高長明：再論水泥廠熟料生產(chǎn)對外界電能零消耗的現(xiàn)實性

  我是水泥工業(yè)老兵，1955年南京工學院，化工系水泥工業(yè)專業(yè)畢業(yè)，我國第一屆水泥專業(yè)畢業(yè)生，至今60余年。但依然需要終身學習，向大家學習，也是這次來的第一個目的。

  我這次的題目是《再論水泥廠 熟料生產(chǎn)對外界電能零消耗的現(xiàn)實性》，在1997年我已經(jīng)在《水泥技術(shù)》發(fā)表了《論水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略》在里面我提了“四零一負”理念，到今天已經(jīng)20年過去了。在2016年我又寫了《高長明：水泥工業(yè)“四零一負”理念的前世今生與未來》回顧了20年來的進展，自1997年后每隔一段時間都會對此理念的進展進行查看。

  所謂“四零一負”理念，即水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略應(yīng)為，在水泥生產(chǎn)的過程中同時還要力爭（或必須）實現(xiàn)：對水泥廠周圍生態(tài)環(huán)境的“零污染”，將排放濃度降低，達到自然環(huán)境能夠吸納的水平；水泥熟料生產(chǎn)對外界電能的“零消耗”，1982年天津院就已經(jīng)有了余熱發(fā)電的想法，但那時候熟料電耗達到60余度，日本但是在余熱發(fā)電技術(shù)處于領(lǐng)先地位最多也只能達到24度。所以我們就從兩個方面著手，一方面降低熟料電耗，一方面提高余熱發(fā)電水平；對廢水廢料廢渣的“零排放”，就是水泥廠沒有廢料、廢水、廢渣的排出，廢水可以經(jīng)處理達到灌溉需要；對化石燃料的“零消耗”，就是大量采用全社會大量廢棄物替代化石燃料；以及對全社會各種廢棄物（例如礦渣、粉煤灰、電石渣、赤泥、脫硫石膏、城市垃圾、工業(yè)廢料廢渣廢油、危廢等）的“負增長”做出較大的貢獻；亦就是在水泥（或熟料）生產(chǎn)的同時還要發(fā)揮“四零一負”的功效。

  雖然四零一負是在1997年提出，但是在1983年的時候我就有了這個想法。經(jīng)過十多年的醞釀，1996年，在德國萊茵河畔城市杜塞爾多夫舉行的由德國水泥研究院舉行的小型研討會上，我提出“四零一負”概念，并在次年成文刊登在了《水泥技術(shù)》和《水泥》雜志上。

  現(xiàn)在我介紹下目前“四零一負”完成的程度是什么樣。1997年零污染完成了5-15%左右，到2017年60%-90%。零電耗當時只在日本有余熱發(fā)電，而在其他國家還沒有，只有3-6%。現(xiàn)在完成程度到5-7%，主要因為只有我國在用。零排放這塊，在全世界水平比較高，達到了50-70%。對于化石燃料替代方面完成了50左右，想要達到100%要到2030年。

  為什么余熱發(fā)電在歐美沒有發(fā)展起來？主要是因為在歐美水泥價格比較高，但是電費很便宜。因此，歐美地區(qū)企業(yè)想要利用余熱發(fā)電需要提高熟料熱耗，得不償失。降低熟料電耗、熱耗是主要的，不能為了余熱發(fā)電而本末倒置。當前，歐美企業(yè)只有噸熟料余熱發(fā)電在60度以上才能達到與外買電的成本持平。北歐一些國家的企業(yè)是將余熱全部以優(yōu)惠的價格賣給政府，為附近居民提供優(yōu)惠的采暖、熱水服務(wù)。國外余熱利用效率比發(fā)電高，例如 1999年德國巴伐利亞州（今拜恩州）Lengfurt 水泥廠用戊烷C5H12 ORC有機介質(zhì)蘭肯循環(huán)，3000t窯篦冷機的余 熱發(fā)電得到15kWh/t熟料（相當于全窯60kWh/t 熟料左右）

  天津院從1985年開始研究余熱發(fā)電，經(jīng)過多年的努力，已經(jīng)取得了很好的成績，對此表示欣慰。國外現(xiàn)在有一個卡玲娜循環(huán)，用氨水作為朗肯循環(huán)。1996年，他將所有的專利賣給了以色列的Wasabi公司。后面少數(shù)多次賣給了多個公司，最后被史密斯公司全部買入，隨后在阿聯(lián)酋和巴基斯坦投入使用，在穩(wěn)定的情況可以達到50度電。但在我國大量EPC項目的出口的沖擊下，卡玲娜循環(huán)優(yōu)勢開始不明顯，我國產(chǎn)品價廉物美，工期短，發(fā)電量可觀。

  另外就是在新疆多條線開始使用旁路防風進行余熱發(fā)電，但是這一方法還需要不斷驗證，比如放出來30%的熱風會不會造成熟料熱耗的增加。在新疆運用的生產(chǎn)線反饋，在放出30%的熱風后，熟料熱耗增加2%，所以在科技創(chuàng)新的時候要大膽想象，不斷實踐改進，實現(xiàn)想象?？傮w看，我國水泥零電耗的進程在不斷進步。

  最后，高長明認為，熟料生產(chǎn)對外界電能的零消耗將于2030年之前首先在中國水泥工業(yè)中實現(xiàn)；水泥生產(chǎn)對外界電能的零消耗將在2050年之前首先在中國水泥工業(yè)中實現(xiàn)；水泥窯預(yù)熱高效回收100%再利用將于2030年之前在發(fā)達國家得以實現(xiàn)。