水泥工業(yè)能為消減PM2.5做點(diǎn)什么?

中國建材科學(xué)研究總院教授級高工秦志剛 傅圣勇 · 2012-11-30 17:26

  2012年1月號《低碳時代》“PM2.5 中國人的呼吸權(quán)”一文談:PM2.5--直徑小于等于2.5微米的顆粒物,是成霧的元兇之一。對社會上出現(xiàn)的問題,我們搞水泥的研究人員怎么辦?出什么招緩解矛盾?根據(jù)中國科學(xué)院老院長郭沫若對科研人員“異想天開、腳踏實(shí)地”的要求,介紹該文主要觀點(diǎn)和我們的認(rèn)識,提出“消減PM2.5的探索”。

 ?、?PM2.5簡介

  PM是顆粒物(Particulate Matter)的英文縮寫,是大氣中的固體或顆粒狀物質(zhì),又稱塵。顆粒物按空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑來分主要分成總懸浮顆粒(TSP)、PM10(可吸入顆粒物直徑等于或小于10微米)、PM2.5三類。其中PM2.5是漂浮在大氣中直徑小于或等于2.5微米的細(xì)顆粒物或液滴的總稱,也稱為“可入肺顆粒物”,它的大小僅相當(dāng)于人體頭發(fā)絲的二十分之一。雖然PM2.5只占地球大氣成分中含量很少的一部分,但在我國近年來公布的城市大氣污染首要污染物PM10中,PM2.5也占到50%-80%的份額,對城市空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與較粗的大氣顆粒物相比,PM2.5粒徑小,富含大量有毒、有害物質(zhì)且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn),因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。

 ?、?PM2.5的成因

  日常的發(fā)電、汽車尾氣、工業(yè)生產(chǎn)排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物都是產(chǎn)生PM2.5的主要原因。PM2.5不是一種單個的空氣污染物,而是由來自許多不同的人或人為自然污染源大量不同化學(xué)成分組成的一種復(fù)雜、可變的污染物。就產(chǎn)生過程而言,PM2.5可由污染源直接排出的一次顆粒物或一次粒子,也可以是各污染源排出的氣態(tài)污染物在大氣中經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)而生成的二次顆粒物或二次粒子。其中包括燃煤行業(yè)的排放和民用天然氣燃燒不好排放的黑灰--細(xì)顆粒炭。這是現(xiàn)代社會盡享工業(yè)文明而忽視對環(huán)境影響的明證。分析利害,是導(dǎo)致人們健康狀況差、生產(chǎn)效率低、醫(yī)療費(fèi)用居高不下的重要因素。

  3. PM2.5的危害性

  按照世衛(wèi)組織嚴(yán)格的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值,健康空氣中PM2.5顆粒物年均濃度應(yīng)低于10微克/立方米,超過這個值,人群總死亡率、心肺疾病和肺癌的死亡率會顯著增加。PM2.5對人體健康損害極大,因為它能負(fù)載大量空氣中的重金屬等有害物質(zhì)穿過鼻腔中的鼻纖毛,進(jìn)入上呼吸道、肺部、甚至肺泡,對人體呼吸系統(tǒng)、心血管、免疫系統(tǒng)、生育能力、神經(jīng)系統(tǒng)和遺傳等造成嚴(yán)重破壞和影響。在歐盟國家中,PM2.5導(dǎo)致人們的平均壽命減少8.6個月。

  中國工程院院士、中國氣象局國家氣候中心研究員丁一匯表示,PM2.5對農(nóng)業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)的影響也很大。在中國稻米和冬小麥生長的主要農(nóng)業(yè)區(qū)之一的長江中下游地區(qū),由于大氣氣溶膠的散射和吸收作用,可使到達(dá)地面的太陽輻射量減少5%至30%,近70%的農(nóng)作物受此影響至少減產(chǎn)5%至30%。硫酸鹽氣溶膠還是形成酸雨的主要原因。

  4. “小顆粒” 大問題

  搞水泥和煤炭生產(chǎn)的研究人員在上世紀(jì)都熟知矽肺、塵肺的危害和為了解決矽肺、塵肺問題所作的努力。自然對PM2.5的危害非常敏感。

  水泥生產(chǎn)中產(chǎn)生許多細(xì)顆粒和硫化物、氮氧化物都是形成PM2.5的因素,可以說水泥工業(yè)是副產(chǎn)PM2.5的大戶。

  認(rèn)識到PM2.5是標(biāo)、空氣質(zhì)量才是本,即使困難重重也不放棄將PM2.5納入空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系中的各種努力,這是一種理念上的認(rèn)同和觀念上的進(jìn)步。無論是PM10、PM2.5,首先需要明確的是那些人眼看不到的顆粒,卻可能隨時對人體健康造成莫大的傷害。將其納入空氣質(zhì)量檢測就是為了每個人的健康。

  分析PM2.5的成因和廣大人民群眾的生產(chǎn)生活關(guān)系密切。在以火電為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)沒有根本改善之前,降低PM2.5濃度難度極大。從分布區(qū)域來看,目前中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的地區(qū),恰恰是PM2.5顆粒物濃度最高、污染嚴(yán)重的東部地區(qū)。說明發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時環(huán)保沒有相應(yīng)跟上。保經(jīng)濟(jì)還是保環(huán)境?怎么能夠做到和諧發(fā)展、皆大歡喜?我們的經(jīng)驗:將保護(hù)環(huán)境作為發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高效益的措施。(1-15)

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  5.探索標(biāo)本兼治的消減之道

  5.1.治標(biāo):探索去霧,試試降雨劑。云是天上的霧,霧是地上的云。降雨是降下云中的水,能否降下霧中的水、化霧成雨,成為開發(fā)利用氣候資源之一法?有關(guān)試用降雨劑,已在“水泥降雨不是夢”(5)一文議論取水、消臺減災(zāi)時談過。所謂治標(biāo),是因贊同“PM2.5是成霧的元兇之一。”探索去霧化害為利,從輿論上為消減PM2.5的大規(guī)模開發(fā)研究鋪路。

  試用水泥作降雨劑,弄清機(jī)理:帶水泥的水形成薄層能否保水固土固沙、改造沙化地? 此事曾在1994年8月京北了思臺人大活動時討論:以北京西北部的沙化地為施放目標(biāo)作水泥降雨劑研究。試驗地點(diǎn)就選了思臺。這里原是高炮靶場,至今尚存兩門雙管高炮供來客觀賞。早就聽主管馮永順談過試炮會引起降雨。1994年8月4日京城大雨,了思臺陰云密布,卻沒有雨。能否發(fā)射水泥彈形成降雨?老馮說完全可能。這里地形理想,排水通暢,就是大雨也不致成災(zāi)。不用擔(dān)心水泥污染環(huán)境、板結(jié)土壤。因為引發(fā)降雨之后,繼續(xù)降水的沖刷足以帶走水泥粒子。了思臺地層裂隙多存不住水,帶有水泥的水如能引起板結(jié)存住水,這是當(dāng)?shù)叵M吹降慕Y(jié)果--存水。對部隊來講,如果用水泥彈降水成功,高炮老兵器有新用途,將成為我國對和平、發(fā)展的又一貢獻(xiàn)。當(dāng)時還議論試驗成功后提倡放水泥彈代替放爆竹作為老百姓在節(jié)日、喜慶時表示慶祝。既高興、又為取水作貢獻(xiàn),形成一個新興產(chǎn)業(yè)、有助于消臺減災(zāi)增水源。

  2006.7.7.鳳凰臺中午播報天氣預(yù)報,楊潔談到“美國海軍用一種白色粉末在夏威夷降下臺風(fēng)中的水-成雨。問題是價錢較貴?!闭f明降雨之可能。本人研制的乳黃色粉末價錢比白水泥便宜,不會比“白色粉末”貴。如用航母艦載機(jī)飄灑降雨成功,將是我國為和平發(fā)展的新貢獻(xiàn)--部隊以非凡的膽略化天災(zāi)為人利。

  5.2.治本:根據(jù)成因、特性,消減PM2.5治本之道要從本行業(yè)做起。

  5.2.1.大搞節(jié)能減排,搞好環(huán)境保護(hù)

  水泥工業(yè)是耗能、耗土大戶,怎么利用廢渣代土、搞好節(jié)能,減少粉塵排放--減排?準(zhǔn)備參與全國性的節(jié)能大賽。

  為了簡明扼要判斷節(jié)能程度、好比較,最簡單的是看煤耗。減煤多少,就能大致反映減排效果。在當(dāng)前條件下水泥廠可以基本不動設(shè)備實(shí)現(xiàn)初步減排,本文擬重點(diǎn)談的辦法就是泥砂廢石代黏土、利用低鈣石灰石,采用低煤耗快燒。

  5.2.1.1.泥沙廢石代黏土

  在探索加強(qiáng)取水的同時,研究擴(kuò)大存水條件。“泥沙廢石代黏土,節(jié)能減排增存水”這個議題,是分析傳統(tǒng)燒水泥是老三樣:石灰石、黏土、鐵粉,加煤燒。黏土是人類賴以生存的資源,用黏土燒水泥能耗(煤耗、電耗)高、既不合理,又不經(jīng)濟(jì)!用什么來代替黏土?泥砂、廢石(包括焚燒后的垃圾)。(1-4)(6-13)

  實(shí)踐認(rèn)識:用尾礦(包括圍巖)代土可大幅度降低煤耗、提高強(qiáng)度和產(chǎn)量。江西南豐寶巖水泥廠用河灘泥砂代土,內(nèi)蒙蒙西廠用風(fēng)積沙代砂巖也降低煤耗(約10%)、提高強(qiáng)度和產(chǎn)量,只是幅度沒有尾礦顯著。退休后響應(yīng)黨中央西部大開發(fā)的號召、繼續(xù)從事技術(shù)創(chuàng)新,解決西進(jìn)西部地區(qū)提高水泥生產(chǎn)水平的三高問題:高海拔氧含量低、高寒影響燃燒和高硫煤的污染問題;在立窯上成功利用當(dāng)時回轉(zhuǎn)窯上難以利用的低鈣石灰石和高硫煤。如2002年在四川成功利用筑路廢石(判斷地質(zhì)潛能較大)配高硫煤取得降低煤耗(約10%以上)、提高強(qiáng)度和產(chǎn)量的效果??吹竭x用地質(zhì)潛能大易燒性好的原料、正確配煤對提高水泥廠生產(chǎn)水平、混凝土特性、經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境的優(yōu)勢,更增加了信心。當(dāng)年應(yīng)邀在四川技術(shù)年會上提出利用江河湖海泥沙、增加河床存水能力,以利減少暴雨形成的水災(zāi);建議從利用長江上游和四川盆地中各江河的卵石和粗沙、在三峽庫區(qū)特別是重慶減少沉積做起,并用于屋頂造地工程、作為開發(fā)泥砂產(chǎn)業(yè)的一個途徑。(8)

  研究化幾百以至上千億資金建造海塘去擋海水,美國人搞得起。我們研究利用泥沙解決住房問題,有屋頂花園更好。這是受古人“養(yǎng)魚種竹千倍利”和太湖地區(qū)每年撈湖泥作肥料的啟發(fā),根據(jù)泥砂不同粒徑和組分科學(xué)相配,可生產(chǎn)建造屋頂花園上的造地材料;用于種草、種花,特種土壤可以種茶、種藥--金銀花、山藥、大蒜。既保護(hù)環(huán)境、有利健康,又有利于減緩海平面上升。(13)

  進(jìn)一步認(rèn)識:把遍布各地的水泥廠看成是已有環(huán)保裝備、治水裝備,與水利建設(shè)相結(jié)合,是全局需要。把泥砂、廢石(筑路廢石、包括泥石流、塌方和地震中破碎的磚石、混凝土多種廢石和工業(yè)廢渣)等廢料變成治理水土的原料,以至變成房子、道路、橋梁和新城鎮(zhèn)。把當(dāng)?shù)刭Y源變成財富,是順應(yīng)自然、趨利避害的辦法。利用廢渣代土生產(chǎn)水泥做膠凝材料,再膠結(jié)廢渣生產(chǎn)砌塊和混凝土。砌塊代磚保護(hù)黏土資源,充分利用水泥膠凝材料的化學(xué)能量、減少燒磚煤耗。實(shí)施中易于做到就地取材、就地生產(chǎn)、就地利用,減少運(yùn)輸能耗。對我國需要大量進(jìn)口油料的國家更具有重要意義。能順應(yīng)自然、合理創(chuàng)造財富,其意義不僅是利廢。政府部門可探索能否成為把當(dāng)?shù)刭Y源變成財富的生財之道;并在高速發(fā)展中起重要作用和轉(zhuǎn)化為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。(6-15)

  回憶1998、2003、2007年長江、渭河、淮河大水,究其原因都與泥沙淤積、河床抬高、存水能力減少有關(guān)。“水流必按趨向挾帶一定泥沙。”水土流失是自然規(guī)律。與治理水土流失的水利工程結(jié)合,綜合利用江湖河海泥沙和廢石代替黏土作水泥原料、混合材和骨料,生產(chǎn)水泥、固土劑、砌塊、混凝土,減少由于取土必然伴隨水土流失的問題。既是節(jié)能減排的措施,又有增加存水的效果。與清理航道環(huán)境工程相結(jié)合變成防汛工作一項內(nèi)容、支撐發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),可成為增加存水、化害為利的環(huán)保措施。還可以暢想在規(guī)劃和扶貧工程中統(tǒng)盤研究、逐步實(shí)現(xiàn)與開發(fā)旅游資源結(jié)合建小水電站、用電炊。搞小水電站可以保護(hù)林木,減少濫伐森林、保持水土。擴(kuò)大水泥應(yīng)用范圍、發(fā)揮水泥生產(chǎn)的環(huán)保功能,水泥做樓板、屋架等水泥制品;水泥廠搞制品(包括干拌砂漿、砌塊)可成為支撐存水的配套措施。因此研究綜合利用江湖河海泥砂是保持水土、改善環(huán)境的重要措施。不僅為應(yīng)付百年一遇的洪水,而是人類生存、可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)需要。加快解決住的問題。水泥砌沼氣池,不僅解決燒的問題、還可做藥。建小電站,大力開發(fā)電動汽車、用電炊、開發(fā)電燒水泥,就有了基礎(chǔ)。特別是解決西部高原缺氧地區(qū)增產(chǎn)水泥具有重要意義。這是水泥工業(yè)做好本職工作、關(guān)注相關(guān)產(chǎn)業(yè),全面合作消減PM2.5的一個治本之道;也是水泥工業(yè)轉(zhuǎn)化為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的探索課題。(1-4)(6-15)

  多年實(shí)際應(yīng)用弄清沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖(包括火山噴出巖)用于生產(chǎn)水泥難燒程度的比較:黏土>沉積巖>巖漿巖>變質(zhì)巖;也研究了作混合材、混凝土骨料的優(yōu)勢和方法。

  在回轉(zhuǎn)窯上,用尾礦(變質(zhì)巖)代土后產(chǎn)質(zhì)量提高(產(chǎn)量一般可提高10%以上)、能耗降低(煤耗、電耗降低10%以上)、成本大幅度降低(因原料和原有基礎(chǔ)不同而異),成為投資最少(基本不動硬件)的高效增產(chǎn)措施。

  1996年在廣東清遠(yuǎn)地區(qū)小回轉(zhuǎn)窯(帶余熱發(fā)電)用尾礦代土產(chǎn)量提高25%;遼寧錦西水泥廠(帶余熱發(fā)電)用就近鉛鋅尾礦也有出色的結(jié)果。1998年在內(nèi)蒙古蒙西水泥廠加強(qiáng)型華新窯上用煤矸石、鐵尾礦代土和鐵粉獲得降低煤耗、提高產(chǎn)量和三天強(qiáng)度各10%的效果。2005年10月,浙江兆山新星集團(tuán)云石水泥有限公司日產(chǎn)2500d預(yù)分解窯上用浙江諸暨銅鉛鋅尾礦,配燒中品位石灰石(CaO45-48%),產(chǎn)量從設(shè)計2500t/d提高到3091t/d、煤耗從834×4.18kJ/kg降到740 ×4.18kJ/kg,降低11%;電耗原來88kwh降到79.02kwh。實(shí)際強(qiáng)度穩(wěn)定在57-62MPa,比以前提高。尤其是三天強(qiáng)度可從原來的27-31MPa提高到35MPa。尾礦應(yīng)用到多種回轉(zhuǎn)窯上都成功、可行,在提高產(chǎn)量,節(jié)能、節(jié)土上還有潛力。

  海南昌江日產(chǎn)5000t預(yù)分解窯用高、中鈣石灰石配石英顆粒少的變質(zhì)千枚巖,煤耗(全無煙煤)經(jīng)浙江大學(xué)熱工測定,達(dá)到713×4.18kJ/kg熟料(≈102 kg標(biāo)煤)。與國外先進(jìn)水平只差7~10 kg標(biāo)煤。2010年因為規(guī)模擴(kuò)大為三臺5000t窯,千枚巖儲藏量小、又部分用作混合材,不夠作硅質(zhì)原料,使用附近黏土、煤耗增加。摻用小量低品位石灰石后煤耗才降到104 kg標(biāo)煤。

  代土,從生產(chǎn)硅酸鹽水泥化學(xué)成分看是為了解決硅的需要。低鈣石灰石本身就有硅,而且貯藏量比高鈣石灰石多,更需要開拓研究。這方面工作已在多次會議中談過。近年應(yīng)用發(fā)現(xiàn)因燒成溫度低、有利于減少氮氧化物排放--化氮為利。

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  5.2.1.2.應(yīng)用低品位原燃料

  低品位原燃料泛指低品位、低價值的原燃料如低鈣石灰石、低熱值煤、煤矸石、煤渣以及某些巖礦和工業(yè)廢渣。重點(diǎn)介紹應(yīng)用低鈣石灰石

  低品位石灰石泛指CaO低于45%以至只有30~20%的高硅石灰石、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等。在教科書上,CaO低于45%已經(jīng)是石灰石的等外品。許多低品位石灰石強(qiáng)度低、硅高,做建筑石料、燒石灰都不行。從實(shí)踐看卻是易磨好燒能夠保證生產(chǎn)高質(zhì)量熟料的好原料。遍布川、滇、黔、桂、粵、閩、浙、皖和冀、魯、豫、遼等省的廣大地域。從地質(zhì)儲量看,占石灰石資源的70%。冶金、化工需要高鈣石灰石,怕的是硅高。燒水泥熟料本來需要有硅,粘土中的硅熔點(diǎn)高難燒影響產(chǎn)質(zhì)量、費(fèi)煤、成本高。粘土烘干耗煤、不烘干嚴(yán)重影響磨機(jī)產(chǎn)量,對生產(chǎn)帶來一系列不利因素。用低品位石灰石代替高鈣石灰石、粘土,既有利、又合理。至于花崗巖風(fēng)化粘土、山西等地的風(fēng)積黃土含有大量結(jié)晶硅,盡管有的廠生料細(xì)度控制在6%以下,還是很難燒。加上K、Na 的影響,f.CaO 居高不下,強(qiáng)度也上不去。1988年,在浙江諸暨大橋水泥廠利用低品位石灰石成功。去土后強(qiáng)度提高5-10 MPa。1990年浙江應(yīng)店街水泥廠用CaO為47%左右的石灰石燒高KH熟料得到高強(qiáng)度后,1996年墨城水泥廠用CaO為45%左右的石灰石燒成熟料,R3可達(dá)35MPa以上,R28達(dá)65-70MPa,三分之一以上的強(qiáng)度可達(dá)70 MPa(老標(biāo)準(zhǔn))。

  為了擴(kuò)大低品位石灰石的應(yīng)用、研究生產(chǎn)低KH熟料,2002年在臨安三鑫水泥廠用CaO為43、41%到39-38%的泥灰?guī)r(低鈣石灰石)。順應(yīng)自然(礦上有什么用什么),燒成的低飽和比(KH在0.77-0.88)熟料3、28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)30、50 MPa。加足混合材(15%)還可生產(chǎn)32.5#普通水泥,而且流動性好。能夠生產(chǎn)低KH熟料是因為熟練掌握了低煤耗快燒的結(jié)果。低煤耗快燒低KH料,主導(dǎo)礦物為硅酸二鈣。多年來國內(nèi)外都十分重視研制低鈣礦物-硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物(學(xué)術(shù)界譽(yù)為21世紀(jì)主導(dǎo)膠凝材料)的低鈣硅酸鹽水泥,就因為硅酸二鈣具有需水量低、流動性好、水化熱低、最終強(qiáng)度高、干縮變形小、抗化學(xué)侵蝕能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn),能夠制備施工性能好、強(qiáng)度和耐久性更高的混凝土。在立窯上燒成低KH料認(rèn)識了快燒硅酸二鈣為主導(dǎo)礦物的能力和方法。其意義不亞于20多年前用高KH燒成高強(qiáng)熟料,也為后來在回轉(zhuǎn)窯上進(jìn)一步開發(fā)利用低鈣、高鎂石灰石和煤矸石做好了準(zhǔn)備??鞜?經(jīng)過1986、1988、1990、1996年先后在濕法長窯、濕法短窯、立窯、小回轉(zhuǎn)窯上的實(shí)踐檢驗,在預(yù)分解窯上也達(dá)到同樣效果??鞜€是利用低鈣石灰石(如泥灰?guī)r)燒低KH料提高強(qiáng)度,燒早強(qiáng)熟料、早強(qiáng)摻合料以至型煤黏結(jié)劑的重要條件。

  2002年在臨安的進(jìn)步是就地利用工業(yè)廢渣,再也不用螢石、石膏和粘土,保護(hù)了環(huán)境和社會生態(tài)條件;減煤空位變成膠凝礦物提高強(qiáng)度可以預(yù)測。

  浙江江山虎山集團(tuán)3條日產(chǎn)2500噸、1條日產(chǎn)5000噸預(yù)分解窯分處三地,在江山老廠日產(chǎn)2500、5000噸窯應(yīng)用低品位原燃料、低鈣石灰石,采用低煤耗快燒完成初試后,江西2條2500噸窯先后跟上,都得到了降低煤耗10%高產(chǎn)10%的效益(煤耗達(dá)109 kg標(biāo)煤)。特別是第3條線上窯就得到3天強(qiáng)度達(dá)33MPa的效果,讓大家倍受鼓舞。所以能得到如此效果,是領(lǐng)導(dǎo)的決心、干部的信心、群眾的齊心。大家相信易燒料形成熱低可以大幅度減煤的開發(fā)成果能夠在大型窯上實(shí)現(xiàn)。上第3條2500噸線時,總部邀請各線有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和已經(jīng)有經(jīng)驗的技術(shù)人員討論方案,并到現(xiàn)場指導(dǎo)。年輕人在領(lǐng)導(dǎo)這樣布勢和說明試燒期間不考核有關(guān)指標(biāo)的支持下敢于放手減煤,看到3天強(qiáng)度提高的效果,很快就轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。創(chuàng)新出人才,這個經(jīng)驗值得關(guān)注。(12)

  水泥行業(yè)需要探索市場變化前景擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。明年將應(yīng)用新的水泥標(biāo)準(zhǔn),對砌筑水泥的要求必將提高。根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源特點(diǎn)轉(zhuǎn)變產(chǎn)品方向,如低鈣石可生產(chǎn)水硬性石灰、用于砌筑比現(xiàn)有水泥配制的性能更好,對于有低鈣石企業(yè)的生存、發(fā)展會有很大的幫助。

  5.2.2.開發(fā)新型產(chǎn)業(yè),改變能源構(gòu)成

  從能源構(gòu)成看,改變現(xiàn)有能源構(gòu)成、轉(zhuǎn)向多依靠可再生能源是戰(zhàn)略上必需考慮的問題。結(jié)合解決PM2.5的危害問題來考慮,可能會收到事半功倍的效果。

  水泥工業(yè)是耗能(耗煤、耗電、耗運(yùn))大戶,怎么搞好節(jié)能?除了本專業(yè)技術(shù)的開發(fā)、提高,需要關(guān)注相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開發(fā)研究。如怎么和煤炭部門合作生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)潔凈燃燒的型煤--燒水泥的水泥煤?

  潔凈型煤原料主要是農(nóng)村、林區(qū)的秸桿、枝葉炭化后的炭,用起來變成財富可拉動內(nèi)需,符合保增長、保民生、保穩(wěn)定,盡快幫農(nóng)民富起來的全局需要--求全;用秸桿、枝葉作提高無煙煤揮發(fā)分、加速燃燒的原料,可降低煤耗、提高產(chǎn)質(zhì)量、為我國燃煤行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保和加快進(jìn)入潔凈燃燒的先進(jìn)國家行列作貢獻(xiàn)。用立窯廠設(shè)備開發(fā)新能源兼顧民生、環(huán)保,給新型干法窯節(jié)能減排提供水泥煤,成為型煤的一個大品種,將會皆大歡喜。(13)

  生產(chǎn)水泥煤的基礎(chǔ)--設(shè)想的探索依據(jù)。

  利用農(nóng)作物秸桿和樹枝、樹葉實(shí)現(xiàn)雙點(diǎn)和多燃點(diǎn)快速煅燒:稻殼灰主要成分是硅、有硅灰相似的作用利于提高強(qiáng)度。受此啟發(fā),加入鋸末屑在生料磨中粉磨,煅燒時由于空隙率提高、加快燒成,我們叫做雙燃點(diǎn)快速煅燒。(加入與煤燃點(diǎn)550-650℃不同的燃料,如燃點(diǎn)在300-350℃的稻殼等農(nóng)業(yè)固體可燃物,煅燒時不結(jié)塊、結(jié)構(gòu)松散,有利于供氧提高爐溫快速燒成和降低粉磨電耗。)雙燃點(diǎn)快速煅燒的實(shí)踐可回顧尾礦配料。利用尾礦中的FeS2(黃鐵礦燃點(diǎn)450-550℃,尾礦差熱分析上457℃有放熱峰)激發(fā)煤的燃燒,當(dāng)時用的石灰石也含微量的炭、形成多燃點(diǎn)快速燃燒。2003年臨安三鑫水泥廠用鋸末屑(燃點(diǎn)在350-400℃)激發(fā)尾礦,獲得了提高產(chǎn)質(zhì)量的顯著效果。試驗表明,這種辦法如果擴(kuò)大到利用樹葉、包米桿、稻草等固體可燃物,能夠成為利用可再生能源之一法。由于鋸末屑量少、不能成為穩(wěn)定的原料,臨安試驗沒有長期應(yīng)用。風(fēng)干、粉碎、儲存、運(yùn)輸成為穩(wěn)定的原料在技術(shù)上問題不大,難在收集。它涉及資源利用的大循環(huán),在當(dāng)前發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和沼氣應(yīng)用大發(fā)展的形勢下,可能生逢其時。(8)

  水泥工業(yè)是耗電大戶,怎么搞好利用電力、以至利用余熱自產(chǎn)電支持電力工業(yè)發(fā)展。水泥廠自產(chǎn)電的一個有利途徑是用劣質(zhì)煤在沸騰爐上以低灰、低氮氧化物排放的高效潔凈煅燒生產(chǎn)活性混合材,余熱聯(lián)產(chǎn)電力。(14)對于有些特殊地區(qū)如山區(qū)、島嶼、邊遠(yuǎn)地區(qū),支持建設(shè)小水電站、自產(chǎn)電不僅可解決混合材、還能部分解決職工生活用電。搞好水電站建設(shè)對于支持汽車工業(yè)改變?nèi)剂蠘?gòu)成都有重大意義。至于支持太陽能利用的發(fā)展,正在研究利用立窯廠的原有建筑安裝太陽能發(fā)電就是一個有意義的項目。

  煙塵問題是減排中的一個難點(diǎn),對水泥廠的一大顧慮是收塵不好解決。實(shí)際上收塵是成熟技術(shù)。煙塵污染可以解決。收塵是水泥廠自身和對外的環(huán)保重點(diǎn),也是企業(yè)提升品質(zhì)的一個標(biāo)志。濕法旋風(fēng)凈化--水收塵可解決收塵、脫硫。海南三亞天涯水泥廠與電收塵結(jié)合起來,水收塵將煙氣中絕大部分水汽、窯灰、熱量回收用于成球,降低了廢氣溫度(可達(dá)60℃)和有害成分,減輕了電收塵負(fù)荷、壽命延長,看不到煙囪冒煙,排塵濃度小于30mg/nm3,達(dá)到澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)。得到了廠內(nèi)外一致好評。預(yù)熱后的水成球改善了料球質(zhì)量--抗爆裂性。收塵成了提高產(chǎn)質(zhì)量的有效方法。(8)再加上節(jié)能固硫劑(節(jié)能增效劑)實(shí)現(xiàn)潔凈燃燒,可不用擔(dān)心在沸騰爐上的應(yīng)用的煙塵問題。(15)

  水泥工業(yè)是運(yùn)輸大戶,充分利用當(dāng)?shù)刭Y源成為節(jié)運(yùn)大戶、給當(dāng)?shù)卦黾迂敻弧?

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  5.2.3.提高文化水平,重視科技進(jìn)步

  什么是水平?水平是人類對自然界的認(rèn)識能力和掌控能力。

  現(xiàn)在大家都更加重視文化。本人對中國文化核心的理解是 “道德”二字。

  道是超越時空的大自然運(yùn)行規(guī)律;德是人類順應(yīng)自然,不做違反天理、人和的事。

  中國文化:科學(xué)技術(shù),追求真理---求真;人文精神,關(guān)懷生靈---為愛。老子哲學(xué)中特別突出的亮點(diǎn)(指路明燈):常善救人,故無棄人;教化,使人盡其才。常善救物,故無棄物;利用,使物盡其用。道法自然。研究循環(huán)利用資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境,大力落實(shí)節(jié)能降耗、減排增效。把農(nóng)村、林區(qū)的廢物變成新能源、變成財富,將解決許多問題,做到無棄人、無棄物;拉動內(nèi)需、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。再進(jìn)一步研究,大力發(fā)展信息高速公路和配套的住房建設(shè)(確切的說應(yīng)該是基礎(chǔ)建設(shè))。不要一開會就乘車--節(jié)運(yùn),將是怎樣的前景?

  思路決定出路,研究改變觀念-換個思路:需要認(rèn)真學(xué)習(xí)中國文化的道和德。

  倡導(dǎo)低碳社會、低碳文明,大力推動科技進(jìn)步,可謂得道的高水平文化?!?

  有關(guān)資料

  1.傅圣勇 秦至剛 曹云松  調(diào)整原料結(jié)構(gòu)提高整體效果--論水泥原料的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移 《水泥》1998.1.

  2.秦至剛  傅圣勇  水泥工業(yè)利廢對策的研究  《四川水泥》1999.3。

  3.秦至剛  水泥工業(yè)的環(huán)保效能--水泥工業(yè)轉(zhuǎn)化為環(huán)保產(chǎn)業(yè)可行性分析《中國建材》2000.6。 《2000北京民建會員文集》轉(zhuǎn)載。

  4.水泥工業(yè)從利廢轉(zhuǎn)化為環(huán)保產(chǎn)業(yè)  建材工業(yè)動態(tài) 2000 .5。

  5.水泥降雨不是夢   中國建材報2002年3月4日第三版??萍紕?chuàng)新。2008-6-3再載。 《2002北京民建會員文集》轉(zhuǎn)載。

  6. 秦至剛 傅圣勇 利用工業(yè)渣實(shí)現(xiàn)低煤耗快燒  《中國水泥》創(chuàng)刊號 2002.6 新世紀(jì)版《水泥廠化驗室工作手冊》100-106轉(zhuǎn)載。

  7.水泥原料戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移與可持續(xù)發(fā)展《面向可持續(xù)發(fā)展的水泥工業(yè)》第五章  化學(xué)工業(yè)出版社 2004年2月出版。

  8.秦至剛 傅圣勇 水泥廠發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的探索--用低品位原燃料 低能耗生產(chǎn)水泥  《四川水泥》2005.2?!?005北京民建會員文集》轉(zhuǎn)載。

  9.秦至剛  全新變化搞水泥--中國文化促進(jìn)水泥科技進(jìn)步  《水泥技術(shù)》2000 特刊?!?008年水泥技術(shù)交流大會暨第十屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集》2008年 146~151轉(zhuǎn)載。

  10.傅圣勇,秦至剛,楊建江,羅亦斌  用粘土燒水泥不可持續(xù)發(fā)展--水泥窯節(jié)能減排探索之一  《2008年水泥技術(shù)交流大會暨第十屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集》152~161。

  11.傅圣勇,來正新,秦至剛  惰性SiO2→活性[SiO4]4-的節(jié)能潛力--水泥窯節(jié)能減排探索之二  同上162-170。

  12.秦至剛 傅圣勇 再議低煤耗快燒 《2010年水泥技術(shù)交流大會暨第十二屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集》2010年213~217。

  13.秦至剛  低碳生活與低碳生產(chǎn)-從研究養(yǎng)生到低煤耗快燒 《2011年水泥技術(shù)交流大會暨第十三屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集》2011年205~210

  14.秦至剛  沸騰鍋爐燒劣質(zhì)煤發(fā)電聯(lián)產(chǎn)水泥  水泥1992.5。

  15.秦至剛  節(jié)能固硫劑的節(jié)能減排作用  炭寶科技2008.1。中國建材報2008年 載。


編輯:王中倩

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2024-10-31 07:35:31