中国水泥工业技术进步革新换代历程的反思与启示

  回顾我国水泥工业历年革新换代历程，共经历了六代窑型。反思60多年来，水泥工业走过的道路，笔者认为，应遵循事物发展的基本规律，在两代水泥工艺技术面临新旧交替之际，在时机基本成熟的条件下，应制定分清主次的水泥工业发展战略。当前，我国水泥工业应加强组织协调工作，在第七代水泥生产技术革新换代过程中抢占制高点，抓住国际水泥工业技术变化带来的新机遇，力争提升为世界水泥强国。

  回顾：我国水泥工业革新换代历程，从第一代到第六代窑型

  我国水泥工业始于1886年英国人开办的澳门青洲英泥厂和1889年中国人开办的唐山细绵土厂，采用最原始的立窑生产煅烧熟料，每台立窑的熟料日产为15~20吨。在我国水泥工业的发展历程中，立窑是第一代窑型，它从原始立窑——普通立窑——机械立窑——“现代立窑”，一直演变到末尾期的JT立窑。假设2020年立窑在我国将全部消亡。那么屈指算来，立窑在我国大致将延续长达一个半世纪之久。在其全盛时期的1972~2001年的30年里，立窑水泥年产量在全国水泥的总占比中高达60%~83%，这种逆时代潮流的畸形发展举世罕见。

  第二代窑型是中空干法窑，1906~1909年唐山细绵土厂首先建成了二台Φ2.1×30m的中空干法回转窑，每台窑日产熟料120吨，开创了我国水泥工业采用回转窑的先河。中空干法窑在我国的应用延续到1975年前后逐渐消亡。其盛行期只有7~8年（1953~1959年），那个时期水泥年产量总占比为65%左右。

  第三代窑型是湿法长窑，1923年华商公司在上海龙华首建了二台Φ2.3/2.8×54m的湿法长窑，每台窑日产熟料200吨。之后西村、龙潭、楼霞山、黄石、大同、永登、江油、昆明、耀县、湘乡、水城、渡口、胜利、光化、新化、万年、柳州、贵阳、荆门、白马山、江山、长兴等地相继建设了近320家湿法长窑水泥厂，共计近700台湿法长窑，遍布全国各地。1975年四川峨嵋投产了二台Φ4.4/4.2×180m的世界最大型的湿法长窑，单台日产熟料3000吨。湿法长窑在我国延续到2005年基本消亡。湿法长窑在我国是以立窑为主的时代中发展起来的。因而其水泥年产量在全国总占比最高为60%，而且只有很短暂的两年而已（1962~1963年）。

  第四代窑型是立波尔窑，这是一种带炉篦子加热机的半干法回转窑。1941年由日本人在辽阳小屯建成，单窑日产熟料400吨。之后在牡丹江、邯郸、西卓子山、永安等地相继投产6~7家立波尔窑水泥厂，延续到1995年左右消亡，其水泥产量始终很少，对我国水泥工业影响不大。

  第五代窑型是预热器窑，其中有立筒预热器窑与旋风预热器窑两种。我国在1960年前后曾分别对其进行过小型的半工业性试验，也曾建设过少数的日产熟料300吨左右的立筒预热器窑水泥厂（汉中型）和旋风预热器窑水泥厂，均因运行不大顺利，又时值“文革”而中断。待到1980年我国改革开放时，新一代的预分解窑已在国际上兴起，于是我国就跨越了这个预热器窑时代，直接抓住了预分解窑发展的机遇。

  第六代窑型是预分解窑（在我国称之谓新型干法窑）。1984年和1985年我国第一条和第二条预分解窑水泥生产线分别在冀东和宁国投产（4000t/d）。1986年我国自行设计建造的2000t/d预分解窑生产线在江西万年投入调试，1988年获国家级鉴定验收。从此我国进入了预分解窑水泥不断改进升级，逐步发展的新时代。相继推出了改进型鲁南2000t/d线，提高型耀县2000t/d线，国产化型双阳2000t/d线，增产型葛洲坝2500t/d线，低投资型荻港2500t/d线，中外结合型铜陵4000t/d线和海螺10000t/d线，自主研发型5000~12000t/d线，以及正在组织研发的“第二代新型干法水泥”线等。

  如果说，以前诸型生产线的改进升级是循序渐进小步提高的话。那么，最后的“第二代”线所规定应达到的各项技术指标内容全面、数值明确、水平高、任务重、难度大；期盼我国早日全面完成这项艰巨的研发工作，示范线顺利投产，创出预分解窑水泥技术的国际领先水平。届时预分解窑水泥技术的热耗和电耗等指标很可能就已经非常接近其极限值了。

  预分解窑水泥在我国的迅猛发展始于2005年。其在全国水泥总年产量中的变化由2005年的44%已上升到现在的95%。全国的预分解窑已达1600余台，可谓一统天下，然而纵观世界和我国水泥工业发展大局。预分解窑水泥技术现今已发展到接近顶点，这也预示着它或将开始走下坡路而逐渐被下一代（第七代）更先进、更环保的水泥生产技术所取代，这是科学发展技术进步的客观规律所决定的。

  综上所述，我国水泥工业革新换代历程及其主要技术指标提升进程可汇总。[Page]

  反思：两代水泥技术更新之际，战略制定应分清主次

  反思60多年来，我国水泥工业走过的道路，笔者有些感悟与启迪，愿与同仁们一并分享，共同探讨。

  任何一项工业生产规模的科学技术均遵循事物发展进步的基本规律，都有一段萌芽期，这段时期可能很短促，也可能很漫长，完全取决于当时当地的社会政治经济条件。接着就是一段成长发展期，其推广应用的速度往往是最快的，范围也是最广阔的。这也是其经济效益和社会效益最主要的回报收获期。之后第三阶段，因其已发展到了接近其极限或顶峰，于是就进入了一种大体维持既有状态，缓慢渐行，最终被另一项更先进的科学技术所取代，完成革新换代的历史进程。然而代际的交替往往并非很清晰，常有交差重叠的过渡期存在。

  我国水泥工业的发展历程完全遵循技术的不断进步，从立窑——中空干法窑——湿法长窑——立波尔窑——预热器窑——预分解窑逐代技术革命、革新换代交错发展的科学规律。各种窑型代表了各个历史时期的水泥工业综合技术水平，见证了我国水泥工业不断发明创新，技术进步一代一代持续发展的历程。

  所以我国水泥工业的科技发展决不会就此止步于预分解窑第六代的水平，即所谓的“新型干法窑”绝不可能永远地“新型”下去。现今，科技发展的某些迹象已经开始隐约地显露了新一代水泥生产技术的曙光，只是我们现在还不能较明确地想象到今后将取代预分解窑的第七代水泥生产技术是什么而已。

  我国水泥工业的立窑时代特别冗长而畸形，从其诞生到全部消亡预计将长达150年。这是上世纪50年代我国水泥工业“大跃进”的需要，迫使水泥工业的发展逆向重走回头路，将立窑起死回生，并大力宣传优先发展所造成的后果。2001年，当全国水泥产量已达6.6亿吨时，立窑水泥竟占总量的80%，可谓立窑水泥的畸形发展已经达到了极致。因为在“极左”思潮的枷锁下，无形中对当时的各种水泥窑型无不都被贴上了不同的“思想意识”标签，立窑被誉为“革命左派”当然应该处于强势的统治地位。所以大多数上世纪50~60年代毕业的各届大中专科学生，从被分配到水泥行业参加工作开始，一直到退休搞了一辈子的立窑水泥，为此奉献了毕生的青春年华和智慧。在全行业的共同努力下，最终的确也把立窑水泥生产技术的研发工作做到了无微不至，极尽其“完美”之能事。2000年前后还推出了据说可与新型干法窑水泥生产线相媲美的所谓1000~2000t/d的“现代立窑”水泥生产线，最后还建成了一些更好的JT窑水泥生产线，其有些技术指标的确不俗，堪称立窑水泥登峰造极之作。

  然而，时代总在不断地前进，技术也在不停地进步，即使立窑拼命坚持到了21世纪，但因其固有的缺陷，在预分解窑澎湃发展的洪流中，立窑最终还是难逃被淘汰的命运。回想起来，我们好几代水泥人，花了几十年的岁月，为了最大可能地改进和完善立窑付出了巨大代价，今天看来是否经济划算？如果当初我们早点把这些资源用于发展预分解窑方面，其效果是否会大有改观？应该承认，那种不顾资源、环境与技术进步等诸多范畴的损失，如此高强度、大范围、超大量、长时期地依靠立窑，是技术政策严重失衡所致，其最终的技术经济效果和社会效果是弊多利少的。这是一个毋庸回避的深刻教训。

  根据半个多世纪以来，我国曾超长期羁绊拘泥于立窑的教训，以及曾跨越预热器窑直接抓住预分解窑发展机遇的经验，笔者形成一个重要的观点：那就是当两代水泥工艺技术面临新旧交替，革新换代之际，在时机基本成熟的条件下，制定水泥工业发展战略时必须分清主次。应以技术革命、革新换代，抢占新时代的制高点为主；以技术改良、改进完善原有的水泥制造技术装备为次。因为前者具有长期的战略意义，而且处于萌芽阶段，发展提升的空间广阔；而后者则是强弩之末，接近顶峰，再进一步改进完善的难度大、空间小，而且时效较短，产出投入比也不经济。

  吸收上述有关立窑的教训，建议我国在组织对预分解窑水泥线进行技术改良、改进升级的同时，兼顾到全行业的技术革命，革新换代探索研发方面的组织协调工作，争取在下一个（第七代）水泥生产技术革新换代的过程中抢占制高点，抓住跻身甚至超越世界水泥强国的机遇。因此，在把握我国水泥工业发展战略的近期与中长期关系、资源配置、技术力量部署、目标任务大小、难度和进度等诸多方面宜统筹兼顾，科学协调。但是抓住革新换代，技术革命的先机必须予以高度重视，切勿错失在国际水泥界把握发展战略重点的时机。趁这次国际水泥工业将临革新换代之机，我国要力争提升到与世界水泥强国基本并驾齐驱的水平。

  展望：第七代水泥生产制造技术值得我国水泥业界密切关注

  下一代将会取代预分解窑水泥生产技术的是什么？目前尚难以预料，但是国际上已经隐约地出现了一些或有可能的预兆，我国应予以关注和跟踪探索。例如浮腾层流化床熟料煅烧技术，Kalina循环余热发电技术，各种替代燃料深加工和100%采用替代燃料的熟料煅烧技术，熟料富氧煅烧技术，CO2循环高效余热发电技术，水泥窑CO2捕集技术，熟料生产兼大量发电与纯CO2捕集技术，废弃物替代熟料的深加工技术，贝利特水泥和新型矿物熟料的生产技术，低熟料含量的高性能水泥生产技术，纳米弹性高强水泥技术，“四零一负”型绿色水泥生产技术等等。这些新技术多少均通过了一定规模和一定深度的试验，经历了一定时间持续运行的考验。分别获得了不同程度的效果，初显端倪。其中有些技术在我国已有所试验或生产实践，如浮腾层流化床熟料煅烧技术和熟料富氧煅烧技术等。

  另外，还有一些国际权威性的水泥研发机构和老牌跨国水泥装备供应厂商正在研究试验中，但尚未对外透露若干新一代技术方案及其装备。通常它们的全套解决方案往往比较针对市场需求，比较实用，我们更要密切关注。虽然它们近年来在预分解窑技术改良方面的研发投入不多，但对下一代水泥工业的技术革命、革新换代方面的研发却在不遗余力地加紧进行之中，其目的很明确，就是为了确保控制未来的水泥发展战略制高点——第七代水泥生产制造技术，对此我们更要高度关注。

  当前对我国水泥工业来说，最重要的是建立完善自主发明创新的机制与制度，才能研发出中国首创的世界最新技术。我们不仅要尽快地跟踪国际领先水平，更要自己发明创新国际空白的新技术，这样才能真正地实现引领世界水泥工业的中国水泥梦。笔者预计，第七代水泥生产技术的来临可能还有15年左右的时间，让我们共同抓紧努力奋斗吧！