我國水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術支撐與評價

　　前言
　　水泥工業(yè)是資源、能源依賴型產業(yè)，是我國資源，能源消耗較大的產業(yè)之一，由于我國水泥工業(yè)是在長期短缺經(jīng)濟條件下發(fā)展起來的，中小企業(yè)占居企業(yè)數(shù)量的主體，所以從整體看資源利用率低、能源消耗高、環(huán)境負荷重的局面仍未得到根本改變。近年來，隨著水泥產品產能的快速增長，水泥工業(yè)的能源消耗、煙（粉）塵排放總量也在相應增加，為此國家發(fā)改委等八部委提出了水泥工業(yè)結構調整目標，要求到2010年新型干法水泥比重提高到70%，累計淘汰落后生產能力2.5億噸；日產4000噸以上大型新型干法水泥生產線，技術經(jīng)濟指標達到噸水泥綜合電耗小于95千瓦時，熟料熱耗小于740千卡/千克。因此，我們一定要看到我國水泥工業(yè)節(jié)能減排工作的長期性和艱巨性。建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型水泥產業(yè)結構與生產方式是水泥工業(yè)的重要任務，為了更好地實現(xiàn)這一目標，本文探討了我國水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術支撐與評價問題，包括了技術支撐范圍、支撐技術內容，以及評價節(jié)能減排效果的方法與指標等。   

　　1 水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術支撐
　　1.1 技術支撐范圍與技術支撐構架
　　我國水泥工業(yè)走循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展道路是實現(xiàn)節(jié)能減排的正確方向，水泥工業(yè)走循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展道路的目的是：合理而有限的利用自然資源和能源（即節(jié)約使用自然資源和能源）；使用先進的、高效的、節(jié)能的、機械化和自動化生產技術和裝備；生產全過程控制對環(huán)境的污染，減少有毒有害廢棄物的排放；生產中可以循環(huán)使用余熱和廢水且能較多利用工業(yè)廢棄物和其它廢物（如生活垃圾）；生產符合工業(yè)標準的、使用壽命長且無毒無害的水泥產品。水泥工業(yè)節(jié)能減排的技術支撐范圍，技術支撐體系可用于我國所有水泥生產企業(yè)和水泥工程的項目設計。技術支撐的原則、內容、方法、方式和評價方法以及與此有關的法律法規(guī)等組成了技術保障體系。             

　　1.2  支撐技術的主要內容
　　1.2.1 新型干法水泥生產技術
　　所謂新型干法水泥技術，是指以懸浮預熱和預分解技術為核心，利用現(xiàn)代流體力學、燃燒動力學、熱工學、計算流體力學、粉體工學等現(xiàn)代科學理論和技術，并采用計算機及其網(wǎng)絡化信息技術進行水泥工業(yè)生產的綜合技術。

　　新型干法水泥技術的內容有：原料礦山計算機控制開采、原料預均化、生料均化、新型節(jié)能粉磨、高效預熱器和分解爐、新型篦式冷卻機、高耐熱耐磨及隔熱材料、計算機與網(wǎng)絡化信息技術等，因此，使用該技術進行水泥生產的優(yōu)點是高效、優(yōu)質、節(jié)能、節(jié)約資源、符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求。

　　其特點是：生產大型化、完全自動化、符合清潔生產的要求、能實現(xiàn)廢棄物再利用、減少環(huán)境負荷、是采用生態(tài)技術的切入點，以下分項簡述。              

　?。?）燒成技術與設備：主要包括內容有高效預熱器及分解爐系統(tǒng)、二檔短窯、高效節(jié)能篦冷機（第三代和第四代）、新型高效燃燒器（降低熱耗及減少NO_x的排放）

　　（2）節(jié)能粉磨系統(tǒng)與設備：主要包括內容有料床粉磨技術（水泥綜合電耗從以前的100～110kWh/t降低到80～90kWh/t）；

　　（3）高效固氣分離裝置：主要包括內容有用于末端治理新型高效袋收塵器與電收塵器，保證系統(tǒng)粉塵排放接近到零，如采用褶式濾筒的袋收塵器，濾料為新型的膨脹微孔聚四氟乙烯薄膜等，特別適用于粘性粉塵和微細粉塵的收塵；

　?。?）網(wǎng)絡和信息化技術：主要包括內容有采用現(xiàn)場總線或其他操作控制系統(tǒng)、生料質量控制、生產管理信息系統(tǒng)等；

　　(5）系統(tǒng)優(yōu)化集成技術：主要包括內容有系統(tǒng)集成技術的關鍵點是原料均化、預分解窯煅燒和節(jié)能粉磨工藝的優(yōu)化組合，水泥生產技術的先進水平最終反映在能耗低、產量高、質量好、生產可靠、勞動生產率高、投資低等方面。

　　1.2.2 水泥生態(tài)化技術
　　入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)過程中。水泥生態(tài)化生產的基本原則是：采用可提高環(huán)境效率的水泥生產工藝和技術，生產環(huán)境協(xié)調性產品，使水泥產品的綜合價值指標最大。

　　為了提高環(huán)境效率，我們必需減少石灰石使用量，保護和節(jié)約石灰石資源，同時減少了因CaCO₃的分解而帶給環(huán)境負荷——溫室氣體CO₂的排出量；另外采用集約度低的原料和燃料，如使用低品位石灰石、使用代用粘土、回轉窯使用無煙煤和低揮發(fā)份煤等也都是提高環(huán)境效率的方法。水泥生態(tài)化生產的宗旨是按照生態(tài)規(guī)律組織生產、消費和處理廢棄物，使經(jīng)濟系統(tǒng)和諧地概括起來說水泥生態(tài)化生產技術有如下幾點：

　?。?）余熱利用技術與設備：主要指純低溫余熱發(fā)電技術（解決企業(yè)自身用電25～30%）、其它余熱利用措施（如余熱采暖和熱力拖動等）；

　?。?）水泥窯協(xié)同處置廢物主要包括內容有：
　　a.處置工業(yè)廢棄物（燃燒的效率≥99.99%，有害物質的焚毀去除率≥99.99%，焚燒殘渣的熱灼減率在5%以下，焚燒系統(tǒng)出口煙氣的氧氣含量在6%～10%）；

　　 b.生活垃圾的水泥窯焚燒處置(關鍵問題是在可燃物分揀時剔除塑料尤其是聚氯化合物塑料，以降低生活垃圾中的氯含量，嚴格控制煙氣的排放沒有重金屬和有害元素逸出)；

　　c.污泥的水泥窯焚燒處置,必需解決污泥含水量高和重金屬離子、有機污染物、寄生蟲卵和病毒的問題；

　?。?）廢渣資源化技術：主要包括內容有礦渣資源化、鋼渣資源化、粉煤灰的資源化、電石渣的資源化、煤矸石的資源化技術、廢棄混凝土的再利用等；

　?。?）再循環(huán)利用的軟分選技術：在處置工業(yè)廢棄物和廢渣資源化時，都需要利用比重、色彩、成分等粒經(jīng)以外的特性把固體顆粒分離分選的技術，雖然是古典的選礦方法，但隨著廢棄物再循環(huán)利用技術的發(fā)展而得到了重視和進一步開發(fā)，以Soft Separation為中心的再循環(huán)工藝系統(tǒng)設計、評價、檢測和控制技術，也將會逐步形成各自的體系；

　?。?）重金屬分離與回收：當采用廢棄物生產水泥時，應該對窯尾收塵器的回灰進行無害化處理，即必須經(jīng)過重金屬回收裝置對重金屬濃縮處理，分離后的銅、鉛、鋅等可以送回有關工廠再生利用；

　?。?）有害元素的檢測與監(jiān)測技術與裝置主要包括內容有：大氣污染物（顆粒物、SO2、NOx、F化物等）、焚燒生活垃圾的污染物（汞、鎘、鉛、二惡英、惡臭等）、焚燒危險廢棄物的污染物（CO、SO2、HF、HCl、NOx、汞、鉻、砷、鎳及其化合物、鉛及其化合物、鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物、二悪英類等）、水污染物監(jiān)測、噪聲監(jiān)測和水泥產品放射性。

　　此外，創(chuàng)新的粉體技術不斷涌現(xiàn)，這是21世紀地球環(huán)境技術的關鍵技術，如顆粒設計、顆粒形貌的表征、廢棄物的分選與混合、超細粉磨、新能源催化劑等，對保護地球美好的自然環(huán)境蘊藏著無限動力，水泥生態(tài)化生產要不斷吸收這些技術。            

　　2  水泥工業(yè)節(jié)能減排的評價方法
　　2.1  評價方法和評價指標
　　現(xiàn)在還沒有節(jié)能環(huán)保型水泥工業(yè)的評價方法，但我國水泥工業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的衡量標準可以用評價指標表示，因此提出了如表1所示的有關數(shù)據(jù)。

　　在表1中，根據(jù)我國現(xiàn)有水泥生產企業(yè)的實際技術經(jīng)濟水平和相關標準的規(guī)定，參照國際一般和先進水平情況，按照節(jié)能降耗、資源綜合利用、減少污染物排放三方面內容，把我國水泥工業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展模式的評價指標分為8個子項。每項內容達到指標者，則該企業(yè)視為節(jié)能環(huán)保先進企業(yè)單位，超過2個不合格項者，則該企業(yè)被視為節(jié)能環(huán)保不合格企業(yè)；而在上述兩種情況之間的企業(yè)，為節(jié)能環(huán)?；竞细駟挝?，但由檢查單位提出改進意見。

　　目前還沒有制定CO₂的減排標準。在表1中“窯系統(tǒng)廢氣余熱利用率”包含了有無余熱發(fā)電和余熱其它利用內容。另外，根據(jù)我國水泥工業(yè)廢棄物的實際情況，當大量采用污泥、含有較多水份的生活垃圾或垃圾焚燒灰時，將對水泥熟料的煤耗進行修訂。

　　節(jié)能環(huán)保是為人類和社會的可持續(xù)發(fā)展服務的，它的評價指標由三大基本要素構成，即三維評價指標，一是經(jīng)濟繁榮和長期發(fā)展，二是環(huán)境管理和生態(tài)改善，三是社會責任和社會進步，表1中的指標體現(xiàn)了這三方面內容。            

　　2.2 關于評價體系的考慮
　　在水泥工業(yè)節(jié)能減排的支撐技術中包括了新型干法水泥技術和水泥生態(tài)化生產技術，這不單是節(jié)能減排的支撐技術，更是決定我國水泥工業(yè)技術進步和可持續(xù)發(fā)展的根本技術，這些技術在產業(yè)結構調整、清潔生產、生態(tài)設計和走循環(huán)經(jīng)濟道路中都起著重要的支撐作用。

　　表1提出了節(jié)能環(huán)保型水泥工業(yè)評價指標的參考值，為了更規(guī)范的、更有力的、促進水泥工業(yè)的節(jié)能減排，應該建立循環(huán)經(jīng)濟型水泥工業(yè)的評價體系。評價體系包括的內容有:適用范圍、體系結構、評價基準值、權重值及權重值的確定方法、水平評價方法、相關法律法規(guī)以及編制說明等。評價體系的適用范圍要包括我國所有通用水泥生產企業(yè)（含水泥熟料生產廠和水泥粉磨站），還應包括特種水泥生產企業(yè)、水泥新建企業(yè)和改擴建工程項目，這些企業(yè)可將該體系內容作為項目審核的依據(jù)或進行循環(huán)經(jīng)濟水平的評估。這是一個專題的內容，本篇限于篇幅不便詳述，應進行專門研究和制定。

表1  水泥工業(yè)節(jié)能減排的評價指標^1）

注：1）標記為m³的氣體是指標準狀態(tài)下的數(shù)值。產品基準是 P.O42.5水泥。       

　　3  結言
　　更好的進行水泥工業(yè)節(jié)能減排技術的應用推廣工作，可以提高我國水泥工業(yè)的技術水平，目前我國水泥工業(yè)整體技術水平與國際水平相比還有很大差距，并且水泥的生產制造遇到了全球性的資源、能源、生態(tài)環(huán)境的嚴重挑戰(zhàn)，我國水泥工業(yè)要在上述支撐技術與評價方法的指導下達到如下幾個目的：

　?。?）實現(xiàn)我國節(jié)能減排的總體目標，完成國家發(fā)改委對水泥工業(yè)提出的具體節(jié)能能減排要求；

　?。?）開發(fā)、應用和推廣節(jié)能減排的水泥生產技術與裝備，可以減少資源和能源消耗，促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，不斷增強我國水泥工業(yè)裝備開發(fā)與制造能力；

　?。?）通過把水泥生產過程的應用研究成果轉化為工業(yè)生產、通過不斷技術創(chuàng)新和設備開發(fā)，全面提升我國水泥行業(yè)技術水平，以提高產品質量和效率，不斷形成新的經(jīng)濟增長點；

　　（4）通過國內外的技術交流和合作，促進中國水泥工業(yè)國際交流與對外合作的發(fā)展，促進水泥工業(yè)綠色化盡快與國際接軌。