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        賈華平:水泥技術的發展與展望

         

        發布時間:2019-08-23  字號:【

          一、追求生態文明  追求生態文明,首先是解決環境污染問題。水泥生產的污染源,主要是生產排放的廢氣。而廢氣中的污染物,主要有粉塵、二氧化硫和氮氧化物等?!?/font> 

          1、就粉塵治理來講,經過幾十年的發展,已經發生了翻天覆地的變化。 

          晴天“揚灰”廠,雨天“水泥”廠的狀況早已成為歷史,現在的水泥廠都已經成為花園式工廠。 

            

            2、二氧化硫和氮氧化物的治理,已達到世界領先水平。 

            拿最難治理的氮氧化物來講,與世界上環保最嚴的德國相比。德國在2018年才降到200毫克,我國多數地區已經降到100毫克,而且個別地區已經自發的降到50毫克(這是部分地區超低排放的標準)。 

            

          河南宏昌公司SNCR+(高溫電除塵+SCR)脫硝系統 

            目前,世界上能夠實現氮氧化物超低排放的措施,只有SCR技術。但SCR技術,不僅存在氨逃逸問題,而且采用V2O5/TiO2系催化劑。美國、歐盟環境署、中國國家環保部已經將V2O5定為劇毒污染物,還存在一個催化劑回收處理問題。 

            可喜的是我國的南京工業大學,已經開發出環境友好型低溫催化劑。無須噴氨、不存在氨逃逸問題,無毒無害、不需要回收。目前,已經在青海、江蘇幾條水泥窯試驗,能穩定達到50毫克以下,多數運行在20-30毫克之間。進一步定型后,即可大面積推廣。 

            3、處理生活垃圾、消納其他工業污染。 

          水泥行業不僅解決了自身的環境污染問題,而且還消納了大量的廢礦和工業廢渣,而且還很好的開發了垃圾處理和危廢處理,正在為整個國民經濟的生態文明作出貢獻。 

          二、實現綠色發展 

            綠色發展的概念,除了前述的污染治理和廢物利用以外,還包括減少各種資源消耗,特別是不可再生的礦物資源,當然包括二次能源-電能。 

            1,對現有工藝的優化 

            減少能源浪費-流化床水泥窯的開發。流化床水泥窯,將現有預分解系統的預熱、分解、煅燒、冷卻集成一體,大大簡化了系統工藝??s短了工藝流程、減小了系統阻力、降低了電耗,減小了散熱面積、減小了散熱損失、降低了熱耗;特別是取消了最難維護管理的回轉窯和冷卻機,既降低了電耗和熱耗,又簡化了管理、提高了裝備的可靠性和運轉率。 

            流化床水泥窯,與現有的預分解工藝相比:投資進一步降低,占地大幅度減少,系統更加簡單,管理更加方便。特別是,熟料電耗降低約20%,熟料煤耗降低20%。 

          世界上第一臺,也是截止目前唯一的一臺,淄博1000t/d流化床燒成系統。 

            2,對能源結構的優化減少對礦物能源的消耗 

            國家發改委(2019年3月份)聯合7部門,發布了《綠色產業指導目錄》,將綠色發展分為:①節能環保、②清潔生產、③清潔能源、 ④生態環境產業、⑤基礎設施綠色升級、 ⑥綠色服務。 

          對水泥行業來講重點是:①節能環保;②清潔生產;③清潔能源?!?/span>  

            在①節能環保方面,主要是抓好高效節能、先進環保、循環利用、廢物利用,等技術裝備的研發和推廣; 

            在②清潔生產方面,主要抓好生產全過程的廢物減量化、資源化、無害化,等技術裝備的研發和推廣。 

            在③清潔能源方面, 比如取消礦物能源,不允許水泥行業再使用煤炭、甚至石油等礦物燃料。 

            2019年3月26日國際能源署又發布了全球碳排放報告,2018年全球與能源相關的CO2排放,較2017年又增加1.7%,達到330億噸,再次疾呼:“再次凸顯各方需要采取緊急行動的迫切性,開發清潔能源的解決方案”。 

          2017年底,我國工信部曾對鋼鐵、水泥行業做過用電替代燃料的調查。這不是沒有可行性,比如利用地熱。2017年我國在青海共和盆地鉆獲的高溫干熱巖體,初步勘探按照2016年的能源消耗,可以使用2900年(沒有打錯,就是2900年),而且不會產生任何污染。 

            既有需求、又有資源、還有效益,為什么不干?肯定是一個方向?;蛟S只是一個時間問題,我們必須有所準備! 

            3,顛覆現有生產工藝,從根本上減少消耗、降低浪費 

            現有水泥生產已有100多年的歷史,雖然在技術和裝備上取得了很多、很大的進步,但在工藝原理上始終未能突破。然而,隨著現代技術的發展,現在可能已經具備了突破的條件。 

            我們先來看一張水泥工藝原理圖,看看有沒有問題、有沒有潛力可挖。 

            我們知道,所謂混凝土實際上就是一種人造巖石, 而大自然中的巖石并不都是經過高溫合成的。根據礦物學 P-T-t 成礦原理,大自然用了壓力、溫度、時間三個資源,而我們的水泥熟料生產只用了 T-t 兩個資源,如果我們也把 P 引進來會怎么樣呢? 世界上已經有人在做這方面的研究,而且已經取得了實驗室成果,正在向工業化推進。 

            三,關于智能水泥廠 

            第四次工業革命的浪潮已經掀起,5G時代的呼聲越來越高,工業物聯網時代即將全面開啟。而且,必將為以智能工廠、智能運輸、智能物流為主題的工業4.0奠定基礎,智能工廠躍躍欲試。水泥行業也不甘落后,包括中國建材、海螺等水泥龍頭企業,也開始了建設自己的智能工廠。 

            1、什么是智能工廠? 

            智能應該具備的起碼能力:一是具有感知能力; 二是具有記憶和思維能力;;三是具有學習和自適應能力; 四是具有行為決策能力。 

            所謂智能制造,并不單單是生產制造上的自動化、智能化,準確的說,自動化、機器人、無人化都不等于智能化!更是應用到從數據層的機器視覺、射頻識別、傳感器等,到網絡層的物聯網、大數據、云計算等,再到執行層的智能裝備、機器人、3D打印等,最后形成智能工廠的總體方案,而且其產品也必須是智能的。 

            根據工信部《智能制造發展規劃(2016-2020年)》,對“智能制造”的定義:“智能工廠”涵蓋:智能裝備集成、計算機輔助工具、生產管理、供銷系統,通過大數據、物聯網、云計算實現智能化互操互控、生產出智能產品,進而實現生產資源、裝備運行、工藝流程、業務流程、資金流程的動態協同配置,總體構成智能工廠。 

            所謂智能裝備,屬于上游裝備制造廠的智能產品。對自身關鍵部位的關鍵參數,諸如油品、上油、過水、位移、溫度、振動等,具有感知、分析、推理、決策、控制、外傳功能,能方便接入智能工廠的集成系統、方便智能工廠的運行管理和維護維修。 

           智能工廠具有如下特點:  生產廠通過物聯網獲取定制,通過物聯網把原料和生產設備連接起來,根據用戶喜好的特性,適時多品種、小批量、差異化針對性定制生產,再通過智能物流系統發送給用戶;  而且其產品也必須是智能的,可以收集用戶信息通過物聯網上傳給生產廠,方便生產廠提供售后服務和優化改進,進一步獲取附加值;  而且生產設備也是智能的,通過物聯網實時上傳數據反映自身狀況,方便生產廠調劑任務和檢修維護、方便原有設備制造廠的優化改進和售后服務。  

            智能工廠的廣義發展,智能工廠不可能獨立存在,每個智能工廠都必須通過物聯網,將它的上游生產廠和下游生產廠聯接起來,人類勞動最終被人工智能取代。如果你的產品不是智能的,將無法與上下游的智能工廠聯接;因此,也無法在智能化時代贏得市場! 

            我們的水泥呢?也應該向智能產品邁步了!誰先行一步誰就會贏得主動,誰落后一步誰就會被動挨打。 

            2,關于智能水泥廠建設 

            中國水泥從1996年4.9億噸拿下世界第一后,就一路領先到現在,規模不可謂不大; 但勞動生產率還有待提高。國內5000t/d單線用工多數還在200人左右,先進水平的也在100人左右;而泰國同等規格的“老城堡”水泥廠,每班只有3個人,主要是應付突發事件。其中中控室1人(而且包括化驗室所有職能)、現場巡檢2人。 

            如此高的生產效率,一是要有可靠的裝備運行,二是要有高度的自動化和智能化。高度的智能化,離不開大數據。 

            智能水泥廠的建設是一個龐大的工程,目前尚處于起步階段,控制原理尚需要突破、特別是大數據需要逐步積累。因此,不一定就要建設嚴格意義上的智能水泥廠,不妨先行起步建設智能化水泥廠。把目標定的過高,只能坐失發展機會! 

            裝備、工藝、監測、計量、程控、可視、統計、分析、建檔、物聯等,這些基礎的東西,不僅是智能水泥廠的必須,對提高現有企業的運營水平也是卓有成效的。如果這些條件不具備,在建設真正的智能水泥廠以前,不妨先在這幾方面給予完善提高,這就是智能化水泥廠。 

            智能水泥廠建設不可能一步到位,特別是大數據需要自己逐步積累,別人替不了你,智能工廠的建設總是在逐步優化中完成的。 

          不完善不可怕、不到位不可怕,可怕的是一味的強調完美、到位,遲遲不肯起步! 

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