據(jù)統(tǒng)計(jì),2010年5月份,我國水泥熟料生產(chǎn)能力為10.37億噸,其中新型干法水泥為6.39億噸,占61.6%,這表明水泥行業(yè)在技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整上已取得重大突破。
所謂新型干法水泥是指水泥熟料燒成過程采用懸浮預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)來完成。該技術(shù)在預(yù)熱預(yù)分解過程中表現(xiàn)出換熱面積大,傳遞系數(shù)大,傳遞動(dòng)力大,固氣兩相換熱傳質(zhì)快的特點(diǎn)。這“三大一快”的特點(diǎn),使得水泥煅燒系統(tǒng)單位容積產(chǎn)量成幾十倍的增加,促進(jìn)了水泥生產(chǎn)裝備的大型化、自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化,同時(shí)帶動(dòng)了粉磨技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備制造技術(shù)的提高。因此,懸浮預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)獲得了在水泥熟料生產(chǎn)中的決定性的主導(dǎo)地位?!笆晃濉币?guī)劃采用新型干法要占比七成,目前已完成?!笆濉币?guī)劃中,水泥行業(yè)提出新型干法生產(chǎn)線要占比九成。
目前,對新型干法水泥的核心技術(shù)仍然缺乏細(xì)致的機(jī)理性的研究和反求,即使是國際上最先近的窯系統(tǒng)熱效率也只有60%左右,出預(yù)熱器的廢氣溫度仍高達(dá)350℃。利用廢氣余熱搞余熱發(fā)電,是我國制定的產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策,但投產(chǎn)后的實(shí)際效果表現(xiàn)不一,評(píng)價(jià)分歧很多,再加上從業(yè)人員整體素質(zhì)不高,原、燃材料各地不同,生產(chǎn)管理和操作水平有限,設(shè)備制造、配套的問題較多等多方面的原因,能接近或達(dá)到設(shè)計(jì)水平的很少。據(jù)統(tǒng)計(jì)約50—60%以上的生產(chǎn)線帶病運(yùn)轉(zhuǎn),僅30%左右生產(chǎn)線達(dá)設(shè)計(jì)能力的85%,屬于正常運(yùn)轉(zhuǎn),這種現(xiàn)狀亟待新一輪的技術(shù)創(chuàng)新和管理突破。
早在1984年,時(shí)任南京化工學(xué)院研究生的徐德龍?jiān)菏刻岢?,高固氣比懸浮預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)在理論上是完全可靠的,并向德國水泥專家Hans Eigen的預(yù)言提出挑戰(zhàn),預(yù)熱預(yù)分解窯系統(tǒng)的熱耗在采用高固氣比后有可能低于3057kg/kg .cl,20余年來,徐院士帶領(lǐng)他的開發(fā)團(tuán)隊(duì)對各種預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)的機(jī)理進(jìn)行了全面系統(tǒng)的理論研究和試驗(yàn)開發(fā),推出一系列高固氣比預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)與裝備,先后在國內(nèi)推廣建設(shè)了從300—3000T/d規(guī)模的10余條生產(chǎn)線,陜西省發(fā)改委還立項(xiàng)成立了針對該技術(shù)成果的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推廣中心。
2008年12月,陜西陽山莊村兩委會(huì)果斷決策,與西安建筑科技大學(xué)粉體工程研究所合作,利用當(dāng)?shù)刎S富的石灰石資源和鋼廠、電廠、煤礦的工業(yè)廢棄物資源,決定上一條2500T/d熟料+2000T/d礦渣超細(xì)粉組合生產(chǎn)線,采用高固氣比懸浮預(yù)熱預(yù)分解技術(shù),降低建設(shè)成本,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,系統(tǒng)余熱充分作為礦渣和生料的烘干熱源不再上余熱發(fā)電,該生產(chǎn)線在環(huán)保、節(jié)電、清潔生產(chǎn)等方面均有新的構(gòu)思和設(shè)計(jì)。
陜西陽山莊水泥有限公司歷經(jīng)16個(gè)月的建設(shè),已于2010年8月上旬,順利按設(shè)計(jì)要求達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。不僅如此,通過近三個(gè)多月的系統(tǒng)調(diào)試,采用高固氣比懸浮預(yù)熱預(yù)分解技術(shù)的煅燒系統(tǒng)達(dá)到了很高的運(yùn)行水平,對系統(tǒng)按國際慣例進(jìn)行了連續(xù)72小時(shí)的生產(chǎn)調(diào)試。測試期間,熟料平均產(chǎn)量達(dá)到3576T/d(該窯型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)產(chǎn)量為2500 T/d,本系統(tǒng)實(shí)際超產(chǎn)43%),游離鈣平均1.2,3天抗壓28.7Mpa,抗折5.6Mpa,28天抗壓57.2Mpa,抗折8.2Mpa。噸投資降低30%以上;燒成系統(tǒng)熱耗2869KJ/Kg.cl(686KCal),國際先進(jìn)水平為3050KJ/Kg.cl。熟料燒成電耗為24.6kwh/t.cl,國際先進(jìn)水平30kwh/t.cl。在本工藝中,將窯頭冷卻機(jī)排出的余風(fēng)和窯尾預(yù)熱器排出的煙氣全部用作高爐礦渣粉磨系統(tǒng)和生料制備系統(tǒng)的烘干熱源,折合每公斤熟料節(jié)約熱耗489KJ(117KCal),熟料實(shí)際綜合熱耗為2380 KJ/Kg.cl(569KCal/Kg.cl),系統(tǒng)提高熱效率20%以上。NOx含量為136PPm(國際先進(jìn)水平為400PPm);煙氣中SO2含量為45PPm(國際先進(jìn)水平為200PPm)。上述各項(xiàng)指標(biāo)均創(chuàng)居國際領(lǐng)先水平。
實(shí)踐證明,由徐德龍?jiān)菏刻岢龅脑瓌?chuàng)性高固氣比水泥懸浮煅燒理論和自主開發(fā)的高固氣比水泥懸浮煅燒新工藝是水泥工業(yè)上的一項(xiàng)重大突破。這一成果表明,用該技術(shù)改造或淘汰現(xiàn)有落后產(chǎn)能的市場潛力巨大,節(jié)約原煤、節(jié)能降耗、減排,環(huán)保效益明顯,尤其在資源綜合利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、走低碳節(jié)約型水泥工業(yè)的發(fā)展道路上探索出新的方向,各項(xiàng)產(chǎn)能、消耗及排放指標(biāo)創(chuàng)立了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)新高。