JT窑：中小水泥企业节能减排利废的先进适用技术

　　记者日前应邀参加了工业和信息化部在宁夏石嘴山惠磊建材公司召开的“利用工业废弃物生产水泥熟料新技术”鉴定会，以及全国18个省和12个综合利用示范基地负责人的工业废弃物处置现场交流会。在会上，工业和信息化部节能与综合利用司司长周长益、原材料工业司司长陈燕海、中国水泥协会名誉会长雷前治、原国家建材局副局长李俭之等领导和专家，对石嘴山惠磊建材公司采用新型半干法第二代JT窑技术，100％利用工业废渣配料、废水成球生产硅酸盐水泥熟料生产线，给予了充分肯定和高度评价。

　　当前，我国固体废弃物积存量大，且每年还持续增加，开展“减量化、资源化、无害化”处理、提高综合利用水平乃当务之急，尤其是水泥工业推进协同处置，不仅可加快资源综合利用产业发展，也可在水泥产能过剩、需求疲软的当下，加快水泥工业自身拓展新功能，推动水泥工业加快向绿色环保生态功能产业转变。带着对该技术的探索和一些疑虑，记者会后访了一直跟踪JT窑技术开发及推广应用的原国家建材局副局长李俭之，就新型半干法JT窑水泥生产技术的内涵及推广应用等有关问题进行了深入访谈。

　　记者：水泥工业通过产业结构调整，新型干法水泥产能已达到水泥总产能85％以上，要研究第二代新型干法水泥的设想已经提出，并开始在技术支撑等方面进行探索，您为什么还一直跟踪JT窑技术？

　　李俭之：我是南京建通水泥公司JT窑对外接待的第一人，于2004年年底参观了JT窑研发现场，从此一直在跟踪这项自主创新技术的研发和推广应用，其目的是寻求适合中小水泥企业节能减排的新技术。因为我主持并参与过我国新型干法窑外分解窑的开发和推广，深知新型干法技术是受经济规模制约的大型化水泥生产先进技术，缺点是不适合中小企业，2000t/d以下新型干法线单位产品能耗并不先进。而水泥的属性是区域性产品，受合理销售半经制约，水据企业的经营规模可以鼓励大型化、集约化。但水泥的生产厂不应该一律大型化、基地化，包括大型水泥集团都必须有与市场、资源相匹配的中小水泥生产厂，以构筑大中小水泥企业相结合的合理水泥生产企业布局。

　　记者：请您谈谈什么叫JT窑？JT窑与传统立窑有什么区别？

　　李俭之：JT窑是具有我国知识产权自主创新的新型水泥窑炉，是以技术发明入名字(建通)命名的。JT窑是由传统水泥立窑发展起来的，它保留了立窑传热效率高的直接传热方式及设备简单的烧成工艺，煤粉与生料共同粉磨成球烧成。但窑炉结构、配料方案、预加水成球工艺及智能操作等方面都进行了脱胎换骨的更新改造和创新，因此JT窑不是传统水泥立窑，是先进的新型水泥窑炉。与新型干法一样，虽由落后中空干法回转窑发展，但它不是普通干法回转窑。

　　记者：什么叫新型半干法JT窑水泥生产技术？

　　李俭之：新型半干法JT窑水泥生产技术(简称JT窑技术)，是由自主创新的JT窑与新型干法优势互补组合而成，即JT窑+新型干法(窑以外系统)=新型半干法JT窑水泥生产技术。新型半干法JT窑水泥生产线，熟料烧成系统采用自主创新的JT窑；生料制备、水泥粉磨及生产过程自动控制系统，全部采纳新型干法的设计理念和设备选型，如原燃料预均化、仪器分析、生料率值配料、配热在线自动控制、水泥粉磨和生产过程DCS集散控制系统等，都与新型干法技术接轨。按传统的干法、湿法、半干法水泥生产工艺分类，它属于半干法。

　　记者：JT窑的主要创新点是什么？

　　李俭之：JT窑主要有两个创新点，一是从理论上废除了困扰立窑水泥工作者100多年的H：D=4：1的高径比设计规范，创立了窑的高度与直径无关的理论，由此大幅度降低了窑的通风阻力，并为窑炉大型化破除了瓶颈。传统立窑最大直径发展到3.4m止步，高度为11m～12m，高径比为3.25~3.53；JT窑的最大直径已发展到6m，高度仍为8.8m，高径比只有1.47。二是攻克了传统立窑通风不均和由此引发的严重化学不完全燃烧及煅烧不均的技术结症，大幅度降低了化学不完全燃烧热损失并提高了熟料质量。

　　记者：请您介绍一下JT窑技术有哪些优点？

　　李俭之：JT窑水泥生产技术具有能耗低、环保好、利废多、投资省四大突出优点。根据建材工业环境监督检测中心标定结果：青海华夏水泥公司2500t/d新型半干法第二代JT窑水泥生产线，熟料可比综合热耗、电耗分别为670kcal/kg·Cl、46kWh/t·Cl，比GBl6780-2007(水泥企业单位产品能源消耗限额》的先进值分别低12％、23％；粉尘及有害气体排放均低于国家标准，尤其是氮氧化物排放仅43mg/m³；石嘴山惠磊公司的2000t/d全利废JT窑生产线，吨熟料实物煤耗、电耗分别只有46.29kg标煤(双氰胺渣带入部分热量)、39.87kW，创造了利废率100％和熟料实物煤耗的最低纪录；生料成球用水全部用工业废水替代。根据建材工业环境监督检测中心对全国21条JT窑水泥生产线的标定结果：吨熟料平均可比标煤耗、电耗分别为97.61kg/t、42.85kWh/t，粉尘排放、NO2排放分别为30.85mg/m³、103.05mg/m³。熟料可比煤耗、电耗比中国水泥协会提供的全国42家新型干法窑炉热效分析报告的数值分别低18kg/t·Cl、30kWh/t·Cl。JT窑烧成系统建设投资省，只有同规模新型干法的1/3左右。

　　记者：JT窑熟料能耗为什么那么低？

　　李俭之：JT窑熟料综合能耗低的原因有4点。一是JT窑的传热方式最佳、热效率最高：窑炉传热方式有传导、对流、辐射3种方式，直接传导热效率最高。JT窑采用生料与配煤共同粉磨成球烧成工艺，生料球本身就是一个燃烧体，煤粉烧完熟料即烧成。这种加热方式属窑炉的最佳传热方式。JT窑的热效率可高达65％。

　　二是攻克了传统立窑化学不完全燃烧技术结症：JT窑通过改进窑炉结构、成球工艺和配料方案等措施，大大改善了窑内通风均匀性，攻克了传统立窑化学不完全燃烧技术结症，使直接传热的优势得以充分发挥，仅此一项就比传统立窑减少了250kcal/kg·Cl以上的化学不完全燃烧无效热损失。

　　三是创立了窑的高度与直径“无关”理论，熟料烧成电耗大幅度减少：窑的高度与直径大小无关理论的创立，打破了H：D=4：1的高径比设计规范，使JT窑的高度比传统立窑降低了30%以上，大幅度降低了窑通风阻力。熟料烧成电耗比传统立窑减少30％左右，只有新型干法的50％左右。[Page]

　　四是JT窑无效热损失少：水泥的不同生产方法，熟料理论形成热基本相同(420kcal/kg·Cl一430kcal/kg·Cl)。熟料热耗的高低，主要取决于废气、熟料带走的热量及设备表面散热三大热损失的多少。JT窑三大热损失合计约100kcal/kg·Cl，加上独有的生料成球水分蒸发热(120kcal/kg·Cl~130kcal/kg·Cl)及化学不完全燃烧50kcal/kg·Cl一60kcal/kg·Cl，合计约280kcal/kg·Cl左右。比新型干法窑平均三大热损失(约340kcal/kg·Cl)约低60kcal/kg·Cl左右。

　　记者：JT窑环保为什么好？尤其是为什么不需要采取任何脱氮措施应对氮氧化物排放的新标准？

　　李俭之：水泥生产对环境的影响主要来自粉尘和有害气体的排放。JT窑的废气出窑前，要通过窑内干燥带500mm左右的湿料球层过滤。起到自身减排作用，出布袋收尘器粉尘排放浓度可确保低于30mg/m³。，有害气体排放浓度均低于国家标准。尤其是氮氧化物因JT窑的熟料烧成温度在1450摄氏度以下即可完成，低于氮氧化物生成温度，不需要任何脱氮措施，其排放浓度一般都在100mg/m³以下，大大低于国家拟修订的新排放标准。

　　记者：JT窑水泥生产工艺利废率为什么高？当今新型干法水泥已经占据近90％的江山，为何说JT窑还是发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会的先进适用技术？

　　李俭之：JT窑水泥生产技术利废率高，是发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型社会的先进适用技术，可大量消纳工业废渣、废水，其原因有3点。

　　一是JT窑对原燃料品位要求不高、适应性强。JT窑结构及工艺简单，烧成过程不会出现结皮、堵塞等问题，对钾、钠、硫、cl-等有害成分含量的要求没有新型干法那么严；高饱合比、低液相、多晶种、多尾矿的配料方案烧成温度宽，适应性强。可采用各类石灰质、黏土质工业废渣部分或全部替代石灰石和黏土组分配料，烧成用煤也能用4500kcal/kg·Cl左右的低热值煤。许多活性及非活性工业废渣还可作为水泥混合材大量掺入。

　　二是JT窑比新型干法窑更适合处置电石渣、双氰胺渣。JT窑没有新型干法窑因Ca(OH)₂分解过早出现低熔点共熔物和cl-产生的预热器系统频繁结皮、堵塞问题，而这是新型干法对电石渣的利用率要控制在50％一70％的主要原因。

　　三是JT窑的生料预加水成球工艺可利用工业废水替代全部成球用水。含有害成分的工业废水不仅可取代生料成球用水，而且可把无法通过污水处理系统对环境有害的少量金属固化在水泥熟料中。

　　记者：IT窑烧戍系统的建设投资为什么少？

　　李俭之：JT窑烧成系统的建设投资只有同规模新型干法的1/3左右，其主要原因是JT窑工艺简单，设备小，施工费用低。如2500t/d熟料的JT窑烧成生产线，只需配置两台直径5.6m×8.8m的JT窑即可完成熟料烧成及冷却全过程。2500t/d新型干法生产线则不然，需要配置4m×60m回转窑和约80m高的预热分解系统及庞大的熟料冷却机。

　　以上四大优点充分体现了JT窑技术的先进性，惠磊建材公司100％利用工业废渣废水水泥熟料生产线及青海华夏2500t/dJT窑水泥生产线，其技术经济及环保指标之所以达到全国先进水平，氮氧化物排放等指标达到领先水平，正是JT窑技术四大优点的综合体现。

　　记者：请您谈谈JT窑技术如何定位及其适用范围。

　　李俭之：首先谈谈JT窑技术的定位问题：一是JT窑水泥烧成技术是具有我国知识产权的自主创新技术。窑炉的直接传热方式虽与传统立窑相同，但设计理念、窑炉结构、成球技术、配料方案、配套技术设备及技术经济指标，都与传统立窑有本质上的区别，因此JT窑不是落后传统立窑，是先进生产力。

　　二是JT窑技术填补了我国水泥工业技术结构的空白。JT窑与新型乇法技术具有很好的互补性，由JT窑与新型干法组合成的新型半干法JT窑水泥生产技术，其技术经济指标达到水泥行业先进和领先水平，是适合中小水泥企业节能、减排、利废的先进适用技术，填补了新型干法技术不适合中小水泥企业的技术空白，使我国水泥工业的技术结构形成完整的技术体系，大中小水泥企业都有先进适用技术，为水泥产业技术结构调整做出重要贡献。

　　三是JT窑技术还处在发展提高阶段，还有较大提升空间。JT窑技术问世已经8年了，虽然尚未纳入水泥产业政策推荐技术，但已有工信部【2010】564号文支持并被市场接受，通过有偿转让方式已推广70多条生产线(由于政策未到位，有些企业还未完全按照新型半干法JT窑生产线要求改造到位)。在推广应用实践中，许多企业参与了JT窑技术的进一步改进与创新，如已有多种新型卸料炉篦用于JT窑，对提高窑的可操作性和稳定热工制度发挥了积极作用。JT窑技术已发展到第二代，仍有较大提升空间，熟料可比热耗可望达到650kcal/kg·Cl以下。

　　记者：我国水泥产能已严重过剩，JT窑水泥生产技术还有推广应用的空间吗？

　　李俭之：鉴于我国水泥产能已严重过剩的现状，JT窑技术不拟增量推广，应坚持不增加总量的原则，重点放在以节能、利废、减排为目的的对存量落后产能改造上。

　　一是对小型新型干法生产线实施窑炉节能、脱氮综合技术改造。2000t/d以下的新型干法生产线，因熟料烧成综合能耗高，已从“先进产能”变成“落后产能”。但其生料制备、水泥粉磨系统并不落后。花很少投资，采用JT窑技术对布局合理、有生存价值的小型新型干法生产线实施窑炉综合节能、脱氮技术改造，即可将落后的存量资产变成先进产能，不仅熟料综合能耗可达到行业先进水平，而且不需采取任何脱氮措施，即可做到氮氧化物排放大大低于拟修定的新标准。[Page]

　　二是以处置工业废渣、废水为目的的技术改造。宁夏石嘴山市惠磊建材公司全部利用工业废渣、废水生产水泥熟料的成功，开创了全部利用工业废渣、废水生产水泥的先例。在有电石渣、双氰胺渣等钙质工业废渣的地方，可采用第二代JT窑技术，对现有中小型水泥生产线实施技术改造，变成处置工业废渣、废水的利废水泥厂。工业废渣排放量多的地方，没有适合改造的水泥企业，亦可根据环保治理的需要新建利废JT窑水泥厂。

　　三是对少量有生存价值的立窑水泥生产线实施升级改造。处于边远地域。水泥市场需求量有限且有石灰石资源的立窑企业，经主管部门批准可采用JT窑技术实施等量节能减排技术改造，升级为先进的新型半干法JT窑水泥产能。

　　四是对布局不合理并有石灰石资源的粉磨站进行配套改造。有些水泥粉磨站距熟料基地太远，且当地有生产水泥的资源，为减少熟料运费及运输能源消耗，充分利用当地资源和实现企业效益与社会效益的统一，可考虑将粉磨站改造成JT窑水泥厂。

　　五是成套技术设备出口。我国不仅是水泥生产第一大国，也是成套技术装备出口第一大国。国外有大量2000t/d以下规模的成套技术设备需求。JT窑技术可满足600t/d、1200t/d、2500t/d水泥熟料系列规模要求，使上述不同规模的中小水泥生产线的能耗环保指标都达到当今水泥行业先进水平。JT窑技术具有投资省，技术经济及环保指标先进的明显优势，并具有可随水泥市场需求量增加滚动发展的优点，尤其适合发展中国家需要。成套JT技术装备，不仅出口形势看好，出口企业也有丰厚的利润空间。