高长明：努力实现水泥熟料生产对电能的零消耗

　　3月27日，第五届纯低温余热发电国际峰会上海隆重召开。中国水泥届资深专家、中国水泥网高级顾问高长明先生在会上就“全面实现我国水泥熟料生产对电能的零消耗”的问题作了精彩的报告。

　　努力创新 全面实现我国水泥熟料生产对电能的零消耗

各位领导、各位嘉宾，各位代表：

　　上午好！

　　我今天演讲的题目是“努力创新，全面实现我国水泥熟料生产对电能的零消耗”。要如何实现“零消耗”呢？例如，我们水泥企业在日常生产中，一般5000t/d生产线的吨熟料电耗大约在55度左右，条件好的企业，可能会达到57-58度左右。如果利用水泥窑系统的余热进行发电，发电量达到60度，那么我们就可以实现熟料生产对电能的零消耗。

　　这个想法是我“四零一负”观点中的一个“零”。（注：“四零一负”主要是指：水泥工业和生态环境和谐共处，水泥企业对其周围生态环境完全实现零污染；创新水泥工艺和余热回收技术，降低熟料（或水泥）单位电耗，提高单位熟料余热发电量，实现熟料（或水泥）企业对外界电能的零消耗；水泥企业完全实现废料、废渣、废水的零排放；降低熟料单位热耗，开发利用各种替代燃料，实现熟料生产对天然矿物燃料（煤、油、天然气）的零消耗；节约资源，扩大利废功能，消纳各种废弃物，减轻环境负荷，为全社会的各种工业废渣、废料以及城市垃圾的增长做出应有的贡献。）这是我在天津院新设备新工艺开发时，也就是在八十年代初期就提出，我们水泥工业一方面要发展新型干法，一方面应利用新型干法工艺的特点发展余热利用。天津院当时特地招了一些学热工机械、锅炉、发电专业的应届毕业生，并成立余热发电设计研究室进行研究。当时我和这些刚到天津院参加工作的年轻大学生说：“希望你们退休的时候，吨熟料发电能达到40度。”因为当时大家都觉得这是很遥远的事情。但是现在看起来，我觉得特别高兴——从85年开始到现在只有25、26年的时间，我们中国的水泥工业如今在吨熟料热耗750大卡的条件下，水泥窑余热发电确实实现了吨熟料发电33度的全国平均水平，有的企业甚至已经达到了40多度。这是一个很大的成绩。

　　经过我国水泥行业以及其他兄弟行业、部门20多年的共同努力，水泥纯低温余热发电项目目前已经可以达到吨熟料发电40度的水平。当年这些只有20多岁的同志，现在估计也就50岁左右，已经超额完成了任务。这些同志退休还有10年的时间，我们还有很大的机会。

　　我们国家余热发电技术已经走上正轨，下一步我们该如何做？在过去的5、6年里，我一直在想这个问题。期间我有机会接触到了一些余热发电技术“如何可以更上一个新台阶”、“如何使熟料生产——甚至水泥生产达到电能零消耗”的新方法。1999年在德国的巴伐利亚州（现拜恩州）海德堡水泥公司所属的Lengfurt水泥厂的一条3200t/d生产线投产，该生产线冷却机上采用了以色列ORMAT公司余热发电系统——使用有机工质戊烷来发电。2000年时我去参观过一次，2002年时再次去的时候，我看到了这个厂的情况和报告。一直到这条线正常运转了8年之后，Lengfurt水泥厂做了一个很详细的发言总结报告，里面就讲到，因为当时这是一条公益性实验性的生产线，用到的是冷却机的余热。但是就是这个冷却机的余热，吨熟料就能发20度电，是比较成功的，假如他要把窑的余热也一起利用进来，按照冷却机余热系统运用的效率来说，应该可以发到50度电/吨熟料。

　　这可能是继我们目前散蒸、单压、双压技术现有水平并获得认证之下，我们是否能取得进一步的成绩的一个比较有效的技术路线和方向。

　　2005年我在美国第47届美国电子电气工程师学会和美国波特兰水泥协会召开的水泥工业会议上，接触到了卡琳娜新技术的发明者——亚历山大·卡琳娜，他向我介绍了他的系统。当时亚历山大·卡琳娜讲的理论上的东西比较多，听着确实还是不错的。后来在2007年，我建议他在理论的基础上，还应该有一个技术经济的实际案例。例如，在水泥厂应用这个系统之后，能产生多少的经济效益？适用性究竟如何？听了我这个建议之后，亚历山大·卡琳娜在当年英国的一个杂志上，又发表了一篇文章。文章以3000t/d水泥生产线为例，从技术经济的角度作了比较详细地介绍。

　　按照欧洲的电价计算，卡琳娜系统在水泥生产线上究竟能有多少的经济效益，他们算了之后，他们的投资回收期在4年左右，加入贷款利息需要5-6年才能整个回收。相对水泥80-90美元/吨的价格，美国的电价（欧美电价基本在4-5美分/度左右）是很低的。而我们中国电价是0.5元RMB/度，相对于每吨水泥300元，我们的电价贵得多，所以在我们中国应用余热发电，效益要好得多。

　　但是，当时3000t/d水泥生产线硬件投资大约需要1000万美元左右，如果从我们国内引进则还需要更多的资金——在1000万美元的硬件投资资金外，还需要许可证等软件、专家费用等，预计总共需要1500万美元，这是比较庞大的数字，但是能保证吨熟料发电60度。

　　而在2007年初，我们国家第二代、第三代余热发电技术已经兴起，大部分余热发电设计单位、工程承包单位设计建设的项目基本能达到吨熟料发电30度电左右水平，采用自己装备技术的投资要比1500万美元便宜很多，因此我在当时并没有大力推荐。

　　而如今，第二代、第三代余热发电技术得到了很好地发展，我们下一步应该怎么做？在我们现有的条件下，我们需要找出一个技术发展的方向和路线。

　　我一直在跟踪观察了解德国Lengfurt水泥厂采用的以色列ORMAT公司余热发电系统和卡琳娜循环系统。但是如果要在我们中国水泥工业认真地推出这个两项技术和方向，我仍感到有一些困惑，有几个问题我回答不了。那就是，假如说ORMAT系统或者是卡琳娜循环系统——尤其是ORMAT系统已经在德国Lengfurt水泥厂稳定运行那么7、8年了，为什么在7、8年之内并没有得到进一步推广？就算是从厂内部来说，在冷却机上应用地很好，为什么没有扩展到窑系统上应用？而卡琳娜系统已经在化工、钢铁等领域得到了应用，但是在水泥厂里面也没有得到应用过。既然这个系统在理论上、技术上、运用上都没有问题，而且效益上花4-5年时间就可以回收，效益应该也可以说不错，为什么却一点都没有得到推广？我觉得我应该先把这些问题搞清楚再来做推广的事情。因此在最近这两三年的时间之内，我一直就在寻找问题的答案。我今天与大家分享一下最近两年找到这个答案。当然这个答案也许不一定对，我只是提出来给大家交流商讨。

　　第一个理由，90年代后期之后，这些国家——尤其是德国和日本的水泥工业一直很不景气，一直在走下坡路，产量和需求每年都在下滑。日本的水泥工业余热发电系统在70-80年代时期，就已经发展得很好了，相当于我们国内第一代、第二代的技术水平。80年代初他们的水泥余热发电系统吨熟料发电量就已能到30度左右。但是之后水泥工业逐渐处于不景气之中，每年在增加新产能的同时，停掉很多条水泥生产线，全国原有80多条生产线，每年平均停2条左右。德国也是如此。在整个水泥行业不太景气的大环境下，推广余热发电新技术受到了很大的阻碍。

　　04、05、06年三年内，美国水泥工业装备大幅度更新，总的产量在9000多万吨，在三年之内全部更新了5000万吨产能的生产线，一半以上的旧产能停掉以后建新线，但是为什么在建新线的时候一点都没有考虑采用卡琳娜循环技术的余热发电系统呢？我认为主要是因为美国水泥需求量在逐步减少，处在不景气的情况下，所以新技术推广受到了影响。

　　第二个理由，在2000年以来这段时间之内，全世界的水泥工业受“要求减少环境污染，实现环境保护”的压力越来越大。一方面水泥的需求量在逐步降低，另一方面政府要求污染必须减少，达到周围生态环境的零污染，这点要求的压力非常大。因此水泥企业将很大的精力花在治理环境、实现零污染的工作中，尤其是德国。德国水泥企业家发现，相比有色、钢铁、煤炭等重化工业，水泥工业要达到对周围环境的零污染是比较容易的——其他的重化工业除了粉尘污染，还有很多有害物质的污染，而水泥主要是粉尘污染，因此将会首先达到对周围环境的零污染。因此德国在这些方面继续花了较大的精力。

　　2004年，德国的环境保护部门、科技部和德国水泥协会向全世界通报了一个消息：德国水泥工业在众多重化工业中，率先达到了对周围环境的零污染。正是因为如此，水泥工业的形象在05年之后，在德国乃至欧洲都得到了很大的提升。由于将大量的精力花在了“零污染”工作中，也可能分散了他们的注意力，没有精力再来发展余热发电技术。

　　第三个理由，去年年底世界金融危机蔓延，我想到了一个社会因素，而不是科学技术的因素。在目前资本主义极端高度发达的现状下，国家对于涉及国防、军事工业，将大力保持其发展优势，对于舆论关注特别高的行业，例如IT、信息工程、生物工程、金融等可以花最少的劳动力得到最大的经济利益的行业也比较关心。除此之外，对传统的重化工业、关系到民间公众的行业，都不怎么关心——尤其是在重化工领域的技术创新的激情在衰退，对于已经成熟的新技术的推广热情也在衰退。

　　刚改革开放的时候，我们在国外的水泥公司、水泥制造商中看到，那些刚毕业的大学生的敬业精神、专研精神都非常高。但是现在再去那些企业，刚毕业公司的这些大学生和30年前比，就是不一样，这点他们自己也承认。所以，正是因为这种激情的衰退，让ORMAT系统和卡琳娜系统就一直被冷落这么多年。

　　相对地，对我们中国这些新兴国家来说，我们遇到了一个很好的机遇——我们正好可以抓住这样一个后发的优势，更好地利用先进技术，发展自己，实现跨越式的发展。当然我们首先要解决的是这项技术是否真的有经济价值，是否真的是一个发展的方向，然后我们才能慎重地向国内余热发电行业推广——我觉得我们下一步的方向应该是这么走的。

　　在我来参加第五届纯低温余热发电国际峰会的前一天，张人为会长特地找我谈了关于上海盛合新能源公司在北京琉璃河水泥厂余热发电项目示范工程的问题，这个工程和技术让我对中国水泥工业余热发电技术的发展很有信心。因此我今天认真地、慎重地推荐我们余热发电今后发展的技术方向，应该是以卡琳娜系统方向为主，卡琳娜循环系统甚至相比ORMAT系统要更好一些。刚才说到那帮10年后将要退休的同志，等这帮人退休时，我很有信心我们中国的水泥工业应该可以实现水泥熟料生产对电能的零消耗，也就是吨熟料可以达到发电60度以上的水平，甚至发展地更好！

　　谢谢！