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大型化——21世紀中國水泥工業(yè)的發(fā)展趨勢

1 概述

中國是水泥生產大國，2000年預期產量達5.76億噸，占全球水泥總產量的三分之一。中國水泥工業(yè)存在的主要問題是產業(yè)結構不合理：在產品結構上，優(yōu)質水泥僅占10%，許多立窯水泥按歐洲標準衡量為不合格廢料。在技術結構上，工藝落后的立窯產量占總產量的80%，技術先進的新型干法產量僅占約10%；在規(guī)模結構上，全國水泥廠平均規(guī)模低于10萬噸/年，經濟效益差，能源浪費，環(huán)境污染嚴重。

按照國家經貿委和國家建材局對水泥工業(yè)“十五”規(guī)劃的總體精神；控制總量，優(yōu)化產業(yè)結構，東部沿海地區(qū)重點發(fā)展4000t/d及以上預分解窯，中西部地區(qū)以2000t/d規(guī)模為主。從區(qū)域分布及產業(yè)結構上講，開發(fā)國產化大規(guī)模生產線具有很大的市場潛力。我國主要水泥生產區(qū)域水泥總產量及新型干法水泥生產量列表比較如下：

從上述圖表比較可知，新型干法水泥生產線在各地的水泥生產總量中的比例不大，從控制總量，以優(yōu)代劣的水泥工業(yè)發(fā)展前景看，新型干法水泥生產線大有發(fā)展前途。

我國東部沿海地區(qū)和長江沿岸有著豐富的石灰石資源，而且東部沿海地區(qū)的工業(yè)和經濟的發(fā)展帶來了市場對于水泥數量和質量的需求。借助于便利的運輸條件，在自然資源條件較好的地區(qū)興建大型生產線不僅可以滿足經濟發(fā)達地區(qū)的市場需求，而且還可以將優(yōu)質的熟料供給由立窯廠改造而成的粉磨站，促進水泥工業(yè)的結構調整。

我國今后水泥需求量預測（單位：億噸）（采用經濟計量模型法對水泥需求量預測）
年 份200020052010
生 產1.52.83.4
基本建設2.53.64.6
農 村2.02.23.0
合 計6.0±0.38.8±0.311.0±0.5

隨著國民經濟高速度的持續(xù)發(fā)展，質量高、成本低的產品需求量相應增長，大型化生產線以其獨特的技術優(yōu)勢，最佳化地滿足這種需求。

2 國外大型預分解窯現狀及面向二十一世紀的水泥工業(yè)新特點

2.1 國外大型預分解窯的現狀

九十年代國際上水泥窯以預分解窯燒成技術為主流，主要表現在進一步優(yōu)化系統(tǒng)內各單項裝備技術，提高產量和質量，降低熱耗和電耗，籍以提高勞動生產率，降低產品成本，增加經濟效益，同時擴大原燃料的使用范圍和減少粉塵和有害氣體的排放，以保持可持續(xù)發(fā)展。
新型干法窯不斷向大型化邁進，自動化水平不斷提高，單機最大能力已達10000t/d，噸水泥綜合電耗已降低到90kwh/t，熱耗低于3000KJ/kg-cl，勞動生產率已提高到10000～15000t（水泥）/人.年；環(huán)保日益受到重視，目前德國、英國、法國等一些環(huán)保標準較高的國家對新建水泥廠污染物排放的限值為粉塵小于40mg/Nm3，SO2小于200 mg/Nm3，NOx小于500 mg/Nm3。工業(yè)廢物利用：個別窯用廢燃料約占總燃料的50%～100%。歐洲工業(yè)發(fā)達國家廢燃料平均使用量占總燃料量的15%以上。
年 份195019601970198019902000
水泥年產量（百萬/年）132.3315568871.91151.81470

回轉窯的平均規(guī)模隨著水泥需求量、產量的增長而擴大。五十年代前窯的平均能力約300t/d。當時的世界水泥產量僅為132.3百萬噸。半個世紀以來，隨著產量不斷的擴大，窯的規(guī)格也隨之擴大，尤其九十年代發(fā)展更快，投產了較多的5500t/d及7500t/d以及少數10000t/d級的回轉窯。從1992年到2001年，合計約72條5000t/d以上生產線投入運行，其中5000t/d～6500t/d約48條，7000t/d～8500t/d約20條，9000t/d～10000t/d4條，其區(qū)域分布如下表：

1992～2001年運行的大規(guī)模生產線分布表（條）
噸位 中泰印印菲韓朝馬巴日臺科伊黎埃巴阿墨德瑞加美意沙
t/d國國尼度律國鮮來基本灣威朗巴及西根西國典拿國大特
賓西斯特嫩遷哥大利
亞坦
5000 2 7 3 5 1 5 1 2 1 1 1 1 1 2 2 1 2 1 2 1 1 4 1
～
6500

7500 1 6 8 1211
～
8500

9000 31
～
1000

上述生產線的運行，不但克服了大型化裝備運行的一系列問題，例如大型裝備制造、加工、運輸，耐火砌筑，耐高溫、耐磨材料的開發(fā)使用等問題，而且必須做到設備在運行中穩(wěn)定、可靠、先進。因此一方面使所在工廠取得了顯著的經濟效益，另一方面推動了水泥工業(yè)及相關工業(yè)的技術進步?？梢哉J為5500t/d，7500t/d窯已有豐富的實踐經驗。

2.2 面向二十一世紀的水泥工業(yè)的技術趨勢

1）設備大型化，回轉窯的單機最大能力達12,000t/d，用于生料粉磨的輥式磨的最大能力可達800t/h，且轉率與窯匹配，與之相適應的材料及加工方法同步發(fā)展，計算機輔助設計、有限元素分析，計算流體力學，計算機仿真手段可確保大型化設備的設計更可靠有效。

2）低的操作成本及維護成本
大型化燒成熱耗可低于650kcal/kg，clinker，噸水泥電耗可小于80kwh/t.cement。余熱、替代原燃料的利用、有害有毒廢物利用，不但能節(jié)省原、燃料成本，而且能征收處置費用，使產品成本進一步降低。

3）自動化程度高，生產過程控制（各種專家系統(tǒng)），產品質量的全方位控制，生產、原燃料、銷售的網絡化管理，使工廠資本運作達到最佳化。

4）環(huán)境效應

水泥工業(yè)進一步與環(huán)境相容，不但降低粉塵的排放，而且采用新技術使氣體中的CO2、NOx、SO2的排放量達到最小。二十一世紀水泥企業(yè)在環(huán)保上的目標做到“三零一負”……即在水泥生產過程中實現對環(huán)境的零污染；對電能和天然礦物燃料的零消耗；對廢渣、廢料的零排放；不僅如此，水泥企業(yè)還能治理和循環(huán)利用部分有毒、有害廢棄物和城市垃圾等作為二次原燃料，為減輕全社會的環(huán)境問題作出貢獻，以實現水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。