水泥

关于当代水泥工业与水泥品种科技发展方向问

发布时间:2022/9/19 16:57:47   

一.前言

联合国所属的国际能源署IEA、国际水泥可持续发展倡议组织CSI和世界可持续发展工商理事会WBCSD,三家国际咨询研究机构,年3月发布了《国际水泥工业低碳转型路线图》。这是IEA、CSI、WBCSD邀请9位世界级水泥专家及其团队(约60人),历时近两年,采访调研了世界60多个国,80多家知名水泥研究设计机构、水泥生产集团和水泥机械装备制造厂商,近位各国水泥专家、教授、学者、科研、工程技术人员和企业家,经过科学的综合研究分析后,撰写而成的。该《路线图》对全球水泥工业的技术进步和节能减排,提出了4项重大的技术途径和相应的技术措施,主要为:

1.降低水泥单位能耗,即对预分解窑(PreCalciner)---PC窑水泥熟料生产系统(我国称之谓新型干法窑系统)进行更全面深入的研究创新,进一步降低熟料单位热耗:对全厂整个生产系统,尤其是生料和水泥粉磨系统,进行更深入的研究创新,进一步降低水泥单位电耗。

2.在保持OPC(我国普通硅酸盐水泥与之相当)性能不变或有所改善的条件下,推广采用熟料含量少的低熟料系数水泥,挖掘混合材的胶凝潜力,尽量多用混合材,使之部分替代熟料的胶凝功能,混合材品种要向多元化发展。

3.将各种可燃废弃物用作水泥窑系统的替代燃料,大幅削减化石燃料的消耗,既能利废环保,还能节省煤炭资源,减少二氧化碳排放,削减水泥工业的碳足迹。

4.,研究推广从水泥窑废气中回收储存与利用二氧化碳的技术CCSU,大幅降低水泥生产中的碳排放,回收的二氧化碳还可用于其他工业领域。

其实,以上4大技术措施,该三家国际机构,在年首次发布的《年水泥可持续发展技术路线图》中已有详实论述,因为预计这些技术措施的有效期,至少还有30年。所以这次修订补充后再次重新发布。

然而近年来,因全球气候变暖的趋势日益严峻,欧洲全社会积极推行环保低碳的进程中,对水泥工业的压力较大。在欧盟各国政府、大批环保低碳主义人士和思想前卫的水泥专家,三方协同呼吁和推动下,传统的水泥工业领域出现了一些新理念、新尝试、新创造和新动态,打破了原先比较平静的按部就班发展的局面。兹分述之。

二.关于熟料生产工艺系统

最近一两年,许多国际水泥专家和科研机构相继对已经沿用了近70年的PC窑水泥熟料生产系统,提出了若干新的认知和观点。其主要内容是,过去10年的实践证明,按国际先进水平的水泥单位能耗(热耗+电耗)测算,实际上其进展和收效并不如人意,而且正日益艰难,颇有陷于“瓶颈”之感。究其原因,主要是因为PC窑水泥熟料工艺应用发展60多年以来,现今其单位能耗指标的先逬值已经相当接近其理论值了,再改进提高的空间有限,难度大。

例如,熟料热耗理论值kcal/kg,加上PC窑系统的各项热损失约kcal/kg,合计实际所需热耗至少为kcal/kg左右。而现今PC窑的熟料单位热耗已经下降到kcal/kg以下,满打满算最多还有10%左右的改进余地。的确已经相当接近其“顶点”了。又如分解炉、预热器、回转窑、窑传动、窑密封、耐火砖、浇注料、篦冷机、三次风管、拉链机、燃烧器、计量喂料(煤)机、主排风机;、收尘器、脱硫脱硝装置等一系列装备也都更新了三~五代之多。与其还要花费大量人力、物力、财力、时间等各方面的代价来进行“冲顶”攻关,还不如将这些资源转移到水泥生产工艺颠覆性的创新研发方面,摆脱PC窑工艺的羁绊,加强对例如,熟料悬浮流态化煅烧、管道化反应煅烧、电磁震荡煅烧、太阳能聚焦煅烧或分子冲击直接煅烧等崭新工艺的研发。因为这些新工艺的研究实验,目前已稍显不同程度的“曙光”,如果我们及时的转移战略目标,这对促进水泥工业的颠覆性更新换代新发展,可能是一项事半功倍的上策。

在这一新思维新动态的影响之下,最近两年,欧洲一些著名的水泥研究机构在非PC窑水泥生产工艺研究领域方面的科研投入加大,研发进展加快。有人预言,年到年间,世界第1套非PC窑水泥熟料生产工艺系统或将诞生,从而宣告历时近百年的水泥工业PC窑工艺时代的结束。当然,这只是一个国际上最新的动态,最终结果如何尚难以确定。我国水泥界了解并

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