高長(zhǎng)明

 

　　當(dāng)代世界水泥工業(yè)中，熟料煅燒能力單線達(dá)到日產(chǎn)3000～5000噸的就可謂大型，7500～10000噸的當(dāng)屬超大型。按2003年的粗略統(tǒng)計(jì)，全球約20億噸的水泥產(chǎn)量中，大型和超大型生產(chǎn)線所生產(chǎn)的水泥分別為14%和4%左右。雖然它們?cè)谒嗫偖a(chǎn)量中所占的比例還不到1/5，但是它們卻代表了世界水泥工業(yè)的發(fā)展方向和中堅(jiān)力量。因?yàn)樗鼈兌疾捎昧俗钕冗M(jìn)的技術(shù)與裝備，充分利用和節(jié)約資源與能源，特別注重環(huán)境保護(hù)，均屬環(huán)境友好型和可持續(xù)發(fā)展型綠色生產(chǎn)線。我國(guó)近2～3年來(lái)新建成投產(chǎn)的50余條日產(chǎn)熟料4000～5000噸以上的生產(chǎn)線，按通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)衡量，絕大多數(shù)已達(dá)到清潔生產(chǎn)的水平，主要是在替代天然礦物燃料---可燃性廢棄物的處置利用方面距離綠色生產(chǎn)水平還有較大差距，亟需全社會(huì)各方面的協(xié)調(diào)逐步實(shí)現(xiàn)之。

　　現(xiàn)今我國(guó)水泥工業(yè)中，日產(chǎn)熟料5000噸左右的大型裝備及其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，先進(jìn)可靠。總體而言，這樣的生產(chǎn)線應(yīng)該成為我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展的主流。事實(shí)上也正是這樣穩(wěn)步地發(fā)展之中。所謂超大型的生產(chǎn)線，目前看來(lái)它應(yīng)該是一種反映我國(guó)水泥工業(yè)技術(shù)與裝備水平和實(shí)力的標(biāo)志，其象征性意義尤為顯著。故而更加吸引世人的眼球，引起廣泛關(guān)注。

　　本文僅就超大型水泥熟料煅燒技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀及其發(fā)展作一簡(jiǎn)介，與業(yè)界同仁共研討。

 

　　作為水泥熟料預(yù)分解煅燒技術(shù)與裝備大型化和超大型化先驅(qū)的丹麥?zhǔn)访芩构?990年分別與泰國(guó)的暹羅水泥公司（SCC）和暹羅京都水泥公司（SCCC）簽署合同，分別為位于考翁和塔珀克旺新建的10000tpd生產(chǎn)線提供全套熟料煅燒裝備，即預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、排風(fēng)機(jī)，等等。這兩條10000tpd生產(chǎn)線于1992年先后投入正常生產(chǎn)，是世界上第一條（考翁）和第二條（塔珀克旺）投產(chǎn)的10000tpd生產(chǎn)線。

這是現(xiàn)代水泥工業(yè)邁向超大型化的一個(gè)飛躍，因?yàn)楫?dāng)時(shí)國(guó)際上已投產(chǎn)的4000tpd左右的生產(chǎn)線都不多，據(jù)說(shuō)僅有10余條線，而且生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)的也只有4～5年。這一步跨越到10000tpd并取得成功，實(shí)屬不易。因市場(chǎng)需求刺激，1994年在泰國(guó)塔珀克旺又?jǐn)U建了1條10000tpd生產(chǎn)線。這也是史密斯提供的世界第三套10000tpd熟料煅燒全套裝備，并根據(jù)前兩套的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)。

　　1995年泰國(guó)暹羅水泥公司曾決定在考翁擴(kuò)建一條15000tpd生產(chǎn)線，1996年史密斯公司完成了該線熟料煅燒裝備的設(shè)計(jì)，后因1997年的亞洲金融危機(jī)，該項(xiàng)目未能實(shí)現(xiàn)。

　　1990～2001年間，史密斯公司（含1997年兼并的美國(guó)前Fuller公司）為泰國(guó)、印尼、巴西、印度、波蘭等國(guó)家提供了7000~10000tpd生產(chǎn)線的熟料煅燒全套裝備約15套。

　　1991～1999年間，德國(guó)伯力休斯公司為泰國(guó)、印尼、韓國(guó)、中國(guó)等提供了7000～8500tpd生產(chǎn)線的熟料煅燒裝備近10套。

　　上世紀(jì)90年代，德國(guó)洪堡公司、日本三菱、川崎和宇部等公司為沙特、日本、中國(guó)臺(tái)灣等提供了7000～8500tpd生產(chǎn)線的熟料煅燒裝備大概有6套左右。

　　1999年瑞士霍爾西姆水泥公司曾決定在美國(guó)米蘇里州圣魯易士城附近新建一條12000tpd生產(chǎn)線，經(jīng)歷了嚴(yán)格而漫長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境審核與激烈的技術(shù)與商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，2001年伯力休斯公司與業(yè)主草簽了該項(xiàng)目的供貨合同，然而卻遭遇廠址附近社區(qū)大眾的強(qiáng)烈反對(duì)，加之美國(guó)經(jīng)濟(jì)當(dāng)時(shí)不太景氣，致使該項(xiàng)目成為懸案。直到2004年春季，霍爾西姆水泥公司終于和社區(qū)公眾以及美國(guó)環(huán)境局達(dá)成了諒解備忘錄，業(yè)主方應(yīng)允了一系列苛刻的環(huán)境承諾。屆時(shí)正值美國(guó)水泥供應(yīng)開始出現(xiàn)嚴(yán)重緊缺，于是業(yè)主宣告該項(xiàng)目重新啟動(dòng)。鑒于對(duì)生態(tài)環(huán)保更嚴(yán)格的需求，這次業(yè)主正在邀請(qǐng)更多的水泥裝備和環(huán)保裝備供應(yīng)商進(jìn)行廣泛深入的議標(biāo)程序，該項(xiàng)目的各個(gè)分項(xiàng)，誰(shuí)能中標(biāo)，尚需拭目以待。

　　2002年，中國(guó)海螺水泥集團(tuán)在銅陵A、B，樅陽(yáng)，徐州和池州等地有4條10000tpd和1條8000tpd生產(chǎn)線的熟料煅燒裝備進(jìn)行了國(guó)際招標(biāo)，使國(guó)際水泥界和諸多世界一流的水泥裝備供應(yīng)商頗感震驚和喜悅。最后史密斯公司和伯力休斯公司各得了2條10000tpd的訂單，另一條8000tpd的歸伯力休斯。一時(shí)間，中國(guó)海螺集團(tuán)成為這兩家世界頂級(jí)水泥裝備公司的“最佳合作伙伴”。國(guó)際水泥界開始對(duì)中國(guó)水泥工業(yè)刮目相看了。因?yàn)楫?dāng)時(shí)世界上總共僅有3條10000tpd生產(chǎn)線均在泰國(guó)，而中國(guó)海螺竟然一口氣就要建4條10000tpd線，的確令人驚喜。更具說(shuō)服力的事實(shí)是，2004年間已經(jīng)有和即將有3條10000tpd線相繼投入了正常生產(chǎn)，充分體現(xiàn)了我國(guó)水泥工業(yè)向大型化邁進(jìn)的整體水平與素質(zhì)。

　　根據(jù)筆者的不完全統(tǒng)計(jì)，截止2004年底，全世界已投產(chǎn)和計(jì)劃投產(chǎn)的2000tpd以上的預(yù)分解窯約有460條生產(chǎn)線，水泥總生產(chǎn)能力達(dá)8.8億t/a,其中中國(guó)大陸占有約280條,水泥生產(chǎn)能力達(dá)4.8億t/a。詳見表1所列。

 

萬(wàn)噸級(jí)熟料煅燒裝備的配置恰當(dāng)與否，對(duì)于其生產(chǎn)操作的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性具有決定性作用，各家公司都在總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)數(shù)摸試驗(yàn)的基礎(chǔ)上積累了一定的技術(shù)訣竅，能夠根據(jù)各有關(guān)客戶原燃料的具體情況和要求優(yōu)化設(shè)計(jì)配置預(yù)熱器、分解爐、管道、回轉(zhuǎn)窯和燃燒器等裝備。實(shí)際上在選型的過(guò)程中是具有一定的靈活性的，隨具體情況的不同可以在一定的范圍內(nèi)有所變化。這里所介紹的是一些較典型的配置，如表2所列。

 

 

因?yàn)槿f(wàn)噸級(jí)熟料煅燒裝備的預(yù)熱器是雙列的，所以在市場(chǎng)需求縮減時(shí)，還可以采用單列預(yù)熱器進(jìn)行生產(chǎn)，相應(yīng)地熟料產(chǎn)量將減少一半，仍可實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。 茲以史密斯公司的10000tpd系統(tǒng)為例，分別列舉其在10000tpd，5000tpd和11000tpd生產(chǎn)情況下的主要操作技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)值，如表3所示。

 

由此可知，原設(shè)計(jì)的10000 tpd系統(tǒng)，預(yù)熱器單列生產(chǎn)時(shí)，熟料產(chǎn)量減少一半的同時(shí)，熟料熱耗將上升35 ×4.18KJ/kg.cl，ID風(fēng)機(jī)的單位電耗則增加很少。相反地，當(dāng)熟料產(chǎn)量提高到11000 tpd時(shí)，其熱耗僅降低了6 ×4.18 KJ/kg.cal，ID風(fēng)機(jī)電耗卻上升了1 KWh/t。當(dāng)然這些數(shù)值只是提供一個(gè)趨勢(shì)性的參照，具體數(shù)據(jù)還應(yīng)以各客戶的正常生產(chǎn)實(shí)踐為準(zhǔn)。

 

水泥是大宗建材，顯然應(yīng)該進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。但是單線生產(chǎn)能力達(dá)到10000tpd級(jí)時(shí)，它對(duì)市場(chǎng)需求的適應(yīng)性和靈活性將會(huì)表現(xiàn)出一定的缺陷，所以我們應(yīng)該在經(jīng)濟(jì)技術(shù)收益最佳的前提下，正確選擇最適宜的熟料單線生產(chǎn)能力，作為我國(guó)水泥工業(yè)邁向新型工業(yè)化道路的主流裝備。

當(dāng)前，預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)技術(shù)在預(yù)均化、生料粉磨、熟料煅燒、熟料冷卻、水泥粉磨以及物料儲(chǔ)運(yùn)和收塵等裝備方面，其大型化和超大型化程度已發(fā)展到了接近于極限。以10000tpd生產(chǎn)線為例，生料立磨就必須采用2臺(tái)，即兩臺(tái)5000tpd的生料立磨配一臺(tái)10000tpd的窯系統(tǒng)，所謂兩磨一窯方案。如欲實(shí)現(xiàn)一磨一窯，則生料磨的產(chǎn)量必需達(dá)到800t/h左右，其磨盤直徑約Ø7m，裝機(jī)6600KW以上。設(shè)計(jì)制造這樣超大規(guī)格的立磨及其減速機(jī)，技術(shù)難度很大，經(jīng)濟(jì)合理性如何，仍是一個(gè)大問(wèn)號(hào)。此外10000tpd級(jí)的熟料蓖冷機(jī)和回轉(zhuǎn)窯也已接近各自的極限了。

我國(guó)已有近30條5000tpd生產(chǎn)線成功投產(chǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，它們都是采用一磨一窯方案的，技術(shù)先進(jìn)成熟。與兩磨一窯的10000tpd生產(chǎn)線相比，兩者的熟料熱耗(710×4.18KJ/kg.cl)，從預(yù)均化堆場(chǎng)到熟料庫(kù)的電耗（56KWh/t.cl），燒成電耗（20kwh/t.cl）等技術(shù)指標(biāo)均相差無(wú)幾；而噸投資、噸設(shè)備重量、噸裝機(jī)容量等技經(jīng)指標(biāo)也很相近。說(shuō)明在現(xiàn)有的客觀條件之下，5000tpd級(jí)比10000tpd級(jí)的生產(chǎn)線具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，適應(yīng)性更廣泛。

所以，只有在市場(chǎng)需求旺盛，潛力巨大，原燃料資源豐富，能源供應(yīng)有保障，交通運(yùn)輸較方便的地區(qū)，可以考慮興建10000tpd生產(chǎn)線。多數(shù)情況下，我國(guó)水泥工業(yè)仍以興建2500～5000tpd級(jí)生產(chǎn)線為宜。作為水泥生產(chǎn)大國(guó)走向生產(chǎn)強(qiáng)國(guó)的標(biāo)志和象征，我國(guó)應(yīng)該興建若干10000tpd級(jí)生產(chǎn)線。這對(duì)于提高我國(guó)水泥工業(yè)機(jī)器裝備的國(guó)際知名度，展示技術(shù)實(shí)力，樹立品牌形象，增強(qiáng)全球化競(jìng)爭(zhēng)力是十分有利的。這的確是一項(xiàng)英明果敢的決策。我們相信這些新投產(chǎn)的10000tpd級(jí)生產(chǎn)線必將獲得圓滿成功，祈望早日達(dá)到世界最佳水平。

另外一個(gè)可能比較具有較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展?jié)摿Φ膯尉€生產(chǎn)規(guī)模，就是一磨一窯的6000~7000tpd左右的生產(chǎn)線。其前提是生料立磨的單臺(tái)產(chǎn)量能滿足窯系統(tǒng)的需求。即生料立磨的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量約為500噸，其磨盤直徑為6m左右，裝機(jī)功率5000KW。這樣規(guī)格的生料立磨是現(xiàn)今最大型的，已經(jīng)售出的只有3臺(tái)，而且均未投產(chǎn)。如果獲得成功的話，那么一磨一窯6000~7000tpd的生產(chǎn)線，其噸投資、噸設(shè)備重量、噸裝機(jī)容量等技經(jīng)指標(biāo)可能會(huì)略優(yōu)于5000tpd級(jí)的，從而具有稍強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，例如我國(guó)在建的魯南青州和海德堡一越秀等≥6000tpd生產(chǎn)線那樣，尚有待2005年投產(chǎn)后的實(shí)踐檢驗(yàn)之。