天津院：加速技术进步 推动行业发展

　　受全球金融危机影响，建材企业的经济增长、经营环境、生产成本、市场地位、竞争格局面临严峻考验，对水泥工业利用节能、降耗、环保等新技术新产品增强经济效益和提升竞争力提出了新要求。如何充分合理利用资源，最大限度地降低资源能源消耗，减少污染物排放，满足与社会协调发展的生态要求，尽快实现走新型工业化的目标，推动水泥行业实现可持续发展，成为摆在水泥从业者面前的重要课题和历史任务。

　　天津水泥院有限公司站在行业的高度，瞄准前沿发展方向，以自主创新为核心，以科技引领为使命，开发出一大批新技术、新装备，并广泛应用于水泥生产企业，为水泥工业的发展做出了贡献。
　　
　　新一代烧成节能新技术

　　目前烧成领域发展的现状和趋向是以无漏料新型篦冷机、二档短窑，脱硝分解炉和六级预热器的新技术代替原有的系统，达到进一步大幅度节能，生产稳定可靠，提高对原燃料适应性的效果。

　　天津水泥院研究开发的以5000t/d级规模为代表的新型低热耗低排放的六级预分解系统、二档短窑、行进式稳流冷却机组成的烧成系统生产线，整体满足了焚烧处理废弃物的要求，留有处置废弃物的接口。系统技术经济指标为：熟料热耗2885kJ/kg（690kcal/kg），系统年生产平均热耗3050kJ/kg（730kcal/kg），热耗比目前同规模生产线节省250kJ/kg(60kcal/kg)；熟料电耗≦18kWh/t；NOx排放值≦500mg/Nm3，也可实现≦200mg/Nm3。

　　目前，该新一代生产线已在“国家新型干法水泥熟料生产节能减排示范线”河北燕赵水泥公司投产，对我国水泥行业发展循环经济、实现节能减排产生起了积极的推动作用。分解炉具有三喷腾和碰顶效应、湍流回流作用强、固气停留时间比大（子m=4.8）、温度场及浓度场均匀、物料分散及换热效果好、炉体结构简单、阻力系数低等特点。天津院开发的六级预热器系统出预热器废气温度可降低至280℃左右，按五级预热器系统较好的出预热器废气温度310℃考虑，可降低30℃左右，气体量按1.43Nm3/ck.cl考虑，则降低能耗64kJ/kg.cl。开发的3000t/d及5000t/d生产线配套的二档窑，规格分别为￠4.2×50m和￠5.0×60m，具有二档窑每吨熟料降低热耗0.5kg标准煤以上；减轻设备的重量约10％，混凝土用量可减少约15％，钢走道的长度可减少约30％，并减少占地面积，降低投资；设备运行费用降低、安装简化，对原、燃料的适应性强等优点。

　　新型大推力的煤粉燃烧器结构为四通道型式，主要特点为无磨损，使用寿命长；燃烧器推力大，可达1500m/s以上，对各种煤质的适应性好；一次风用量少，净风比例为8.5%，较老燃烧器小3.5%～6.5%。

　　由天津院自主研发、设计制造的具有国际先进水平的第四代行进式稳流冷却机投入运行并达标，它具有热回收率高、能耗低；使用寿命长、易于维护；模块化设计、便于施工安装；土建投资省等优点。经初步测定，第四代冷却机热回收效率可达73%～75%；熟料出料温度82℃～95℃；三次风温可达1000℃，冷却机运转率达到100%。第四代冷却机与第三代冷却机相比，每公斤熟料可降低热耗10kcal～18kcal，土建投资可节省25%，维护费用可节省70%～80%。

　　新型粉磨无球化节能技术

　　目前，粉磨领域发展的现状和趋向是料床终粉磨代替球磨，其代表是立式辊磨，从而大幅度节电。目前世界上出现了不少无球磨的水泥工厂。

　　尽管新型干法水泥技术与落后工艺相比，大幅降低了水泥综合电耗，但随着料床粉磨技术的发展，新型干法水泥在降低电耗方面仍有很大的潜力。粉磨作业是水泥生产过程中的重要环节，其电耗约占水泥综合电耗的66%～70%，涉及的物料主要有煤、生料和熟料。利用传统球磨技术的吨水泥综合电耗约为110kWh/t，如果利用料床粉磨，吨水泥综合电耗可以降低到82kWh/t。在我国，虽然目前水泥料床终粉磨系统还不多，但辊压机与球磨机组成的联合粉磨系统有了一定发展，天津院“辊压机水泥半终粉磨系统技术开发”2008年通过部级鉴定。从整个水泥工厂来说，取消球磨机技术已经成熟。

　　目前天津院在辊磨技术装备的研发方面取得了重要进展：2500～5000t/d不同规模水泥生产线配套的原料辊磨得到大量的推广应用；30万吨级的矿渣辊磨已销售近20台套；用于各种燃煤煤粉制备的辊磨也得到市场认可；用于电厂脱硫的高细石灰石粉粉磨的辊磨也有多台投入运行。对于水泥终粉磨辊磨，天津院也早已开展了相关研究和试验，目前已开发了150t/h的水泥辊磨，已在国外工程中销售3台套。

　　天津院设计的无球磨工厂于2004年9月在越南福山（phucson）水泥厂投产。2008年天津院自主研发国内最大的配套于5000t/d级水泥熟料生产线大型生料辊磨投产，天津院推出的大型水泥辊磨也将在越南福山二线投入运行。国产化大型辊磨运行情况证明，国产辊磨系统电耗达到进口辊磨的同等水平，运行可靠、维护方便，性价比优势明显，供货周期可以缩短8个月，能够满足5000t/d或10000t/d级生产线的配套要求。国产大型辊磨的推出，使得由全部国产辊磨设备组成的“无球化”工厂成为现实，将为国内外客户采用中国技术装备、实现水泥生产“无球化”创造条件、增加选择。

　　水泥窑协同处理废物技术

　　处置城市工业废弃物实现“无害化、资源化、减量化”是当今世界研究的课题，也是我国经济发展的方向。利用回转窑处置工业废弃物，被国际公认为处置工业废弃物的最有效方法。使用废弃物作为水泥厂的原燃材料的替代物，可以通过利用水泥熟料烧成的高温冶炼过程完成对废弃物的减量化、无害化，并将残余物最终固化在水泥熟料中形成熟料矿物。

　　多年来，天津院一直研究开发具有特色的工业和生活废弃物处理、处置和替代原燃材料技术，经过自主研发，已经形成了一整套废弃物处理技术，并成功应用于北京金隅集团城市工业废弃物综合处置示范线，该生产线年生产3000吨水泥熟料，具有年处置废弃物10万吨的能力，实现了废弃物的自动化、均匀化、无害化、资源化的处置。

　　2000年天津院进行了水泥窑处置含水80%的污泥的工业试验。此后进行了80%～30%含水率工业及生活污泥烘干、焚烧技术的研究及应用性试验。2007年承接了广州市越堡水泥有限公司日产6000t/d水泥熟料生产线规模化自动化处置600t/d生活污泥及工业污泥的工程。天津院采用的技术路线是用水泥窑尾系统的废热烟气烘干污泥，干化后的污泥在分解炉内处置，污泥中的热值，可作为替代燃料使用。

　　2009年3月越堡水泥有限公司处置600t/d污泥工程投入运行，年处理广州市18.6万吨污泥（含水80%的湿污泥）。此工程是目前国内最大规模水泥窑协同处置污泥的工程线，做到全自动化、高效、安全、环保地处置污泥，解决了广州市目前产生的2/3的生活污泥，为广州市环境保护发挥了重要作用，同时也为越堡水泥有限公司实现更高层次的节能减排起到了重要作用。

　　利用水泥窑处置工业危险废弃物、污泥和生活垃圾等废弃物，一方面消减了其他行业无法进行循环利用的废弃物，有利于形成物质的良性循环，并达到废弃物资源化利用的目的，另一方面利用了水泥窑的高热环境，减少了废弃物处置的成本。在整个社会的层面上利用有效的跨行业合作降低了有害物质和温室气体的排放总量。

　　工业废渣与副产物资源化技术

　　矿渣资源化：矿渣作为活性混合材早已在我国水泥行业得到普遍应用，应用方式是与熟料和石膏等原料配合后进行混合粉磨。如果将矿渣单独粉磨至450m2/kg以上的细度再与高质纯硅水泥进行混合，不但可以提高矿渣在水泥中的掺量，而且可以改善水泥或混凝土的物化性能。天津院开发了首台TRM3131S型国产矿渣辊磨，设计年产量30万吨高细优质矿渣粉，整体性能达到同类设备的国际水平。该磨机采用了新型高效笼形转子选粉机，保证成品比表面积可以在400m2/kg～600m2/kg范围内灵活调节，可以烘干10%～20%水分并且大幅度降低了投资和维护费用。

　　钢渣资源化：钢渣是炼钢过程中的副产物，由于钢渣本身的性能差异很大，稳定性也较差，加之钢渣的硬度较大，易磨性差，并且在钢渣中还含有金属铁和含铁磁性物质，因此，在钢渣的有效利用上存在很大难度。国内于上世纪60年代开始用钢渣生产水泥，上世纪80年代发展速度明显，目前天津院正进一步研究开发钢渣资源化方法。

　　粉煤灰的资源化：随着电力工业的快速发展，粉煤灰的排放量也在快速增长，目前，粉煤灰的年排放量已经达到了2.0亿吨。多年来粉煤灰综合利用一直是我国要研究解决的重要课题。水泥工业应用粉煤灰的方法有替代水泥原料配制水泥生料和用作水泥混合材两种。我国早在上世纪70年代就颁发了粉煤灰水泥标准，是我国五大水泥品种之一，标准中规定粉煤灰的掺量在20％～40％，而在实际生产中，受粉煤灰品质和粉磨工艺的影响，一般掺量在20％～25％左右。天津院正在进行深入研究，采用熟料与粉煤灰分别粉磨的方法，根据两种物料的易磨性控制物料流速而发挥更好的粉磨效果，使粉煤灰掺入量可以达到60％～70％。

　　电石渣的资源化技术：我国电石渣年排出量超过千万吨并逐年上升，累积的堆渣不仅需要占用大量土地堆放，还严重污染环境。电石渣可以部分替代石灰石作为生产水泥的钙质原料，从而节约石灰石资源。目前天津院电石渣100%替代石灰灰的技术正在大规模应用。
　　
　　混凝土应用技术

　　水泥作为典型的基础原材料，一般以混凝土的形式服务于人类，称之为水泥基材料的种类也在增加。从水泥生命周期看，水泥生命周期不仅包括从原燃料进厂到产品出厂，还包括水泥的工程应用和废弃处理等，因此，开发新品种水泥和新型胶凝材料、开发混凝土应用技术，提高水泥的应用效果已成为国际水泥界的研究方向。

　　天津院在混凝土应用技术研究方面进行了积极的探索，目前正在进行提高粉煤灰活性的研究。经研究发现，经过超粉磨后，粉煤灰的活性将大幅度提高。超粉磨的粉煤灰做混凝土矿物掺和料，在配制相同强度等级的混凝土时，相对普通商品粉煤灰可以进一步节约水泥20%左右，相对商品矿渣粉可以进一步节约水泥5%以上。同时混凝土的工作性能大幅度改善，掺有超细粉煤灰的混凝土，坍落度在90min之内几乎不损失。粉煤灰的超细粉磨及超细粉煤灰矿物掺和料的开发，为粉煤灰的利用开辟了一条新的高附加值利用的技术途径，也将为深度利用工业废渣、降低水泥消耗、降低资源能源的消耗做出贡献。

　　在新形势下，高能耗、高污染、低效益、低附加值的企业将最终会被证明是没有竞争力的企业，并且高能耗的工业增长方式从根本上违背了经济和社会发展的长远目标，不符合全面、协调、可持续发展的科学发展观要求。在未来的发展过程中，天津院将在中国中材集团公司和中材国际股份有限公司的领导下，不断开拓创新，在低碳经济的大背景下，以建设资源节约型、环境友好型企业为目标，创新运用新工艺、新技术、新装备，为国内外水泥制造商提供最好的装备、最新的技术、最优的工艺、最低的能耗、最大的产能、最好的服务，为我国建材工业的发展做出应有的贡献。

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