陈章水：四种途径推进水泥业低碳化发展

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  尽管2009年底在丹麦哥本哈根举行的世界气候大会没有达成具有实质约束力的决议，但是因哥本哈根会议而起的“低碳”理念，已经深入人心。总理在2010年政府工作报告中提出“打好节能减排攻坚战和持久战”，“加强环境保护，积极发展循环经济和节能环保产业”。“低碳经济”更是成为表们热议的话题。

  全国人大代表、合肥水泥研究设计院副院长陈章水在接受中国水泥网记者正常采访时透露，他今年就有一个提案专门关注水泥工业的低碳发展之路。他认为，中国水泥工业能够最终靠采用新技术、新装备，提高资源回收利用率，提高水泥环保标准，寻找熟料替代物等途径逐步降低能源消耗，减少二氧化碳的排放，让中国的经济发展更低碳、更环保。

  从事水泥工业技术探讨研究多年的陈章水副院长一见面就向记者展示了一个科研工作者的严谨与细致——为说明水泥工业节能减排的必要性，他首先罗列了一组数据：水泥生产中消耗的能源占世界能源消耗总量的2%以上，排放的二氧化碳占人类活动制造的二氧化碳总量的5%，每生产1吨水泥需消耗100kWh电能，每生产1吨熟料需消耗700-800大卡的热量。

  据记者推算，通常每吨标准煤的发热量在7000大卡左右，这在某种程度上预示着，每煅烧1吨熟料就需要消耗约110公斤标准煤。据统计，2009年中国水泥总产量为16.3亿吨。照此计算，2009年，水泥行业总共消耗煤炭1.8亿吨，占2009年全国煤炭总产量（29.1亿吨）的6.2%；消耗电能1630亿kWh，占当年全国发电总量（36506亿kWh）的4.5%。

  鉴于水泥行业能源消耗如此之多，二氧化碳排放量如此巨大，陈章水感叹道：“水泥工业节能减排的空间非常巨大，水泥工业发展低碳经济大有可为！”熟知水泥生产的基本工艺每一个细节的陈章水认为，水泥工业发展低碳经济可从以下几个方面入手：

  以生料制备工艺为例，传统管磨每磨1吨生料需要消耗电能20-28kWh，而如果使用先进的立磨工艺，每磨1吨生料所需电耗为14-18kWh。保守来算，采用立磨每吨生料可减少电能消耗5-10kWh，节电20-30%。如果按照每吨水泥中熟料占70%，每吨熟料需消耗1.6吨生料来算，2009年中国在生产16.3亿吨水泥的过程中，共产生了18亿吨生料，如果生料制备过程中全部采用立磨工艺，水泥行业每年可节省电能90-180亿kWh。

  经过合肥院、天津院、成都院等水泥研究设计单位的不懈努力，中国的立磨技术已取得实质性破，大型立磨国产化程度也慢慢变得高。其中尤其值得一提的是合肥院。据副院长陈章水介绍，该院从“六五”时期就开始了对立磨工艺的研究，在立磨技术方面积累了丰富的科研和应用经验。2009年11月，合肥院自主研制的HRM4800大型立式磨运行一年多时间后，成功通过鉴定，该立磨可满足日产5000吨水泥熟料生产线的生产配套要求，对水泥行业的节能减排事业意义重大。

  在水泥粉磨过程中，使用先进生产设备的节约能源的效果同样非常显著。传统的管式磨每磨1吨水泥需要消耗电能38-48kWh，而如果采用辊压机技术之后，吨水泥电耗可以降至27-33kWh。采用新技术后，生料和水泥粉磨过程中节省的电能占水泥生产电能总消耗的10-20%左右。

  水泥熟料锻烧过程中，由窑尾预热器、窑头熟料冷却机等排掉的400℃以下低温废气余热，其热量约占水泥熟料烧成总耗热量30%以上，造成的能源浪费很严重。如果将这些白白浪费掉的400℃以下低温废气余热转换为电能，每吨熟料可发电30-40kWh。这也就从另一方面代表着，采用余热发电技术后，水泥厂生产中所需的电能有30-40%能自己满足。

  据统计，截至2008年底，全国共有水泥国家标准51项，行业标准56项，其中关于节能减排的标准15项。随着中国水泥工业的快速的提升，有些标准已经明显落后，如果不加修改，无异为高能耗、高污染的水泥厂家打开了生存空间，不利于水泥工业的节能减排。

  2004年12月29日发布的《水泥工业大气污染物排放标准》是由合肥院副院长陈章水牵头制定的。考虑到当时中国水泥工业的真实的情况，标准规定水泥生产中的热力排放不超过每标米50mg，冷力排放不超过30mg。近年来随着水泥环保技术的逐步的提升，这些标准都已具备了进一步提升的可能性。为此，陈章水建议把热力排放标准降至30mg，冷力排放降至20mg。如果采用新标准，水泥工业的大气污染物排放将减少40%。此外，收集回来的粉尘几乎都是生料粉和水泥粉，大约每万吨水泥可通过收集粉尘排放物回收5-10吨生料粉和水泥粉，这样既减少了污染物排放，又节约了资源和能源。

  熟料是水泥的主要成分，与4-5%的石膏混合粉磨后，可以与水反应并硬化。而其他矿物质与熟料、石膏一起粉磨之后也具有水硬性，如高炉矿渣，粉煤灰和天然火山物质。这些替代物的使用能够更好的降低水泥中熟料的含量，以此来降低二氧化碳的排放。

  陈章水副院长介绍，国外水泥行业从50年代就开始研究利用钢渣作为水泥熟料的替代物，目前技术已相当成熟。炼钢过程中会产生大量钢渣，这些钢渣如果不回收利用，不仅占地方还污染自然环境。钢渣的主要成分是钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物，其中含有各种各样的杂质。利用立式磨、辊压机及其他先进的超细磨设备，可以将钢渣充分磨碎，然后再用碱性材料激活，就可以替代熟料生产水泥。

  目前，国内利用钢渣生产水泥的技术已有所突破，但是怎么样提高钢渣水泥的强度、减轻钢渣水泥对钢筋的锈蚀等技术难题仍需进一步研究，这就需要得到国家政策和资金的扶持，还需要政府部门及时制定相关的行业标准，以促进该产业的发展。