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對新型干法水泥幾個熱議問題的思考

2009-11-25 00:00

  隨著我國新型干法水泥的發(fā)展,近年來在我國水泥界出現(xiàn)了一些新事物或新傾向,引起業(yè)界同仁的廣泛關注和議論。筆者思考良久,感覺有必要表明自己的觀點,與同仁們共探討。

  一、關于水泥窯余熱發(fā)電的噸熟料發(fā)電量問題
  評價水泥窯余熱發(fā)電效率時,噸熟料凈發(fā)電量,即扣除發(fā)電系統(tǒng)自用電以后實際回收的電量固然是一項重要的指標,但它必須在一定的前提下,也就是各方面都一致認同的水泥窯基本生產操作參數(shù)的條件下,所獲得的噸熟料凈回收電量。這樣才具有一個科學的可比的共同基礎。

  以5500t/d熟料的水泥窯為例,其應該遵循的前提條件是:熟料熱耗≤750×4.18kJ/kg;窯尾預熱器廢氣參數(shù)369000標m3/h,330℃;窯尾烘干用廢氣溫度210℃;窯頭篦冷機總廢氣302600標m3/h,290℃。其中必須滿足的是熟料熱耗一定不能超過750×4.18kJ/kg,否則水泥窯就有可能摻雜有火力發(fā)電用鍋爐的部分功能了。

  所以,在熟料真實熱耗不透明的情況下,突出地展示噸熟料發(fā)電量高達50kWh以上,對于企圖說明其余熱發(fā)電效率很高的做法是不可取的,沒有意義的。

  理論計算證明,在上述前提條件下,水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)今的實際最大噸熟料發(fā)電量為46kWh。我國目前最先進的指標實際為40kWh左右,一般約為35kWh,還有一定的提升空間,值得期待。相信在各方共同創(chuàng)新研發(fā)的努力下,我國將噸熟料發(fā)電量普遍提高到40kWh以上,并不會太遙遠。

  然而換一個視角,如果水泥企業(yè)單純從經濟效益來考量,在當前我國煤價和電價的具體情況下,為了要增加余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量,寧愿抽取一部分三次風借以提高廢氣溫度,這樣將會增加熟料熱耗。

  假設,標煤價每噸600元,電價每千瓦時0.55元。按我國目前水泥窯余熱的一般水平為例,在熟料熱耗750×4.18kJ/kg時,噸熟料凈發(fā)電量平均為32kWh(已扣除了發(fā)電系統(tǒng)的自用電8%,下同),噸熟料回收電費17.6元,噸熟料消耗的煤費為64.2元,煤電費用相抵消以后噸熟料的費用為46.6元。反之,如果抽取部分三次風后熟料熱耗上升到900×4.18kJ/kg,但因進入發(fā)電系統(tǒng)廢氣溫度的提高,噸熟料凈發(fā)電量則隨之增到55kWh左右。煤電相抵后噸熟料的費用為44~45元,噸熟料比維持熟料熱耗750×4.18kJ/kg的節(jié)省2元。應該說明,以上的假設和計算只是一個示意性質,僅作參考,具體數(shù)據(jù)將視不同地區(qū)不同企業(yè)而異。

  作為水泥企業(yè)要考慮經濟效益最大化,這是無可非議的,但是如果把利用三次風的措施拔高為“余熱能級重組及梯級利用理論”,在熟料熱耗不透明的情況下,單純地強調噸熟料凈發(fā)電量達到50kWh以上,這種說法有失公允。更有甚者,竟然把它與卡琳娜循環(huán)的余熱發(fā)電系統(tǒng)混淆在一起,這就太不科學了。筆者贊成和支持我國水泥界研發(fā)試驗卡琳娜循環(huán),并且期望能有所突破。但是科學技術工作必須尊重事實,必須盡可能實事求是地反映事物的真實面目,不能混淆概念和前提。

  二、關于立磨水泥的“性能”問題
  水泥的生產工藝過程主要是二磨一燒,每生產1噸水泥就需要粉磨近3噸的生料、燃料、熟料和混合料等,水泥工業(yè)無愧于被稱為粉磨專家。水泥工業(yè)的發(fā)展史在相當程度上反映了粉磨裝備的演變史。近30年來的發(fā)展歷程,展現(xiàn)了現(xiàn)代立式輥磨(簡稱立磨)正經歷著一個逐步全面取代已使用了百年的球(管)磨的進化過程。生料粉磨方面由球磨進化為立磨,歐美水泥工業(yè)在上世紀八九十年代已經完成,我國則始于本世紀初,現(xiàn)已趨于普及。但在水泥粉磨方面,這樣的進化,歐美始于上世紀末,而我國則剛開始提到議事內容中。

  水泥立磨之所以最終將會取代球(管)磨,其主要優(yōu)點在于:粉磨效率高,粉磨水泥的單位電耗比球磨的節(jié)省30%~40%;集烘干、粉磨、選粉作業(yè)于一體,結構緊湊、占地??;運轉時噪音小、震動小、無粉塵。立磨自身作為一個整體裝備,很少輔助設備,無需廠房,適應室外全天候環(huán)境,節(jié)省土建費用;粉磨作業(yè)中對鋼材(耐磨件)的消耗少,僅為球磨每噸水泥單位鋼材(球磨、襯板等)消耗30克的1/6~1/3,節(jié)約鋼材。立磨對水泥比表面積和顆粒組成的調控簡捷、準確、及時,改變水泥品種更方便,僅需3~5分鐘就可完成,不像球磨那樣至少需要20分鐘;運轉可靠性高、故障少,耐磨件壽命長,維護費用少,年運轉率可達90%以上。所有這些優(yōu)越性都是經過國內外幾十年實踐的考驗后得出來的。因而水泥工業(yè)中立磨的演變的確已經進化到了取代球磨的新階段了。

  筆者調研,2005~2008年,世界新建水泥生產線約360條(除中國大陸外),水泥產能達4.4億噸,共采用各種水泥粉磨裝備600余臺套,其中水泥立磨的選用率由2005年的45%上升為2008年的61%,而水泥球磨的選用率則相應地由50%下降為27%。這充分表明國際上水泥立磨取代水泥球磨已成為普遍潮流。同時,生料立磨的選用率已達90%以上,立磨在生料粉磨領域中已成為首選裝備。相信10年以后,立磨在水泥粉磨領域中也將會達到這樣的地位。15年以后(2024年),球磨或將基本退出水泥工業(yè)的歷史舞臺。

  水泥立磨在我國的推廣應用,目前所遇到的思想障礙,集中到一點,就是因立磨水泥的顆粒組成及顆粒形貌稍有別于球磨水泥而引起的所謂立磨水泥的需水量稍大、混凝土流動性和坍落度稍差,尤其是與現(xiàn)有外加劑的相容性欠佳等所表現(xiàn)出來的“性能”問題。

  這里首先應該明確指出,立磨水泥的各項性能是沒有問題的,是完全符合國家標準GB175-2007規(guī)定的各項性能指標要求的。上述的所謂問題只在某些指標數(shù)值上與球磨水泥可能有少許差異,用戶和水泥生產企業(yè)之間需要有一個相互適應、逐步磨合的過程。經過雙方的交互協(xié)調,一段時間后就能建立起新的供求習慣和生產施工習慣,所謂的立磨水泥“性能”問題也就迎刃而解了。2006年,云南昆明東駿水泥公司的(FLSOK磨)立磨水泥由初進市場直到頗為市場青睞的過程就是一個現(xiàn)實的例證。

  其實在水泥粉磨技術裝備及其粉磨系統(tǒng)的幾次重大演變進化轉型的過程中,國際上曾探討過類似上述的水泥“性能”問題。例如上世紀四五十年代小球磨向大型管磨的轉型;1970年前后開流管磨向圈流球磨的轉型;以及1990年左右圈流球磨向立磨的轉型等。歷史事實多次證明,上述水泥“性能”問題都已妥善解決。我國水泥工業(yè)在上世紀六七十年代也曾經歷過這樣的研究和辯論,同樣亦跨過了這道坎,順利地推廣了圈流球磨在水泥粉磨領域中的應用。筆者堅信,當今在推廣水泥立磨的進程中,經過各方面的共同研究改進,相互調整適應,這個“老問題”是不難解決的,決不可能阻礙水泥立磨在我國的推廣應用。

  事實上,2005年以來,我國鋼鐵行業(yè)已經先后從歐洲廠商采購了近80臺大型礦渣立磨,共耗資近5億歐元,這種采購至今仍在繼續(xù)中。今年國產的各種大型立磨也已研發(fā)成功,相繼問市。這對于我國水泥工業(yè)全面推廣應用立磨無疑是一個重大的支撐與推動。

  三、關于水泥窯協(xié)同處置城市垃圾和下水污泥的問題
  近10年來,我國水泥界有識之士曾到處奔走呼吁利用水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾和下水污泥,向中央政府主管部門、地方省市政府、各大水泥企業(yè)集團宣傳水泥廠在城市環(huán)境保護、處置城市棄廢物、發(fā)展循環(huán)經濟等方面可以發(fā)揮作用的優(yōu)越性及潛力,尤其是在消除二次污染、保證環(huán)境安全和充分利用現(xiàn)有水泥窯節(jié)省基建投資方面的優(yōu)勢更日見顯著。

  許多水泥企業(yè)一方面積極進行各項技術準備,另一方面與當?shù)卣铜h(huán)保部門溝通,爭取政策上的支持,體現(xiàn)了這些水泥企業(yè)的環(huán)保意識和社會責任感。

  目前,一些省市政府及主管部門開始認同水泥廠處置城市廢棄物的優(yōu)越性。有的水泥公司已經自籌數(shù)千萬元資金建成了處置污泥的生產線。但意想不到的是,原本是污染源的垃圾和污泥竟然變成某些部門的“搖錢樹”,致使水泥企業(yè)非但未能享受到應有的政府扶持,反而陷于沒有足夠污染物供應水泥廠協(xié)同處置的尷尬境地。

  筆者認為,對于這種怪象,地方政府及其主管部門應該負起責任來,要有所作為,不能聽之任之。

  相信不用等太久,許多省市政府就會把城市垃圾和污泥的妥善處置問題列入重要議事日程,因為客觀上垃圾污泥圍城之勢,已經十分嚴峻,不容再遲疑了。這里最大的瓶頸就在于一些地方政府如何看待長遠的環(huán)保責任和協(xié)調解決各部門之間的利益分配問題。

  四、關于需要澄清的兩種說法

  1.“水泥不是燒出來的,而是磨出來的”。
  這句話的潛臺詞是“請大家都來用我這種磨機來磨水泥吧”。

  企業(yè)推銷自己的產品很正常。但上述說法卻涉及了一個觀點,那就是我們應該對各種具有水硬性或膠凝性的混合材(或廢棄物)進行深加工,充分挖掘其潛力,多用混合材替代熟料,少用熟料甚至不用熟料來生產水泥。這個觀點基本是正確的,是符合水泥科學發(fā)展的大方向的。不過今天我們還沒有生產出高品質的無熟料水泥,何時能做到,還難以預測。

  就當今世界水泥生產工藝的最高水平來說,這種說法是完全錯誤的。無論用什么磨機,沒有熟料是磨不出水泥的,因而這種說法除了混淆將來或許會發(fā)生的事情與實際現(xiàn)實情況之外,就僅是追求一鳴驚人的效果,與其刻意想推銷的那種磨機毫無關系,反而是成弄巧成拙之敗筆。

  2.“水泥既不是燒出來的,也不是磨出來的,而是勾兌出來的”。
  其潛臺詞是“只要采用我的外加劑或助磨劑,你就能勾兌出高性能環(huán)保型綠色生態(tài)水泥”。

  本來推銷外加劑或助磨劑也是正常事,然而這種說法與前幾年的“凝石”何其相似。物極必反,正因為你把那個“劑”說的太玄了,事與愿違,人們無人敢問津,更談不上什么推銷了。

  五、關于水泥產能過剩的問題
  2008年,我國熟料產能已達13億噸,水泥粉磨產能為21億噸。目前,200多條新型干法水泥生產線正在興建中,其水泥產能約3.5億噸,將在今明兩年陸續(xù)投產。然而2008年我國水泥消費為13.8億噸,其中熟料約9.6億噸,水泥產量為14億噸,水泥產能利用率約71.9%,已經接近了產能過剩的警戒線。所以水泥產能過剩的問題必須引起高度重視,工信部2009年9月公布了《水泥行業(yè)準入條件》征求意見稿,擬采取一系列的有力措施,抑制重復建設,避免產能嚴重過剩,促進水泥工業(yè)的健康發(fā)展。筆者同意并支持這些措施的出臺,希望能得到真正的貫徹執(zhí)行,茲提出一些看法與建議,僅供參考。

  首先,維持產能適當過剩是正常的、必要的,這有利于競爭和提高,實現(xiàn)優(yōu)勝劣汰。一般認為水泥產能年利用率在80%(70%~90%)左右是適宜的。其次,鑒于立窯水泥畸型發(fā)展的歷史原因,至今在我國總產能中尚殘留約4.9億噸的以立窯為主的落后熟料產能,以及約8.4億噸的以小球磨為主的落后水泥粉磨產能。這些半個多世紀以前就該淘汰的極其落后的水泥生產方式(盡管期間也有些改進,但均無濟于事)至今仍然分別占有我國熟料和水泥總產能的38%和45%。

  面對水泥產能過剩的預警,我們應該抓緊新型干法水泥大發(fā)展的時機,一鼓作氣,爭取盡可能多地淘汰掉這些落后的產能,用現(xiàn)代化的技術裝備來取代它們,完成跨越式的發(fā)展。

  因而,我們不必拘泥于“十一五”原規(guī)劃的新型干法水泥與落后水泥之比達到70:30的目標,完全可以而且必須適度提高淘汰落后水泥的力度,例如要求2012年年底全國平均殘存的落后熟料產能限制在10%以下,個別省份或地區(qū)的份額也不能超過20%?,F(xiàn)在看來,只要方針政策明確一致,經過中央和各地方政府的共同努力,這樣的目標是可以實現(xiàn)的。

  加大淘汰落后水泥的力度,適當控制建設新型干法水泥生產線的數(shù)量,就可以基本把握好水泥產能增長的度,更重要的是大幅提升水泥產能和產量的品質。這對于節(jié)能減排、節(jié)約資源、保護環(huán)境具有深遠的意義。

  按照筆者研發(fā)的預測數(shù)學模型計算。

  筆者的主要看法和建議是:

  1.2009~2012年需新增新型干法水泥熟料產能(13.5億-8.1億)=5.4億噸,相當于5000t/d生產線360條,與2009年年底前后將投產的200條線及最近剛破土擬建的近200條線的產能大致吻合。因而政府的引導是保證這些新線的合理布局和高技術水平,避免低水平的“扎堆”現(xiàn)象。

  2.與此同時需新建現(xiàn)代水泥粉磨產能(17億-11.6億)=5.4億噸,相當于年產200萬噸的水泥粉磨站270座。

  3.2012年年底以前必須淘汰落后熟料與落后小球磨水泥粉磨產能共計各3.4億噸,即(4.9-1.5)和(8.4-5.0)億噸。屆時,落后熟料和落后水泥粉磨產能仍分別殘留有1.5億噸和5億噸,相應地分別占總量的10%和23%,尚待日后繼續(xù)淘汰。

  4.必須堅決地實施這樣的力度來淘汰落后生產方式,才能為新型干法水泥創(chuàng)造較順利的發(fā)展條件,才能徹底扭轉技術結構畸形的格局,才能較好地駕馭水泥產能過剩問題。下表中維持水泥總產能穩(wěn)定于22億噸,產能利用率逐年上升就是我們的目標。水泥產量的增長,新增產能的建設及淘汰落后的數(shù)量基本符合我國的實際需求與可能,期望值比較現(xiàn)實可行,經過努力是可以達到的。

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2024-11-23 20:30:17