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水泥行业发展与环境保护山东山铝水泥有限公司巩庆刚2013年10月18日 一 中国水泥行业形势分析 目录 二 水泥生产工艺技术介绍 三 中国水泥行业发展前景展望 五 污染治理技术 四 产排污环节 改革开放以来 中国水泥工业发展迅速 1978年中国水泥产量6500万吨 1990年我国水泥产量为2 1亿吨 2012年全年水泥产量达21 8亿吨 全国水泥产能达30亿吨左右 产能利用率下降到72 7 一 中国水泥行业形势分析 2012年我国水泥产量占世界总产量的57 已分别是世界第二大水泥生产国 印度 和第三大水泥生产国 美国 的9 5倍和28 5倍 一 中国水泥行业形势分析 截至2012年底 我国已拥有新型干法水泥生产线1 637条 新型干法水泥熟料设计产能达到16亿吨 新型干法水泥的比例猛升到93 中空窑 湿法窑均已淘汰 立窑水泥尚剩7 预计2年 3年内立窑水泥全面出局 完成水泥窑型结构的转型换代 新型干法窑占比趋于100 全国平均的水泥生产技术指标 主要是熟料热耗 水泥综合电耗和劳动生产率大幅提升 达到了国际先进水平 一 中国水泥行业形势分析 在过去的7年 8年内 我国已向世界50多个国家和地区成套出口了约150条新型干法水泥生产线 水泥年产能近2 7亿吨 平均约占国际成套水泥装备市场的36 这些水泥生产线均运行良好 为我国水泥工业赢得了国际声誉 同时也树立了一些中国企业的品牌 中国水泥行业国际竞争力日益增长 凸显了由水泥大国转型提升为水泥强国的发展趋势 一 中国水泥行业形势分析 水泥行业是典型的资源型 高能耗型产业 因为水泥价格较低 运费成为制约水泥销售范围的重要因素 所以水泥市场又具有很强的区域性 近几年各水泥集团纷纷动用资本力量 兼并重组各水泥企业 因此水泥行业的集中度呈现逐年提高趋势 我国水泥企业超过3000家 前十家占31 左右市场份额 预计2015年可能达到35 未来行业希望达到40 45 的水平 国外水泥企业总共不到1000家 前十强能占六七成市场 一 中国水泥行业形势分析 全国主要区域水泥企业分布 一 水泥行业分析二 水泥公司面临的形势与机遇三 如何实现产业转型 山东省2012年共有水泥企业241家 生产水泥15739 17万吨 熟料企业80家 生产熟料9050 52万吨 其中预分解窑熟料企业52家 生产熟料7974 33万吨 上述规模均位居全国第二位 过去我们从国外引进新型干法 现在最大的水泥市场在中国 最大的水泥规模在中国 最多的从业人员在中国 最大量的研究设计人员也在中国 一 中国水泥行业形势分析 二 水泥生产工艺技术介绍 1 水泥的定义与分类凡细磨成粉末状 加入适量水后成塑性浆体 既能在空气中硬化 又能在水中硬化 并能将砂 石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料 统称为水泥 十九世纪初 在欧洲首先出现了通过人工配料 高温煅烧和磨细等方法来制造水硬性胶凝材料 1824年 英国水泥工J 阿斯普建厂生产水泥成功 并首次申请获得专利权 一百多年来 水泥被广泛应用并得到迅猛发展 目前水泥品种已达100余种 二 水泥生产工艺技术介绍 按用途和性能 水泥可分为 通用水泥 专用水泥和特性水泥三大类 通用水泥包括硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 专用水泥则指由专门用途的水泥 如油井水泥 砌筑水泥等 特性水泥指某种性能比较突出的水泥 如快硬硅酸盐水泥 抗硫酸盐硅酸盐水泥等 按熟料的主要矿物组成 可分为硅酸盐系列 铝酸盐系列 硫铝酸盐系列 铁铝酸盐系列水泥 二 水泥生产工艺技术介绍 2 水泥的主要生产工艺水泥的主要生产工艺过程为 生料制备 包括原料破碎 生料粉磨等 熟料的烧成 包括煤粉磨制 熟料煅烧等 水泥的粉磨与包装等 由于水泥的质量主要取决于熟料的质量 通常熟料煅烧过程是水泥生产的关键环节 二 水泥生产工艺技术介绍 二 水泥生产工艺技术介绍 按照煅烧熟料窑的结构不同 水泥的生产方法可分为立窑和回转窑 立窑包括普通立窑和机械化立窑两种 而回转窑的种类较多 具体分类情况如下 二 水泥生产工艺技术介绍 3 原料配料 二 水泥生产工艺技术介绍 4 生料粉磨工艺 二 水泥生产工艺技术介绍 5 熟料烧成工艺 二 水泥生产工艺技术介绍 6 熟料的冷却与输送 二 水泥生产工艺技术介绍 7 煤粉的磨制 二 水泥生产工艺技术介绍 8 水泥的配料 二 水泥生产工艺技术介绍 9 水泥的粉磨 二 水泥生产工艺技术介绍 10 矿渣的烘干 二 水泥生产工艺技术介绍 11 水泥的散装 二 水泥生产工艺技术介绍 12 余热发电系统 以山铝水泥为例 两条新型干法水泥窑纯低温余热发电技改工程 装机容量为12000KW 采用四炉一机配置 双压热力系统余热发电工艺技术 利用窑外分解新型干法水泥生产工艺中窑尾预热器 窑头熟料冷却机排掉的废气 利用中低品位的余热进行发电 节能效果和经济效果较好 可实现年利用余热1 6万亿KJ 年发电量7948KWH 节约标煤2 7万吨 年省电费3513万元 实现年利润2000万元以上 二 水泥生产工艺技术介绍 12 余热发电系统 二 水泥生产工艺技术介绍 12 余热发电系统 二 水泥生产工艺技术介绍 12 余热发电系统 二 水泥生产工艺技术介绍 12 余热发电系统 三 中国水泥行业发展前景展望 1 水泥工业发展的 三化 首先是生态化 尽可能多地消纳工业废弃物 作为水泥的重要组分 生产高性能的水泥胶凝材料 使用更少的能源 排放更少的污染物 其次是低碳化 水泥生产工艺将进一步实现技术革命 就像过去从立窑到回转窑 回转窑到新型干法 这就是革命性进步 再次是信息化 智能化 使生产过程更加稳定 工艺操作更加平稳 物流过程更加科学 使水泥工业再上一个新台阶 三 中国水泥行业发展前景展望 2 第二代新型干法水泥的研发将从目前国内最先进的生产线中将最先进的技术组合起来 与国外最先进企业对标 找出差距 从设计优化 工艺改革 自主创新 装备提升 低碳技术开发 节能减排等方面进行攻关 全面提升新型干法水泥生产线的产品制造 协同处置废弃物 综合利用资源和减少二氧化碳排放等绿色产业功能 三 中国水泥行业发展前景展望 3 水泥窑协同处置城市生活垃圾 市政污泥和危险废物水泥窑协同处置技术优势 1 燃烧温度高 物料在燃烧区停留时间长 有机物分解彻底 2 回转窑热容量大 工作状态稳定 处理能力大 3 水泥窑的碱性环境抑制酸性气体的排放 4 水泥熟料对重金属固化效果好 重金属稳定化程度高 适应性强 5 无机矿化利用 有机质替代燃料 资源化利用程度高 总体投资少 运行费用低 二次污染少 处理彻底 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑在无害化协同处置城市生活垃圾和产业废弃物领域 有着独特优势 积极参与区域循环经济和产业循环经济产业链推进 拓展水泥产业环保生态功能 促进水泥产业为当地经济 社会和谐发展 我国自20世纪90年代开始利用水泥窑处理废弃物的研究与开发 已经运行的生产线包括北京水泥厂 广州越堡水泥有限公司 海螺铜陵水泥公司等19个企业的20条生产线 而且在建 拟建的项目多达130多条 处理废物包括城市污泥 生活垃圾 各类危险废弃物等等 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑处理生活垃圾现场 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑处理生活垃圾现场 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑处理生活垃圾现场 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑协同处置城市污泥的现场 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑协同处置城市污泥的现场 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑协同处置危险废弃物的现场 包括电子 医药 化工 冶金 印钞 建材等行业产生的30类危险废物 化工 医药等行业污染土壤 但一般不处置医疗废物 也可以处置毒品 伪劣假冒食品 药品等等 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑协同处置危险废弃物的现场 其主要设备包括破碎机 混合器等设备 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑协同处置危险废弃物的现场 三 中国水泥行业发展前景展望 水泥窑协同处置危险废弃物的现场 四 产排污环节 1 粉尘污染源及排放1 1粉尘的种类水泥生产中粉尘 排放的粉尘包括原燃料粉尘 生料粉尘 熟料粉尘 水泥粉尘等 1 2粉尘的排放生产过程中粉尘的排放分为有组织排放和无组织排放两大类 从通风设备排气筒排放的为有组织排放 产生在原料破碎 输送 生料粉磨及输送 煤粉粉磨及输送 水泥粉磨及输送 熟料的烧成及输送等工艺过程中 在物料装卸 运输 堆存过程中自由散发出来的为无组织排放 水泥厂无组织粉尘排放源的来源有原料堆场的风蚀扬尘 装卸扬尘和运输中的遗撒 如外运熟料卸车时的扬尘 原料堆棚内物料飞灰以及汽车运输引起的二次扬尘等 四 产排污环节 2 噪声污染源水泥生产线是一个声源多且声级高的工业行业 在生产过程中 凡是运转的机械设备 都不同程度发出噪声 噪声主要来源于破碎机 生料磨 煤磨 水泥磨 辊压机 风机 空压机 余热发电等设备运转过程 尤其是锅炉吹管 汽轮机冲转过程 3 烟尘的排放熟料烧成过程 包括矿渣的烘干过程 消耗大量煤粉等燃料 发生一系列复杂的物理化学反应 产生大量烟尘 包括二氧化碳排放 二氧化硫排放 NOX排放 热辐射 氨逃逸 氟化物等 其中NOx是形成酸雨和光化学烟雾的主要原因之一 我国是世界NOx第一大排放国 排放量高达2273万吨 年 每年因酸雨污染造成的损失超过3000亿元 水泥工业的NOx排放600万吨 年 4kgNO2 t熟料计 在火电行业后 居固定源的第二位 四 产排污环节 4 废水污染源水泥生产过程中并不直接产生废水 仅各类空压机 辊压机 磨机 风机 余热发电汽轮机 凝汽器等高温 高速运转设备及部分仪表需要间接冷却水 冷却水不直接与原材料及产品接触 仅作为热交换的介质 水质不发生化学变化 在产品检验阶段即化验室有少量废液排放 另外会产生少量生活污水 5 固体废物水泥生产线生产中不产生固体废物 燃煤产生的煤渣作为水泥生产线中的掺合配料 因此厂区的固体废物主要是生活垃圾 旋窑检修排出少量废旧耐火材料 可经破碎后用于水泥配料的原材料 四 产排污环节 6 放射性污染源水泥生产过程中 使用部分X荧光分析仪 射线在线配料设备等放射源 通过资质审查 备案登记 隔离防护 废源回收 持证上岗等方式加以控制 五 污染治理技术 1 设计选择先进的工艺和装备技术生产过程的技术工艺水平基本上决定了污染物的产生量和状态 生产过程的设备水平作为技术工艺的具体体现 在生产过程中也具有重要作用 设备的适用性及维护保养情况均会影响到废弃物的产生 因此 工艺过程中技术工艺和设备性能是控制污染的基础 粉磨工艺 选择辊压机或立磨取代球磨机烧成工艺 推广第四代篦冷机 低氮燃烧 高效袋除尘器 智能控制 耐火材料无铬化等 五 污染治理技术 2 粉尘治理原燃材料堆场 蓬盖 架设抑尘网 高压喷水抑尘或室内储存 五 污染治理技术 物料车辆倒运 下铺上盖 车轮冲洗 道路高压喷水抑尘 粉粒物料专业车辆等 生产流程设计 密闭 负压作业 废气经收尘处理后排放 在原料的破碎 输送 贮存及原料 燃料的粉磨 熟料锻烧 冷却 输送 贮存等环节安装除尘器 收尘器处理后达标排放 收尘器包括袋除尘器 电除尘器 电袋复合除尘器等 五 污染治理技术 3 噪音治理针对水泥行业的噪声污染大 设计中尽量选用设备加工精度高 装配质量好 噪声低的产品 对高噪声设备如风机 空压机等安装消声器 对高噪声车间如磨机房 破碎机等采用封闭式厂房 设备隔声岗位值班室等 余热发电系统吹管 冲转必须实施公示告知 4 废水处理设备冷却水采用凉水塔循环措施 水的循环利用率达90 以上 对少量检验化验废液经中和 生活污水通过过滤等简单处理后可用于立磨内喷水 煤场喷水抑尘等 五 污染治理技术 5 烟气脱硝技术介绍在窑废气中NO2一般仅占NO NO2总量的5 以下 NO则占总量的95 以上 根据水泥生产过程中污染物的形成机理 污染治理技术措施有两大类 一类是从源头上治理 控制煅烧中生成NOx 其技术措施 采用低氮燃烧器 分解炉和管道内的分段燃烧 控制燃烧温度 改变配料方案 采用矿化剂 降低熟料烧成温度 五 污染治理技术 另一类是从末端治理 控制排放的NOx 其技术措施 分级燃烧 SNCR 国内已有试点 用于氮氧化物减排的低氮燃烧技术和SNCR得到企业普遍应用 选择性非催化还原 SNCR 脱硝技术已在128条水泥生产线上得到应用 选择性非催化还原法 SNCR 国内已有试点 选择性催化还原法 SCR 目前欧洲只有三条线实验 SNCR SCR联合脱硝技术 国内水泥脱硝还没有成功经验 生物脱硝技术 正处于研发阶段 项使用氨水 液氨或尿素作为还原剂 使用氨水 液氨时须严格控制氨逃逸 以防二次污染 五 污染治理技术 6 关于SO2排放水泥生产过程 废气中SO2主要由于燃料煤所含硫分燃烧生成 由于水泥生产时生料中含有大量CaCO3 MgCO3等物质