高玉宗技术改造促进水泥企业转型升级-【新闻】

高玉宗：技术改造促进水泥企业转型升级

绿色环保是企业造福子孙的神圣使命，节能降耗是企业持续发展的社会责任，降低成本是企业经营管理的永远核心，技术改造是企业科技进步的重要手段。中国水泥技术改造中心主任高玉宗在日前举行的“2014第二届中国水泥节能环保技术交流大会”表示，将通过不断创新与广泛合作，促进水泥行业节能减排的发展。

  绿色环保是企业造福子孙的神圣使命，节能降耗是企业持续发展的社会责任，降低成本是企业经营管理的永远核心，技术改造是企业科技进步的重要手段。中国水泥技术改造中心主任高玉宗在日前举行的“2014第二届中国水泥节能环保技术交流大会”表示，将通过不断创新与广泛合作，促进水泥行业节能减排的发展。在大会上，他着重分享了中国水泥技术改造中心的三项最新前沿技术。

  一、水泥窑协同处置垃圾是水泥企业转型、生存、发展的新机遇

  垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，给处理和利用带来困难，如不能及时处理或处理不当，就会污染环境，损害人类和动物的健康。

  我国目前正面临着城市垃圾之困，成为世界上垃圾围城最严重的国家，每年可产生垃圾1.5亿吨。高速发展中的城市，正在遭遇“垃圾围城”之痛。一边是不断增长的城市垃圾，一边是无法忍受的垃圾恶臭，成为城市垃圾处理中的棘手问题。

  垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。

  垃圾处理的目的是无害化、资源化、经济化和减量化。

  垃圾的危害

  在日常的垃圾处理过程中会产生毒王二噁英。又称二氧杂芑，是一种无色无味、毒性严重、无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累，对人体危害非常严重。

  二噁英是一种在工业上没有用处的副产物，大约有419种类似二噁英的化合物被确定，实验证明，二噁英一旦进入人体，就会长久驻留并且损害多种器官和系统，因为其本身具有化学稳定性且容易被脂肪组织吸收，并从此长期积蓄在体内，可能透过间接的生理途径而致癌。它们在体内的半衰期估计为7~11年。

  在环境中，二噁英容易聚积在食物链中。食物链中依赖动物食品的程度越高，二噁英聚积的程度就越高。自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小，因此，环境中的二噁英很难自然降解消除。它的毒性十分大，是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。环保专家称，二噁英常以微小的颗粒存在于大气、土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工业、传统垃圾焚烧、造纸及生产杀虫剂等产业。日常生活所用的胶袋，PVC（聚氯乙烯）软胶等物都含有氯，燃烧这些物品时便会释放出二噁英，悬浮于空气中。

  垃圾在储存、运输、焚烧过程中会释放出恶臭气体，这种气体不但会严重危害人的身体健康，还会产生二次污染。特别是在填埋场运行过程中，因其量大、持续时间长、影响范围广等特点，近年来已引起人们的广泛关注。

  按其组成可分成五类：①含硫化合物，如H2S可在900℃~1400℃的高温分解，SO2、硫醇、硫醚可在温度为390℃分解等；②含氮化合物，如氨气、胺类、酰胺、吲哚等；③卤素及衍生物，如氯气、卤代烃等；④烃类及芳香烃；⑤含氧有机物，如醇、酚、醛、酮、有机酸等。其中大多数可以在温度为900℃以上分解。

  “地沟油”泛指在生活中存在的各类劣质油，如回收的食用油、反复使用的炸油等，地沟油最大来源为城市大型饭店下水道的隔油地，长期食用可能会引发多种癌症，对人体的危害极大。

  毒性：地沟油的毒性高于砒霜上百倍，每年多达300万吨的地沟油流向国人餐桌……也就是说你吃10顿饭，可能有1顿碰上的就是地沟油。

  检测：截至目前，科学家们还没有找到一种理想的检测和鉴别地沟油的手段，给控制地沟油带来困难。

  危害：长期摄入，人体将出现体重减轻和发育障碍，易患腹泻和肠炎，并有肝、心和肾肿大及脂肪肝等病变。此外，地沟油受污染产生的黄曲霉毒性，不仅容易使人诱发肝癌，在其他部位也可以发生癌变，如胃部、肾部、直肠及乳腺、卵巢、小肠等部位产生癌变。

  2002年，国家出台的“食品生产经营单位废弃食用油脂管理的规定”明确要求，不得将废弃油脂加工以后再作为食用油脂使用或者销售。

  垃圾的分类

  垃圾可分为可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。一般经过分类、分选等预处理后垃圾热值已接近发达国家城市垃圾的热值。

  1.可回收垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类。通过综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。

  2.厨余垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶、果皮等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0.3吨有机肥料。

  3.有害垃圾包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。

  4.其他垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、渣土、卫生间废纸、纸巾等难以回收的废弃物，采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。

  在日常生活中每天都会产生生活垃圾，如果在垃圾产生的第一时间，即在每个家庭就已经分类好了再放到各个小区的垃圾点，垃圾处理厂的工作就少了不少。

  垃圾分类处理的优点

  减少占地。生活垃圾中有些物质是不易降解的，使土地受到严重侵蚀。进行垃圾分类挑出能回收的、不易降解的物质，可以减少垃圾数量达50%以上。

  减少环境污染。废弃的电池含有金属汞、镉等有毒的物质，会对人类产生严重的危害；土壤中的废塑料会导致农作物减产；抛弃的废塑料被动物误食，导致动物死亡的事故时有发生。因此，垃圾的回收利用可以减少不必要的危害。

  变废为宝。我国每年使用塑料快餐盒达40亿个，方便面碗5~7亿个，废塑料占生活垃圾的4%~7%；1吨废塑料可回炼600公斤的柴油。回收1500吨废纸，可免于砍伐用于生产1200吨纸的林木；1吨易拉罐熔化后能结成1吨很好的铝块，可少采20吨铝矿。生产垃圾中有30%~40%可以回收利用，应珍惜这个小本大利的资源。

  常见的垃圾处理方法

  目前，世界上常见的垃圾处理方法大体分为填埋、堆肥、焚烧、协同处置、资源化处理，其中垃圾填埋处理就是将垃圾在一定场地上集中堆放，并分层覆土填埋的处理方式。严格说填埋不是无害化处理，只是将垃圾从城里运输到填埋场，其中的一个缺点是占地面积大。城市垃圾填埋的另一个缺点还会导致严重的地质性水土污染，因为人类的生活垃圾包括很多有毒有害物质和病菌、病毒及各种重金属元素，极易危害人类和生物的正常生存繁衍。由于我国土地面积大，所以这种方法是最常用的。

  垃圾堆肥处理是利用垃圾或土壤中存在的细菌、酵母菌、真菌和放线菌等微生物，使垃圾中的有机物发生生物化学反应而降解（消化），形成一种类似腐蚀质土壤的物质，用作肥料并用来改良土壤。由于经济效益不佳，从堆肥到农田成本高，实施起来比较困难。因此，此种方法在我国难以形成规模并实行产业化。

  垃圾焚烧处理就是将垃圾进行焚烧。垃圾焚烧处理时产生的二噁英会严重影响人的身体健康，因此，焚烧垃圾往往会遭到市民的强烈反对，所以兴建垃圾焚烧厂自然而然地会存在很大的阻力，况且在城市中心及边缘建立垃圾焚烧区域弊大于利。人类垃圾的最佳处理方式已不单单是我们以往所采用的最简单的焚烧和填埋办法。

  垃圾焚烧炉方式曾在欧美国家盛行过，但二噁英污染风险和投资运行成本过高这两大弊端，使得垃圾焚烧在经历了上个世纪80年代的高潮之后，目前国外已经成为了一种“夕阳产业”。德国、荷兰、比利时、意大利等都早已相继颁布了“焚烧炉禁建令”或部分禁建令。日本高峰期建设有6000多座垃圾焚烧设施，但到目前仅存1280座。即使经济不是很发达的菲律宾，也颁布了垃圾焚烧设施建设的禁令。<<首页1234末页>>

  水泥窑协同处置就是利用水泥烧成系统的热工环境、工艺特点和废气处理设备，在生产水泥熟料的同时处置或焚烧垃圾，具有得天独厚的天然优势。

  利用水泥窑协同处置城市垃圾、污泥、危险废物的技术已被国际公认为是最有效、最安全的方法。

  水泥窑协同处置与其他方式的废弃物处置相比具有节能、环保、经济等优势，水泥企业利用水泥窑协同处置除了具有明显的优势外，还可替代部分燃料和原料，减少天然矿物质资源的消耗，有利于水泥行业低碳发展。同时还可以大大节约土地资源，减少当前城市垃圾处理需要不断征用土地进行填埋的浪费，也避免了相应的社会矛盾。

  资源化是最有潜力，也是最有希望的解决方法。但由于目前技术不成熟，制度不完善，而且市民的意识还不能完全认同，因此资源化的第一步，也是最关键的一步就是垃圾分类，做得并不是很理想，因此各个城市垃圾处理厂就索性把垃圾给一次性填埋掉了。

  垃圾处理概况

  全世界垃圾年均增长速度仅为8.42%，而我国的垃圾增长率则达到了10%以上。据《京华时报》报道，去年全国600多个城市共清理垃圾1.6亿吨，县城的生活垃圾8000多万吨，农村的生活垃圾约1.5亿吨。全国生活垃圾产生量约4亿吨。另外，每年还有5亿吨左右的建筑垃圾。中国的垃圾总量基本上是世界上数一数二的。此外，还有餐厨垃圾1000万吨左右。中国城市生活垃圾累积堆存量已达70亿吨，给环境保护带来了巨大压力。

  目前我国垃圾的处理方法还大多处于传统的堆放填埋方式，不但占用大量的土地资源，而且虫蝇乱飞，污水四溢，臭气熏天，对环境污染相当严重。因此进行垃圾分类收集可以减少垃圾处理量和处理设备，从而降低处理成本，减少土地资源的消耗，具有社会、经济、生态三方面的效益。

  在城市化进程中，垃圾作为城市代谢的产物已经是城市发展的负担，世界上许多城市均有过垃圾围城的局面。而如今，垃圾被认为是最具开发潜力的、永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”。

  从国外多种处理方式的情况看，有以下趋势：一是工业发达国家由于能源、土地资源日益紧张，焚烧处理比例逐渐增多；二是填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有较大比例；三是农业型的发展中国家大多数以堆肥为主；四是其他一些新技术，如热解法、填海、堆山造景等技术，正在不断地取得进展。

  焚烧是目前世界各国广泛采用的城市垃圾处理技术，目前国外工业发达国家主要致力于改进原有的各种焚烧装置及开发新型焚烧炉，使之朝着高效、节能、低造价、低污染的方向发展，自动化程度越来越高。正逐渐上升为焚烧处理的主流。

  SFL水泥烧成系统焚烧垃圾——国际合作专利技术

  传统的垃圾焚烧方法，在城市生活垃圾焚烧处理过程中也会产生对环境的重度污染和浅表性、漫长性侵害，包括垃圾燃烧后的空气污染。其主要流程是垃圾经过分类、分选后，用焚烧炉焚烧含有大量热值的垃圾，可以用于发电。

  发达国家也有采用水泥烧成系统分解炉焚烧垃圾的，比如圆盘炉。国外和国内还有采用三次风管热风焚烧垃圾的，目前来看都不成熟。比如，德国回转的焚烧炉串联在三次风管上，问题是漏风、排渣困难，回转部分载荷庞大，土建、设备投资都很大；国内某厂回转的焚烧炉并联在三次风管上，除了漏风、排渣困难之外，主要是垃圾投入后对系统压力影响很大，并联的管道无法实现压力平衡，不能正常工作。

  针对上述问题，中国水泥技术改造中心研发推出了SFL水泥烧成系统焚烧垃圾系列专利技术，此技术具有以下几方面的特点：

  特点1：焚烧床串联在三次风管上的新方法。焚烧床在三次风管中间固定不动，垃圾投到焚烧床上，理论上可以保证有足够的焚烧时间，并且由于系统阻力不变，不会影响系统工作。焚烧残渣经排渣口排出，可以通过输送直接掺入到原料制备系统，也可以输送到熟料里，由于其量很小不会对熟料质量产生过大影响。这种方法更适合于垃圾分类及处理较差的中小城市。

  特点2：将垃圾从窑头罩的上面或侧面投入，窑头罩相当于焚烧炉。垃圾投入后空中被加热燃烧，没有来得及燃烧的垃圾落入篦冷机篦床的高温物料上继续燃烧。同样，焚烧残渣直接掺入到熟料里，由于其量很小不会对熟料质量产生过大影响。

  特点3：将垃圾从篦冷机入料端立面或侧面或壳体顶面投入，垃圾落入篦冷机篦床的高温物料上或物料里燃烧。同样，焚烧残渣直接掺入到熟料里，由于其量很小不会对熟料质量产生过大影响。首先，由于垃圾在焚烧前处于吸热状态，所以对熟料有机冷的作用，有利于提高熟料质量，同时，燃烧后发出的发过来又将二次风温提高，有利于水泥煅烧。其次，垃圾中的重金属遇到1370℃的炽热熟料，在熔融状态大部分固化到熟料上，进一步减少了重金属的污染。现阶段，这种方法更适合于垃圾分类及处理较好的大中城市。<<首页1234末页>>

  特点4：将垃圾的渗沥液或工业废液或地沟油直接随喷煤管喷入回转窑或篦冷机高温熟料表面进行焚烧，焚烧前的吸热过程防止了烟气的温度过高，从而减少了NOx生成，有利于环境保护。尤其是采用喷煤管或篦冷机焚烧地沟油，不仅可以回收大量的热，减少地沟油再加工后流入社会，对食品安全和人民的健康有非常大的保护作用。

  特点5：将垃圾通过烘干投入分解炉进行燃烧，目前，这种方法在国外已经有应用，比如圆盘炉。

  特点6：上述焚烧垃圾，尤其是焚烧塑料等会使烟气中的氯离子升高，造成系统无法运行，用已经成熟的旁路放风的办法解决。

  特点7：理论上当烟气温度超过800℃，垃圾中的二噁英就会分解，所以上述方法中烟气温度都能满足要求。但是，在400℃~250℃时，如果时间超过N秒，二噁英再合成。四方联窑尾防止二噁英再合成技术，由于从水泥窑尾预热器投入的生料的吸热过程恰恰使烟气温度在瞬间降低到250℃以下，最大限度地阻止了二噁英再合成，彻底克服了传统焚烧的缺点，实现了技术的最佳匹配，同时大大地降低了烧成系统的热耗。

  特点8：由于垃圾里的热值通过焚烧会全部释放出来，另外，窑尾控制二噁英装置的使用同样回收大量热，所以，SFL水泥烧成系统垃圾焚烧技术的应用可以节约大量的热，降低了烧成系统的热耗。

  据高玉宗介绍，上述技术可以组合使用，也可以单独使用。他希望，整个行业及时行动起来，重视垃圾的处理，也许经过几代人的共同努力，还蓝天与自然，还健康与人民， 留幸福给子孙。

  二、袋装水泥装车现场的粉尘治理

  当前我国水泥包装环节，粉尘超标现象较为严重。

  粉尘超标的主要原因有：由于包装机自动化、密闭化效果差；关键产尘环节，除尘系统设计不合理；日常设备维修维护不到位；水泥袋设计不合理；职业卫生管理欠完善；个人防护用品管理不到位。

  针对粉尘超标产生的原因，高玉宗重点提出了装车系统改造与加强个人防护两个的应对方案，可有效降低装车现场的粉尘，保护装车工作人。

  三、水泥窑节能环保特色技术

  特色技术一：提高回转窑产量的工艺途径

  提高水泥窑产量的方法一

  目前正在运行中的绝大多数新型干法窑，其截面热负荷与同规格的湿法窑烧成带的截面热负荷相比明显偏小，实践提高窑的截面热负荷是大幅度提高新型干法窑的产量的可行、有效途径。

  大直径的窑通过提高断面热负荷可以提高产量。同理，减小回转窑的直径用较小的直径获得较高的截面热负荷从而提高水泥窑的产量。

  小直径窑获得高产量已被我们实践证明是可行的，而且回转窑提产后还对生产和环保带来益处。

  对提高熟料质量有利：延长了窑内燃烧带的长度，使熟料在燃烧带内的停留时间延长

  对延长耐火材料的寿命有利：窑径缩小后，保护性窑皮的稳定性好

  提高水泥窑产量的方法二

  缩短回转窑的长度，提高转速、降低斜度 将常规三档支撑窑缩短成两档支撑窑。

  短窑优点：短窑对原、燃材料的适应性完全可以满足要求；窑的回转过程受力均匀，克服了三档窑静不定问题，设备运转可靠性提高；降低能耗，提高熟料质量；装机功率减小18%，设备投资降低22%；耐火砖耗降低15%，土建投资降低25%。

  快转有利于熟料煅烧：缩短后的窑为二档支撑，转速进一步提高， 斜度进一步降低， 计算可知，高转速、低斜度与低转速、高斜度均可以实现窑内物料具有相同的停留时间， 但高转速、低斜度的回转窑内物料带起的高度和翻滚的次数均高于后者， 对于煅烧是有利的， 尤其是对二档短窑来说更为有利。中国水泥技术改造中心认为回转窑的转速可以达到5r/min甚至更高，斜度（正切值）不应该超过3.0%甚至更低；

  回转窑高的产量：常规三档回转窑的技术改造，中国水泥技术改造中心已经取得了很好的效果，同等规格的回转窑实现较高的产量，或者同等产量可以采用规格更小的回转窑， 提高其生产能力，可以降低系统能耗，降低生产成本。例如石岭水泥厂的Φ3×48m回转窑， 熟料平均产量达到了1450t/d，熟料最高产量达到了1550t/d；赛马水泥厂Φ3×45m回转窑， 熟料平均产量达到了1400t/d；哈河水泥厂Φ3×45m回转窑，熟料平均产量达到了1350t/d。<<首页1234末页>>

  特色技术二：窑尾余热利用

  原理：利用窑尾热烟气加热凉料

  新型余热利用特点：

  热效率高

  施工周期很短

  投资少回收周期短

  结构简单，运行成本低

  效益与煤价挂钩，增效潜力大

  可以取消增湿塔，节约了水的消耗

  原工艺流程没变，管理简单，操作方便

  可以大量减少二噁英的再合成，保护环境

  新型余热利用主要设备：

  新增分离器布置在框架上、增湿塔上或框架旁，特殊设计的风管与原C1出口相连，分离器与增湿塔或高温风机相连；新增一台耐热输送机；用原提升机改变生料的喂入点；利用原高温风机

  新型余热利用经济效益估算

  以2500t/d熟料生产线为例按15年考核周期估算

  余热发电经济效益估算

  以2500t/d熟料生产线为例， 按15年考核周期估算

  结论：窑尾余热利用是水泥窑节能降耗的一种新选择

  特色技术之三：减少氮氧化物措施

  随着脱硝热度的锐减，人们开始冷静思考如何从除SNCR以外的途径综合治理减少氮氧化物的生成，从而减少氮氧化物的排放？

  人们首先想到的是常见的低Nox喷煤管、分级燃烧管等的相关技术。是否还有其他方面我们可以做工作呢？高玉宗在会上特别提出了三个新的观点，供行业商榷及探讨。

  观点之一：减少窑的喷煤量，提高炉的喷煤量

  观点之二：减少漏风，减少脱硝成本

  观点之三：减少漏风，减少热耗、电耗，稳定和提高产量

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