水泥綠色功能產(chǎn)業(yè)是第二代新型干法技術(shù)的一種概念
硅酸鹽水泥的產(chǎn)生至今約有200年的歷史了,它在人類(lèi)歷史的文明進(jìn)程中起到了舉足輕重的作用。無(wú)論民用建筑、工業(yè)建筑或是要求特殊性能的工程建、構(gòu)筑物。硅酸鹽水泥都是所選用的主要材料。因此,水泥是全球基本建設(shè)使用為普遍又為重要的材料,已經(jīng)成為不可或缺的建筑物資,在今天或今后很長(zhǎng)的個(gè)歷史時(shí)期,可能難有新的膠凝材料問(wèn)世,來(lái)替代硅酸鹽水泥,故其生命力還是旺盛的。2012年水泥產(chǎn)量達(dá)37億噸,我國(guó)水泥產(chǎn)量22.3億噸,充分表明水泥是典型的建筑用原材料,也說(shuō)明水泥在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位和作用。多年來(lái),經(jīng)濟(jì)工作者如此評(píng)價(jià)水泥是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)的原材料,為此,水泥工作者也引以為榮。
近期,中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)提出“為加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,依靠科技創(chuàng)新引和支撐水泥工業(yè)的發(fā)展,中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)計(jì)劃用四五年的時(shí)間,組織并凝聚全行業(yè)的智慧力量,在現(xiàn)有水平基礎(chǔ)上,完成我國(guó)水泥工業(yè)設(shè)計(jì)化、工藝改革、裝備提升,以及節(jié)能減排、主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到先水平的第二代新型干法水泥的創(chuàng)新研發(fā)任務(wù)。”對(duì)第二代新型干法水泥技術(shù)與水泥綠色功能產(chǎn)業(yè)聯(lián)系較為密切且有代表性的表述有兩種:
A.第二代新型干法水泥技術(shù),是指以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為重要,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),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)。其主要產(chǎn)品為能不斷滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)各種功能要求的膠凝物質(zhì)。具有高效節(jié)能減排、“協(xié)同處置”廢棄物、充分利用余熱、高效防患未然污染、低碳技術(shù)等功能,其產(chǎn)業(yè)將逐步發(fā)展成新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)的員。(中材集團(tuán)劉志江:協(xié)同創(chuàng)新推進(jìn)“第二代”)
B.第二代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù),是指以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解技術(shù)為重要,進(jìn)步強(qiáng)化熱交換和熟料煅燒過(guò)程,大幅度提高窯爐熱效率和容積率;利用新型節(jié)能粉磨技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效粉磨;同時(shí)采用網(wǎng)絡(luò)化信息、功能化、智能化、高效利用廢棄物和污染物防患未然等先進(jìn)技術(shù),進(jìn)行水泥工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化綜合技術(shù)。(中國(guó)建材姚燕:協(xié)同研發(fā)“第二代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)”)
水泥工業(yè)成為綠色功能產(chǎn)業(yè)的形式和內(nèi)涵與第二代新型干法水泥技術(shù)“高效利用廢棄物和污染物防患未然”,即“具有高效節(jié)能減排、協(xié)同處置廢棄物、充分利用余熱、高效防患未然污染、低碳技術(shù)等功能,其產(chǎn)業(yè)將逐步發(fā)展成新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)的員”的概念是相融合的。
傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化為“兩磨燒”,采用石灰石,粘土質(zhì)原料為主要原料,以化石燃料燃燒獲取熱源煅燒熟料,后熟料配以其他輔助材料磨制水泥的生產(chǎn)方法直沿用至今。盡管窯外分解技術(shù)、立磨、輥壓機(jī)等粉磨技術(shù)在水泥生產(chǎn)中有了突破性進(jìn)展,降低了能源消耗,但水泥生產(chǎn)依然要消耗大量的原燃材料和動(dòng)力,生產(chǎn)過(guò)程中還排出了大量含有溫室氣體、有毒有害氣體和粉塵的煙氣。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是當(dāng)代先進(jìn)的水泥技術(shù),按照低碳經(jīng)濟(jì)的概念衡量,水泥工業(yè)扔被定為高排放、高污染和高耗能的工業(yè),又因其消耗大量資源還被稱(chēng)之為資源依賴(lài)型工業(yè)。2011年我國(guó)新型干法熟料產(chǎn)能達(dá)到12.6億噸,實(shí)際產(chǎn)量為9.5億噸。其單位熟料(噸)綜合耗能為115千克標(biāo)準(zhǔn)煤,消耗石灰石為1.25噸,排放煙氣2.0×103NM3,其中二氧化碳1噸,粉塵1.21千克,由此計(jì)算出相應(yīng)的消耗量和排放量:標(biāo)準(zhǔn)煤1.0925億噸;石灰石11.875億噸;煙氣1900億NM3;二氧化碳9.5億噸;粉塵0.011495億噸,(NOx、SO2略)。此數(shù)據(jù)雖然是“十五”期間較好的單位熟料指標(biāo)計(jì)算結(jié)果,但它還是提示我們,水泥工業(yè)非低碳經(jīng)濟(jì)的形象還有改變的必要,水泥工業(yè)走低碳經(jīng)濟(jì)之路是水泥工業(yè)發(fā)展進(jìn)步的必然。低能源消耗、低資源消耗、低排放、低污染的重要是節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新,以此引導(dǎo)和有利于水泥工業(yè)的進(jìn)步,采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新裝備實(shí)施淘汰落后產(chǎn)能,具體操作采用水泥窯低溫余熱發(fā)電技術(shù)、工業(yè)廢渣綜合利用技術(shù)、礦產(chǎn)資源有效利用技術(shù)。化粉磨技術(shù),其中包括立磨、輥壓機(jī)的選用,粉磨工藝流程的選用,耐磨材料與抗磨技術(shù)的選用,助磨劑的選用。化煅燒技術(shù),其中包括燒成系統(tǒng)高效熱工設(shè)備的選用,隔熱保溫耐火耐磨材料的選用及水泥生產(chǎn)線的環(huán)保除塵、減排技術(shù)的使用等。落實(shí)上述技術(shù)以實(shí)現(xiàn)“低碳水泥”的生產(chǎn)。
近年關(guān)于水泥工業(yè)的新概念不斷推出,如人們已熟知的“生態(tài)水泥”、“綠色水泥”等,其多以清潔生產(chǎn)技術(shù)、綠色制造技術(shù)為特點(diǎn),遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排的理念,因而基本上還具有環(huán)保行為為主體的特點(diǎn)。新世紀(jì)初,我國(guó)水泥窯協(xié)同處置工業(yè)廢棄物,有毒有害廢棄物,生產(chǎn)垃圾、污泥處理的技術(shù)剛剛起步,經(jīng)過(guò)十年的探索研究和實(shí)踐,這項(xiàng)技術(shù)逐步走向成熟,協(xié)同處置的過(guò)程中,對(duì)環(huán)境、對(duì)水泥產(chǎn)品無(wú)害化也成為大的亮點(diǎn)。處置過(guò)程中,生活垃圾、城市污泥、廢棄物的異味飄散,些重金屬離子污染等,已經(jīng)得到初步解決。所以,水泥窯協(xié)同處置技術(shù)成為水泥工業(yè)變身環(huán)保產(chǎn)業(yè)的支撐力量。直承擔(dān)節(jié)能環(huán)保減排重任的水泥行業(yè)將變身為環(huán)保產(chǎn)業(yè),尤其是身處大中城市周邊的水泥企業(yè)通過(guò)技術(shù)改造,形成協(xié)同處置城市生活垃圾和城市污泥以及廢棄物的能力,成為既生產(chǎn)水泥又處置污染物的環(huán)保產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)的綠色發(fā)展。我國(guó)城市近660個(gè),要有相應(yīng)的水泥企業(yè)利用現(xiàn)有的生產(chǎn)線,投資建設(shè)協(xié)同處置設(shè)施,對(duì)應(yīng)靠近的城市污染物進(jìn)行處理。條協(xié)同處置設(shè)施按1億元左右估算,其市場(chǎng)預(yù)期投資超過(guò)660億人民幣。海螺集團(tuán)銅陵水泥協(xié)同處置示范線處置垃圾數(shù)量10萬(wàn)噸/年,以此估算全國(guó)660個(gè)城市年處置量接近7000萬(wàn)噸。另方面,水泥行業(yè)轉(zhuǎn)身環(huán)保產(chǎn)業(yè)之前,以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念處理利用工業(yè)廢渣由來(lái)已久,到2010年末,年利用量達(dá)到4億噸,預(yù)計(jì)到2015年,如噸水泥中利用量達(dá)500公斤,水泥工業(yè)將處理利用近10億噸。
然而,現(xiàn)在水泥工業(yè)的主產(chǎn)品仍是水泥,及兼顧處置污染物。如何準(zhǔn)確定位水泥工業(yè)?通過(guò)以上介紹水泥工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位、責(zé)任和發(fā)揮的有效作用,可知水泥工業(yè)是基礎(chǔ)原材料工業(yè),綠色制造的環(huán)保產(chǎn)業(yè),是帶動(dòng)上、下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到拉動(dòng)作用的關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)。工信部頒布的《建材工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的附件1(水泥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃)講到:加快水泥工業(yè)向綠色功能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變,這提法引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。因?yàn)樵趪?guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變攻堅(jiān)時(shí)期,加快水泥工業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,有利于水泥工業(yè)轉(zhuǎn)型開(kāi)放的關(guān)鍵時(shí)期,定位水泥工業(yè)為綠色功能產(chǎn)業(yè),充分體現(xiàn)對(duì)水泥工業(yè)定位的科學(xué)性和今后水泥工業(yè)發(fā)展的方向。
究竟如何認(rèn)識(shí)理解水泥工業(yè)定位于綠色功能產(chǎn)業(yè)而實(shí)施第二代新型干法水泥技術(shù)呢?具有什么內(nèi)涵,符合什么要求才是綠色功能產(chǎn)業(yè)呢?水泥工業(yè)本身涵蓋礦業(yè)、窯業(yè)和粉碎業(yè)的內(nèi)容,已經(jīng)十分豐富了。但這樣的說(shuō)法僅僅將水泥工業(yè)限定在制造業(yè)上,進(jìn)步講,其產(chǎn)業(yè)鏈的延伸、擴(kuò)展也就是將制造業(yè)升級(jí)為加工制造品業(yè)。水泥工業(yè)大量利用廢渣生產(chǎn)水泥,使其走上循環(huán)經(jīng)濟(jì)的道路,余熱發(fā)電供熱使其涉足于初級(jí)中低壓狀態(tài)的電力行業(yè),協(xié)同處置污染物被贊譽(yù)為環(huán)保產(chǎn)業(yè)。而功能產(chǎn)業(yè)是指此產(chǎn)業(yè)對(duì)社會(huì)、對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展要發(fā)揮出有效作用。水泥工業(yè)轉(zhuǎn)向功能產(chǎn)業(yè),表明水泥工業(yè)發(fā)揮出的有效作用更有益社會(huì)的文明和進(jìn)步。功能產(chǎn)業(yè)冠以綠色二字為綠色功能產(chǎn)業(yè),對(duì)水泥工業(yè)的發(fā)展提出更新更高的要求了。那么,對(duì)水泥綠色功能產(chǎn)業(yè)有什么要求呢?
先水泥工業(yè)產(chǎn)品數(shù)量須保證工業(yè)化,城鎮(zhèn)化、農(nóng)村建設(shè)和水利、道路、交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求。這種產(chǎn)量規(guī)模是合理產(chǎn)能下產(chǎn)出的。產(chǎn)能過(guò)剩是資源浪費(fèi)的表現(xiàn),它既不是行政規(guī)劃的穩(wěn)健指導(dǎo)型數(shù)量,也不是市場(chǎng)需求的經(jīng)濟(jì)平衡型數(shù)量。
其次,水泥質(zhì)量、品種及功能要達(dá)到形成的水泥基材料及制成品,以致終工程的性能要求。生產(chǎn)高性能水泥配制的混凝土強(qiáng)度、變形、耐久性、抗凍性、抗?jié)B耐蝕性等指標(biāo)要符合要求,使其綜合性能得到提高。水泥品種中硅酸鹽系列的特種水泥和其他系列水泥要擴(kuò)大應(yīng)用范圍。根本問(wèn)題是以質(zhì)量效益替代規(guī)模效益,轉(zhuǎn)變水泥工業(yè)發(fā)展方式。
第三,建立水泥所用原燃料、材料的新觀念,降低質(zhì)石灰石、質(zhì)煙煤的用量。盡量有效利用礦山表層土、夾層、裂縫土,搭配使用高硅、高鎂石灰石,利用工業(yè)廢渣作原料,做混合材料和做調(diào)凝劑。使用細(xì)磨或超細(xì)磨、礦渣粉、粉煤灰、天然沸石等替代部分水泥。水泥熟料煅燒用化石燃料選擇低劣質(zhì)煤、低揮發(fā)煤,選用替代燃料做二次熱源,充分挖掘石煤、煤矸石、高碳粉煤灰及協(xié)同處置垃圾污泥的熱量作為補(bǔ)充熱源。做到生態(tài)化生產(chǎn)水泥。
第四,采用水泥生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝、新裝備,以技術(shù)進(jìn)步作為杠桿淘汰落后產(chǎn)能。水泥熟料煅燒采用窯外分解工藝技術(shù),在整個(gè)燒成系統(tǒng)中的新技術(shù)裝備包括:六級(jí)或五級(jí)高效熱回收型預(yù)熱器,生料、燃料快速均勻分散混合,燃料無(wú)焰燃燒與生料進(jìn)行熱交換,生料瞬間基本完成分解反應(yīng),高速排出化學(xué)反應(yīng)氣體的分解爐;二支承長(zhǎng)徑比約1:(10-12)的短窯;高性能大推力燃燒器,適合燃燒替代燃料的燃燒器;步進(jìn)式無(wú)漏料,推動(dòng)十字棒式無(wú)漏料冷卻機(jī),研究探索富氧煅燒技術(shù),沸騰窯生產(chǎn)熟料,平行氣流交叉物流高固比預(yù)熱分解窯外技術(shù),新型干法電石渣煅燒水泥熟料技術(shù)。推廣應(yīng)用廢棄物替代原燃材料煅燒熟料技術(shù);利用石煤、氣煤、褐煤燃燒及助燃節(jié)煤劑技術(shù)。推行余熱發(fā)電等余熱回收技術(shù)。降低CO2、NOx、SO2排放量,降低煙氣總量。粉碎技術(shù)包括:移動(dòng)式破碎機(jī)、烘干破碎機(jī)、滾齒篩分破碎機(jī)在水泥原料礦山的應(yīng)用;輥式破碎機(jī)在冷卻機(jī)上替代錘破技術(shù)。大型立磨、輥壓機(jī)生料粉磨技術(shù);立磨終粉磨水泥技術(shù);預(yù)粉磨與其他粉磨設(shè)備及流程化技術(shù);筒輥磨、倍它磨技術(shù);水泥各組分材料分別粉磨后混合均化生產(chǎn)水泥技術(shù);超細(xì)粉煤灰、礦渣用立磨或球磨粉磨技術(shù);新型雙邊緣傳動(dòng)立式生料輥磨,單傳動(dòng)輥壓機(jī)等新型設(shè)備的應(yīng)用技術(shù)。
烘干技術(shù):電石渣烘干、脫硫石膏烘干、濕排粉煤灰烘干等難以處理濕物料的烘干技術(shù)。
燒成系統(tǒng)熟料煅燒技術(shù)、礦山石灰石、生料、水泥、破碎粉磨技術(shù),物料烘干技術(shù)的節(jié)能減排效果明顯,其他節(jié)能減排技術(shù)如配料設(shè)計(jì)的原材料利用、配料結(jié)果易燒易磨,無(wú)害無(wú)害技術(shù),水泥工藝外加劑,耐磨、耐火材料等高效防塵技術(shù)等,綠色制造技術(shù),做到節(jié)能減排低碳淘汰落后產(chǎn)能。
第五,協(xié)同處置城市生活垃圾,污泥等工業(yè)廢棄物,有毒有害廢棄物。社會(huì)效益方面表現(xiàn)為解決日益嚴(yán)重的城市環(huán)境污染,即空氣、水體、土壤污染,解決占用土地的詬病,取代造成二次污染焚燒垃圾的處理方式以及其他破壞環(huán)境質(zhì)量的落后方法,發(fā)揮水泥窯外協(xié)同處置的勢(shì),凸顯水泥工業(yè)處置污染物的社會(huì)功能。環(huán)境效益突出表現(xiàn)為排放氣體及其含有的顆粒無(wú)害無(wú)害,水泥產(chǎn)品不被放射性物質(zhì)污染,質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量管理規(guī)程的要求,投放市場(chǎng)可靠可靠。生產(chǎn)處置過(guò)程無(wú)外溢、無(wú)泄漏、無(wú)滲透,工作環(huán)境清潔亮麗。如海螺銅陵的生產(chǎn)線,是令人滿意的處置環(huán)境。企業(yè)效益定位在從處置物中獲得部分原材料和替代燃料,變城市污泥、生活垃圾廢棄物為原料、燃料資源。企業(yè)效益還理應(yīng)得到社會(huì)、中國(guó)給予的合理處置費(fèi)用。其中包括協(xié)同處置設(shè)施的中國(guó)無(wú)償投資,這是加快協(xié)同處置力度的關(guān)鍵環(huán)。社會(huì)、環(huán)境、企業(yè)效益共進(jìn)并舉,彰顯水泥工業(yè)綠色功能產(chǎn)業(yè)的科學(xué)定位。
第六,水泥礦山所轄礦區(qū)土地復(fù)林復(fù)墾,治理因開(kāi)采形成的裸露巖石,恢復(fù)植被,綠化美化環(huán)境。礦山生態(tài),地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理,成為礦山開(kāi)采規(guī)劃的組成部分,借鑒環(huán)境治理的做法,在礦山的應(yīng)用就是有開(kāi)采就要有恢復(fù)生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境的計(jì)劃和實(shí)施計(jì)劃的措施,不能等到“閉坑”才做。礦山開(kāi)采爆破瞬間產(chǎn)生的氣體的污染,爆破產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)地下水系可是能產(chǎn)生的負(fù)作用引起重視。所謂功能指事物或方法所發(fā)揮的有效作用,因此,那些發(fā)生的不利作用都是綠色功能產(chǎn)業(yè)不能容納的。
第七,延伸產(chǎn)業(yè)鏈、拓展水泥材料域制品的數(shù)量和質(zhì)量,提高水泥工業(yè)的綠色功能作用,同時(shí)實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)自礦山至伸延產(chǎn)品的增值,增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力,形成具有重要競(jìng)爭(zhēng)力的綠色功能產(chǎn)業(yè)。
延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,水泥工業(yè)向砂石材料產(chǎn)業(yè),混凝土建筑及制品產(chǎn)業(yè)進(jìn)軍。目前,國(guó)內(nèi)砂石用量約90億噸,人工砂石用量日益增多。水泥石灰石礦山生產(chǎn)砂石具有先天勢(shì)和有利條件。混凝土由砂石骨料、水泥、水和礦物及化學(xué)外加劑組成。以C30級(jí)混凝土為例,每立米混凝土用水泥270、砂1128,粉磨灰60,礦粉48,水175,外加劑7.6千克(實(shí)際配合比)。總量2380.6kg/m3,水泥企業(yè)如生產(chǎn)石料、水泥、細(xì)礦渣粉等數(shù)量達(dá)到1446kg,占總量的60%,可以實(shí)現(xiàn)礦山石料第價(jià)值段,水泥熟料第二價(jià)值段,水泥第三價(jià)值段,混凝土第四價(jià)值段的價(jià)值提升。水泥制品、干混砂漿,防水材料,水泥基材的板材,砌塊等制品離不開(kāi)水泥,自然這些制成品都應(yīng)是水泥工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán),延伸產(chǎn)業(yè)鏈,拓展水泥基材料制品形成的綠色功能產(chǎn)業(yè),較之單的水泥工業(yè)的影響力系數(shù)會(huì)更大。拉動(dòng)系數(shù)表示拉動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展的項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。水泥制造業(yè)生產(chǎn)1億元產(chǎn)品,拉動(dòng)3億元的其他產(chǎn)業(yè)需求,這是前幾年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。目前,高速公路、高速鐵路、房地產(chǎn)、水利設(shè)施等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),水泥功能產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)作用有增無(wú)減,體現(xiàn)社會(huì)貢獻(xiàn)率的拉動(dòng)系數(shù)百尺竿頭更進(jìn)步。
水泥工業(yè)成為綠色功能產(chǎn)業(yè)的內(nèi)容豐富多彩、內(nèi)涵深邃厚重,它是第二代新型干法技術(shù)的種概念,這是綠色功能產(chǎn)業(yè)與水泥工業(yè)技術(shù)概念高度統(tǒng),更是開(kāi)創(chuàng)水泥工業(yè)個(gè)新階段的起點(diǎn)。