根據科技發展趨勢判斷,水泥在今后相當長的時期內(可能100年)仍是難以替代的經濟實用建筑材料。
水泥工業因其生產技術特點,在發展全社會循環經濟中具有顯著的鏈接作用。近年來,隨著科技研發和應用取得較大進展,水泥企業在自身小循環中已頗顯效益,同時實現了多個產業之間的中循環。可以預見,在全社會的大循環中水泥工業也將做出重要貢獻。
四零一負戰略
筆者在上世紀90年代初實地調研先進國家水泥工業的可持續發展理念及其戰略,研究國際水泥工業科技發展趨勢,于1996年提出水泥工業可持續發展的四零一負戰略目標。
一、水泥工業和生態環境和諧共存,水泥企業對其周圍生態環境實現零污染。將水泥生產過程中的各種污染物的排放盡量地減到最少,符合或少于法定的排放標準,使它們在自然的生態環境中足以及時被消化掉。實際上,要求水泥企業實現對廢氣和污染物的零排放是不可能的,但是實現零污染則是企業必須追求的。
二、創新水泥工藝和余熱回收技術,降低單位水泥電耗,提高單位熟料余熱發電量,實現水泥企業對外界電能的零消耗。
三、水泥企業完全實現廢料、廢渣、廢水的零排放。
四、降低單位熟料熱耗,開發利用各種替代燃料,實現熟料生產對天然礦物燃料(煤、油、天然氣)的零消耗。
五、節約資源,擴大消納各種廢物的功能,減輕環境負荷,為全社會廢渣、廢料的負增長做出貢獻。水泥工業要盡量地綜合利用各種工業廢渣、廢料作為原料、混合料、摻和料或燃料,與其他工業組成仿生群樂體(生態工業園),協同處理、利用各種廢料、廢渣、生活垃圾。
節能與降污差距大
上世紀90年代中期,發達國家的水泥企業四零一負技術發展和工業實踐已取得初步成效,但是真正達到零消耗還有相當的差距。2002年,德國科技部、國家環保局和工業部向全世界通報,根據德國連續30年對各項環境因素的對比監測充分證明,只要遵循現行國家排放標準,水泥工業將在重化工行業中率先進入綠色工業的行列。
水泥窯燒廢料時,環保標準更嚴格,要采用較低的允許排放極限值。德國于1994年頒布實施排放標準,歐盟許多國家相繼采用。我國2005年1月1日開始實施GB4915-2004《水泥工業大氣污染物排放標準》。現在的問題是,這個標準能落實到何種程度,那些以立窯為主的各種落后窯型的水泥企業污染環境仍然十分嚴重。
水泥綜合電耗,國際上已由10年前的105~115kWh/t降到現今的85~95kWh/t,相應地熟料單位電耗由64~68kWh/t降為52~56kWh/t。我國現今水泥工業水泥和熟料的單位電耗(全國平均值)分別為105kWh/t、62kWh/t。新投產的5000t/d和10000t/d生產線與國際水平相當。
利用PC窯系統廢氣余熱發電日本是最先進的。2003年日本投產的64臺PC窯中有52臺采用余熱發電,平均單位熟料發電量近40kWh/t,回收電能達到水泥工業總電耗的48%。我國前十幾年在余熱發電方面采用高溫和補燃方案較多,對純低溫余熱發電近年才開始有所關注。
單位熟料熱耗,國際上已由10年前的830×4.18KJ/kg降到現今的710×4.18KJ/kg,距離PC窯熟料熱耗可能達到的最低值(600~650)×4.18KJ/kg,大約還有10%~15%的下降空間,技術上日益艱巨。我國現今熟料單位熱耗全國平均約為1000×4.18KJ/kg,近年投產的5000t/d和10000t/d生產線可達720×4.18KJ/kg左右。
國際上在上世紀90年代初已實現水泥企業對廢料、廢渣、廢水的零排放。我國2500t/d以上的PC窯水泥廠都能達到這一目標,癥結仍然在窯型落后的水泥企業。
替代原料與燃料的發展失衡
擴大消納各種廢物的功能,水泥工業具有先天優勢。可以將各種廢料、廢渣用作混合材、替代原料或替代燃料。因各國水泥標準的差異,美國和日本水泥中的混合材摻入量平均為3%~6%,歐洲諸國則平均為10%~15%,而我國現今平均已達24%。
日本水泥工業單位水泥的替代原料用量較多,已達260kg/t,德國為150kg/t,我國和美國都較少,約60kg/t。歐洲諸國水泥工業的替代燃料用量,按全國水泥熟料的總熱耗計,其替代天然礦物燃料的比例已由10年前的15%左右提高到現今的50%,美國相應地由5%提高到15%,日本由1%提高到2.5%。預計2010年,歐、美、日可能分別達到80%、30%和6%。我國水泥工業在這方面近于空白,只是剛剛起步。
德國水泥工業消納各種廢物的技術是最先進的,發展較均衡,利廢質量較高,各行業的利廢貢獻率較協調,已進入良性循環階段,單位水泥的利廢總量2004年為370kg/t。而PC窯水泥可能達到的單位利廢總量,筆者的計算建議值為950kg/t,還有較大的發展空間。
(信息來源:五礦化工頻道子站)
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