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对新型干法水泥几个热议问题的思考

信息来源:shuini.biz  时间:2009-11-25  浏览次数:1618

  随着我国新型干法水泥的发展,近年来在我国水泥界出现了一些新事物或新倾向,引起业界同仁的广泛关注和议论。笔者思考良久,感觉有必要表明自己的观点,与同仁们共探讨。

  一、关于水泥窑余热发电的吨熟料发电量问题

  评价水泥窑余热发电效率时,吨熟料净发电量,即扣除发电系统自用电以后实际回收的电量固然是一项重要的指标,但它必须在一定的前提下,也就是各方面都一致认同的水泥窑基本生产操作参数的条件下,所获得的吨熟料净回收电量。这样才具有一个科学的可比的共同基础。

  以5500t/d熟料的水泥窑为例,其应该遵循的前提条件是:熟料热耗≤750×4.18kJ/kg;窑尾预热器废气参数369000标m3/h,330℃;窑尾烘干用废气温度210℃;窑头篦冷机总废气302600标m3/h,290℃。其中必须满足的是熟料热耗一定不能超过750×4.18kJ/kg,否则水泥窑就有可能掺杂有火力发电用锅炉的部分功能了。

  所以,在熟料真实热耗不透明的情况下,突出地展示吨熟料发电量高达50kWh以上,对于企图说明其余热发电效率很高的做法是不可取的,没有意义的。

  理论计算证明,在上述前提条件下,水泥窑余热发电系统现今的实际最大吨熟料发电量为46kWh。我国目前最先进的指标实际为40kWh左右,一般约为35kWh,还有一定的提升空间,值得期待。相信在各方共同创新研发的努力下,我国将吨熟料发电量普遍提高到40kWh以上,并不会太遥远。

  然而换一个视角,如果水泥企业单纯从经济效益来考量,在当前我国煤价和电价的具体情况下,为了要增加余热发电系统的发电量,宁愿抽取一部分三次风借以提高废气温度,这样将会增加熟料热耗。

  假设,标煤价每吨600元,电价每千瓦时0.55元。按我国目前水泥窑余热的一般水平为例,在熟料热耗750×4.18kJ/kg时,吨熟料净发电量平均为32kWh(已扣除了发电系统的自用电8%,下同),吨熟料回收电费17.6元,吨熟料消耗的煤费为64.2元,煤电费用相抵消以后吨熟料的费用为46.6元。反之,如果抽取部分三次风后熟料热耗上升到900×4.18kJ/kg,但因进入发电系统废气温度的提高,吨熟料净发电量则随之增到55kWh左右。煤电相抵后吨熟料的费用为44~45元,吨熟料比维持熟料热耗750×4.18kJ/kg的节省2元。应该说明,以上的假设和计算只是一个示意性质,仅作参考,具体数据将视不同地区不同企业而异。

  作为水泥企业要考虑经济效益最大化,这是无可非议的,但是如果把利用三次风的措施拔高为“余热能级重组及梯级利用理论”,在熟料热耗不透明的情况下,单纯地强调吨熟料净发电量达到50kWh以上,这种说法有失公允。更有甚者,竟然把它与卡琳娜循环的余热发电系统混淆在一起,这就太不科学了。笔者赞成和支持我国水泥界研发试验卡琳娜循环,并且期望能有所突破。但是科学技术工作必须尊重事实,必须尽可能实事求是地反映事物的真实面目,不能混淆概念和前提。

  二、关于立磨水泥的“性能”问题

  水泥的生产工艺过程主要是二磨一烧,每生产1吨水泥就需要粉磨近3吨的生料、燃料、熟料和混合料等,水泥工业无愧于被称为粉磨专家。水泥工业的发展史在相当程度上反映了粉磨装备的演变史。近30年来的发展历程,展现了现代立式辊磨(简称立磨)正经历着一个逐步全面取代已使用了百年的球(管)磨的进化过程。生料粉磨方面由球磨进化为立磨,欧美水泥工业在上世纪八九十年代已经完成,我国则始于本世纪初,现已趋于普及。但在水泥粉磨方面,这样的进化,欧美始于上世纪末,而我国则刚开始提到议事内容中。

  水泥立磨之所以最终将会取代球(管)磨,其主要优点在于:粉磨效率高,粉磨水泥的单位电耗比球磨的节省30%~40%;集烘干、粉磨、选粉作业于一体,结构紧凑、占地小;运转时噪音小、震动小、无粉尘。立磨自身作为一个整体装备,很少辅助设备,无需厂房,适应室外全天候环境,节省土建费用;粉磨作业中对钢材(耐磨件)的消耗少,仅为球磨每吨水泥单位钢材(球磨、衬板等)消耗30克的1/6~1/3,节约钢材。立磨对水泥比表面积和颗粒组成的调控简捷、准确、及时,改变水泥品种更方便,仅需3~5分钟就可完成,不像球磨那样至少需要20分钟;运转可靠性高、故障少,耐磨件寿命长,维护费用少,年运转率可达90%以上。所有这些优越性都是经过国内外几十年实践的考验后得出来的。因而水泥工业中立磨的演变的确已经进化到了取代球磨的新阶段了。

  笔者调研,2005~2008年,世界新建水泥生产线约360条(除中国大陆外),水泥产能达4.4亿吨,共采用各种水泥粉磨装备600余台套,其中水泥立磨的选用率由2005年的45%上升为2008年的61%,而水泥球磨的选用率则相应地由50%下降为27%。这充分表明国际上水泥立磨取代水泥球磨已成为普遍潮流。同时,生料立磨的选用率已达90%以上,立磨在生料粉磨领域中已成为首选装备。相信10年以后,立磨在水泥粉磨领域中也将会达到这样的地位。15年以后(2024年),球磨或将基本退出水泥工业的历史舞台。

  水泥立磨在我国的推广应用,目前所遇到的思想障碍,集中到一点,就是因立磨水泥的颗粒组成及颗粒形貌稍有别于球磨水泥而引起的所谓立磨水泥的需水量稍大、混凝土流动性和坍落度稍差,尤其是与现有外加剂的相容性欠佳等所表现出来的“性能”问题。

  这里首先应该明确指出,立磨水泥的各项性能是没有问题的,是完全符合国家标准GB175-2007规定的各项性能指标要求的。上述的所谓问题只在某些指标数值上与球磨水泥可能有少许差异,用户和水泥生产企业之间需要有一个相互适应、逐步磨合的过程。经过双方的交互协调,一段时间后就能建立起新的供求习惯和生产施工习惯,所谓的立磨水泥“性能”问题也就迎刃而解了。2006年,云南昆明东骏水泥公司的(FLSOK磨)立磨水泥由初进市场直到颇为市场青睐的过程就是一个现实的例证。

  其实在水泥粉磨技术装备及其粉磨系统的几次重大演变进化转型的过程中,国际上曾探讨过类似上述的水泥“性能”问题。例如上世纪四五十年代小球磨向大型管磨的转型;1970年前后开流管磨向圈流球磨的转型;以及1990年左右圈流球磨向立磨的转型等。历史事实多次证明,上述水泥“性能”问题都已妥善解决。我国水泥工业在上世纪六七十年代也曾经历过这样的研究和辩论,同样亦跨过了这道坎,顺利地推广了圈流球磨在水泥粉磨领域中的应用。笔者坚信,当今在推广水泥立磨的进程中,经过各方面的共同研究改进,相互调整适应,这个“老问题”是不难解决的,决不可能阻碍水泥立磨在我国的推广应用。

  事实上,2005年以来,我国钢铁行业已经先后从欧洲厂商采购了近80台大型矿渣立磨,共耗资近5亿欧元,这种采购至今仍在继续中。今年国产的各种大型立磨也已研发成功,相继问市。这对于我国水泥工业全面推广应用立磨无疑是一个重大的支撑与推动。

  三、关于水泥窑协同处置城市垃圾和下水污泥的问题

  近10年来,我国水泥界有识之士曾到处奔走呼吁利用水泥窑协同处置城市生活垃圾和下水污泥,向中央政府主管部门、地方省市政府、各大水泥企业集团宣传水泥厂在城市环境保护、处置城市弃废物、发展循环经济等方面可以发挥作用的优越性及潜力,尤其是在消除二次污染、保证环境安全和充分利用现有水泥窑节省基建投资方面的优势更日见显着。

  许多水泥企业一方面积极进行各项技术准备,另一方面与当地政府和环保部门沟通,争取政策上的支持,体现了这些水泥企业的环保意识和社会责任感。

  目前,一些省市政府及主管部门开始认同水泥厂处置城市废弃物的优越性。有的水泥公司已经自筹数千万元资金建成了处置污泥的生产线。但意想不到的是,原本是污染源的垃圾和污泥竟然变成某些部门的“摇钱树”,致使水泥企业非但未能享受到应有的政府扶持,反而陷于没有足够污染物供应水泥厂协同处置的尴尬境地。

  笔者认为,对于这种怪象,地方政府及其主管部门应该负起责任来,要有所作为,不能听之任之。

  相信不用等太久,许多省市政府就会把城市垃圾和污泥的妥善处置问题列入重要议事日程,因为客观上垃圾污泥围城之势,已经十分严峻,不容再迟疑了。这里最大的瓶颈就在于一些地方政府如何看待长远的环保责任和协调解决各部门之间的利益分配问题。

  四、关于需要澄清的两种说法

  1.“水泥不是烧出来的,而是磨出来的”。

  这句话的潜台词是“请大家都来用我这种磨机来磨水泥吧”。

  企业推销自己的产品很正常。但上述说法却涉及了一个观点,那就是我们应该对各种具有水硬性或胶凝性的混合材(或废弃物)进行深加工,充分挖掘其潜力,多用混合材替代熟料,少用熟料甚至不用熟料来生产水泥。这个观点基本是正确的,是符合水泥科学发展的大方向的。不过今天我们还没有生产出高品质的无熟料水泥,何时能做到,还难以预测。

  就当今世界水泥生产工艺的最高水平来说,这种说法是完全错误的。无论用什么磨机,没有熟料是磨不出水泥的,因而这种说法除了混淆将来或许会发生的事情与实际现实情况之外,就仅是追求一鸣惊人的效果,与其刻意想推销的那种磨机毫无关系,反而是成弄巧成拙之败笔。

  2.“水泥既不是烧出来的,也不是磨出来的,而是勾兑出来的”。

  其潜台词是“只要采用我的外加剂或助磨剂,你就能勾兑出高性能环保型绿色生态水泥”。

  本来推销外加剂或助磨剂也是正常事,然而这种说法与前几年的“凝石”何其相似。物极必反,正因为你把那个“剂”说的太玄了,事与愿违,人们无人敢问津,更谈不上什么推销了。

  五、关于水泥产能过剩的问题

  2008年,我国熟料产能已达13亿吨,水泥粉磨产能为21亿吨。目前,200多条新型干法水泥生产线正在兴建中,其水泥产能约3.5亿吨,将在今明两年陆续投产。然而2008年我国水泥消费为13.8亿吨,其中熟料约9.6亿吨,水泥产量为14亿吨,水泥产能利用率约71.9%,已经接近了产能过剩的警戒线。所以水泥产能过剩的问题必须引起高度重视,工信部2009年9月公布了《水泥行业准入条件》征求意见稿,拟采取一系列的有力措施,抑制重复建设,避免产能严重过剩,促进水泥工业的健康发展。笔者同意并支持这些措施的出台,希望能得到真正的贯彻执行,兹提出一些看法与建议,仅供参考。

  首先,维持产能适当过剩是正常的、必要的,这有利于竞争和提高,实现优胜劣汰。一般认为水泥产能年利用率在80%(70%~90%)左右是适宜的。其次,鉴于立窑水泥畸型发展的历史原因,至今在我国总产能中尚残留约4.9亿吨的以立窑为主的落后熟料产能,以及约8.4亿吨的以小球磨为主的落后水泥粉磨产能。这些半个多世纪以前就该淘汰的极其落后的水泥生产方式(尽管期间也有些改进,但均无济于事,)至今仍然分别占有我国熟料和水泥总产能的38%和45%。

  面对水泥产能过剩的预警,我们应该抓紧新型干法水泥大发展的时机,一鼓作气,争取尽可能多地淘汰掉这些落后的产能,用现代化的技术装备来取代它们,完成跨越式的发展。

  因而,我们不必拘泥于“十一五”原规划的新型干法水泥与落后水泥之比达到70:30的目标,完全可以而且必须适度提高淘汰落后水泥的力度,例如要求2012年年底全国平均残存的落后熟料产能限制在10%以下,个别省份或地区的份额也不能超过20%。现在看来,只要方针政策明确一致,经过中央和各地方政府的共同努力,这样的目标是可以实现的。

  加大淘汰落后水泥的力度,适当控制建设新型干法水泥生产线的数量,就可以基本把握好水泥产能增长的度,更重要的是大幅提升水泥产能和产量的品质。这对于节能减排、节约资源、保护环境具有深远的意义。

  按照笔者研发的预测数学模型计算。

  笔者的主要看法和建议是:

  1.2009~2012年需新增新型干法水泥熟料产能(13.5亿-8.1亿)=5.4亿吨,相当于5000t/d生产线360条,与2009年年底前后将投产的200条线及最近刚破土拟建的近200条线的产能大致吻合。因而政府的引导是保证这些新线的合理布局和高技术水平,避免低水平的“扎堆”现象。

  2.与此同时需新建现代水泥粉磨产能(17亿-11.6亿)=5.4亿吨,相当于年产200万吨的水泥粉磨站270座。

  3.2012年年底以前必须淘汰落后熟料与落后小球磨水泥粉磨产能共计各3.4亿吨,即(4.9-1.5)和(8.4-5.0)亿吨。届时,落后熟料和落后水泥粉磨产能仍分别残留有1.5亿吨和5亿吨,相应地分别占总量的10%和23%,尚待日后继续淘汰。

  4.必须坚决地实施这样的力度来淘汰落后生产方式,才能为新型干法水泥创造较顺利的发展条件,才能彻底扭转技术结构畸形的格局,才能较好地驾驭水泥产能过剩问题。下表中维持水泥总产能稳定于22亿吨,产能利用率逐年上升就是我们的目标。水泥产量的增长,新增产能的建设及淘汰落后的数量基本符合我国的实际需求与可能,期望值比较现实可行,经过努力是可以达到的。

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