(xiàng)者，則該企業(yè)被視為節(jié)能環(huán)保不合格企業(yè)；而在上述兩種情況之間的企業(yè)，為節(jié)能環(huán)保基本合格單位，但由檢查單位提出改進(jìn)意見(jiàn)。

　　目前還沒(méi)有制定CO₂的減排標(biāo)準(zhǔn)。在表1中“窯系統(tǒng)廢氣余熱利用率”包含了有無(wú)余熱發(fā)電和余熱其它利用內(nèi)容。另外，根據(jù)我國(guó)水泥工業(yè)廢棄物的實(shí)際情況，當(dāng)大量采用污泥、含有較多水份的生活垃圾或垃圾焚燒灰時(shí)，將對(duì)水泥熟料的煤耗進(jìn)行修訂。

　　節(jié)能環(huán)保是為人類(lèi)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)的，它的評(píng)價(jià)指標(biāo)由三大基本要素構(gòu)成，即三維評(píng)價(jià)指標(biāo)，一是經(jīng)濟(jì)繁榮和長(zhǎng)期發(fā)展，二是環(huán)境管理和生態(tài)改善，三是社會(huì)責(zé)任和社會(huì)進(jìn)步，表1中的指標(biāo)體現(xiàn)了這三方面內(nèi)容。            

　　2.2 關(guān)于評(píng)價(jià)體系的考慮
　　在水泥工業(yè)節(jié)能減排的支撐技術(shù)中包括了新型干法水泥技術(shù)和水泥生態(tài)化生產(chǎn)技術(shù)，這不單是節(jié)能減排的支撐技術(shù)，更是決定我國(guó)水泥工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的根本技術(shù)，這些技術(shù)在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、生態(tài)設(shè)計(jì)和走循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路中都起著重要的支撐作用。

　　表1提出了節(jié)能環(huán)保型水泥工業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考值，為了更規(guī)范的、更有力的、促進(jìn)水泥工業(yè)的節(jié)能減排，應(yīng)該建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)型水泥工業(yè)的評(píng)價(jià)體系。評(píng)價(jià)體系包括的內(nèi)容有:適用范圍、體系結(jié)構(gòu)、評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值、權(quán)重值及權(quán)重值的確定方法、水平評(píng)價(jià)方法、相關(guān)法律法規(guī)以及編制說(shuō)明等。評(píng)價(jià)體系的適用范圍要包括我國(guó)所有通用水泥生產(chǎn)企業(yè)（含水泥熟料生產(chǎn)廠(chǎng)和水泥粉磨站），還應(yīng)包括特種水泥生產(chǎn)企業(yè)、水泥新建企業(yè)和改擴(kuò)建工程項(xiàng)目，這些企業(yè)可將該體系內(nèi)容作為項(xiàng)目審核的依據(jù)或進(jìn)行循環(huán)經(jīng)濟(jì)水平的評(píng)估。這是一個(gè)專(zhuān)題的內(nèi)容，本篇限于篇幅不便詳述，應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究和制定。

表1  水泥工業(yè)節(jié)能減排的評(píng)價(jià)指標(biāo)^1）

注：1）標(biāo)記為m³的氣體是指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的數(shù)值。產(chǎn)品基準(zhǔn)是 P.O42.5水泥。       

　　3  結(jié)言
　　更好的進(jìn)行水泥工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用推廣工作，可以提高我國(guó)水泥工業(yè)的技術(shù)水平，目前我國(guó)水泥工業(yè)整體技術(shù)水平與國(guó)際水平相比還有很大差距，并且水泥的生產(chǎn)制造遇到了全球性的資源、能源、生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，我國(guó)水泥工業(yè)要在上述支撐技術(shù)與評(píng)價(jià)方法的指導(dǎo)下達(dá)到如下幾個(gè)目的：

　　（1）實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排的總體目標(biāo)，完成國(guó)家發(fā)改委對(duì)水泥工業(yè)提出的具體節(jié)能能減排要求；

　?。?）開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和推廣節(jié)能減排的水泥生產(chǎn)技術(shù)與裝備，可以減少資源和能源消耗，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不斷增強(qiáng)我國(guó)水泥工業(yè)裝備開(kāi)發(fā)與制造能力；

　?。?）通過(guò)把水泥生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)用研究成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)、通過(guò)不斷技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備開(kāi)發(fā)，全面提升我國(guó)水泥行業(yè)技術(shù)水平，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率，不斷形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)；

　?。?）通過(guò)國(guó)內(nèi)外的技術(shù)交流和合作，促進(jìn)中國(guó)水泥工業(yè)國(guó)際交流與對(duì)外合作的發(fā)展，促進(jìn)水泥工業(yè)綠色化盡快與國(guó)際接軌。