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2021-11-29 08:30:52 來源:水泥人網

深度解讀:世界水泥看中國,燒成技術在科邦的深層含義(之一)

日前,中共中央、國務院印發的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》正式發布,《意見》提出到2030年,要實現經濟社會發展全面綠色轉型取得顯著成效,重點耗能行業能源利用效率達到國際先進水平的目標。國家發改委等部門也陸續下達了節能降碳行動計劃和高能耗行業節能改造的要求。

碳達峰、碳中和轉型的系統性變革下,各大水泥企業緊跟時代潮流,紛紛嘗試通過節能降碳技改來提升企業競爭力。但近日有水泥企業對水泥人網反映,目前水泥行業燒成系統的熱耗和電耗已經達到了力所能及的較高水平,再繼續采取技術措施,已經感到無從下手。

為滿足水泥行業眾多水泥生產技術管理人員的需求,近日,水泥人網走訪了工信部《國家工業節能技術裝備推薦目錄(2019)》中“水泥熟料節能降氮燒成技術”的提供單位——淄博科邦熱工科技有限公司(以下簡稱“科邦”),對其創始人郭紅軍高級工程師展開了專訪。今日特將采訪內容與大家分享,詳情如下(由于是深度解讀,講述的內容比較多,因此分兩部分刊載):

一、我們在您的微信個性簽名中看到,您寫的是“世界水泥看中國(產量),燒成技術在科邦(應用技術)”這句口號,請問您為什么要這樣寫?這句話是在什么樣的背景下提出的呢?

郭高工:之所以提出這句口號。首先是因為“水泥熟料節能降氮燒成技術”被列入了工信部《國家工業節能技術裝備推薦目錄(2019)》,這是唯一的一項被國家推廣的包括了熟料燒成全系統的節能降碳降氮技術。在經過委托檢索之后,我們還發現,除中國之外,在其他國家的水泥生產線中,都沒有同時具有這五項先進工藝特征的生產線在運行,而這項技術可以達到的技術指標也是一般單項技術所不能比擬的。這項技術是淄博科邦公司研究出來的,我經常感到需要把它做得更完美,要想做的完美,就需要讓大家參加進來一起進行才行,因此,寫出這句話,是為了引起大家的注意和引起討論,究竟是不是在科邦,不是我簡單的說說的問題,也不是某些人說的,是需要有技術方面的依據的。

另外一個原因,是因為我在與一些水泥企業打交道的過程中,接觸到的一些事情不斷使我受到刺激和產生困惑。我們這個水泥大國,在很多涉及到燒成技術問題上的表現和認識有太大的差距,在一些技術路線的選擇方面,遠遠落后于外國技術。由此使我感到,水泥企業在遇到技術難題或是選擇技術方案的時候,需要有個針對燒成技術措施的先進合理性進行評判的地方,而淄博科邦公司可以是這個地方。鑒于上述兩點原因,我才這樣說了這句話。

二、是哪些事情使您受到了刺激,并決定提出這句口號來,引起大家關注,讓大家再遇到難以決定的技術問題,有個針對燒成技術進行評判的地方。

郭高工:印象最深刻的有三件,是我在水泥工廠直接面對的事:

第一件事,是我去湖南一個大型水泥廠時,發現這個廠的條件非常符合采用我們發明的“精準平衡操作技術”,而這項技術已經在其他和這個廠系統一樣的工廠用過很多次,并且有多個證明。出于想幫助工廠技術水平提高的單純考慮,我提出來可以在現有條件下(不用停窯)免費給他們進行一次提產降耗的操作調試,可以在什么也不動的條件下,提高產量和降低熱耗。結果這個廠的技術負責人首先表示不理解,認為不可能,然后對我說:“你要是把我的窯燒壞了怎么辦?”當時我就不客氣地回了他一句話“科邦追求的是一流的燒成技術,就算你能把窯燒壞,我們也不可能燒壞”。因此這項有利于工廠的事情,就沒有進行。然而,當相同的情況發生在阿聯酋的10000t/d生產線上時,當我通過編寫的PPT告訴那些外國專家,如果想用最短的時間最少的投資把熟料溫度降低到合理溫度,在當前情況下,首先要把噴煤管的頭部定位在窯口中心線以上50mm的位置(當時大約在中心線一下150mm),然后把噴煤管的攏焰罩長度從現在的5mm,調長到60mm以上。采用新的燒成制度就可以了。當天和他們講了之后。第二天他們就在咨詢了三個為工廠提供技術支持的相關單位后,特別是咨詢了生產這臺噴煤管的法國皮拉德公司,同意停窯調整噴煤管的位置(有文章專門介紹)。后來停產了一個星期來準確調整噴煤管的位置(停窯調整的原因是因為無法準確確認噴煤管位置)。運行后,熟料溫度從全是接近300℃的紅料,降低到了65℃+環境溫度。效果非常顯著。為了感謝他們的知遇之恩,我又分析了他們目前運行狀況,告訴他們目前具有大幅度減煤的條件,以及減煤的操作方法,結果他們再一次接受,在18小時內,頭煤用煤量就減少了1300kg/h;通過這兩件類似事情的對比,我實實在在的感覺到了我們國內技術人員與國外技術人員技術素質的差距和接受新技術的態度的差別。

第二個事情是,廣東有個大型水泥廠要降低窯尾系統阻力。我在對整個系統進行了反求計算并分析了運行參數后,發現整個預熱器和分解爐的管道的風速都不高,但這些并不是造成系統阻力大的主要原因。其主要原因是三次風閥門開度太小,系統拉風太大以及一個大家都不太關注的部位的結構不太合理。因此,我根據流體力學原理和燒成系統阻力鏈構成的各種因素,提出了一個和他們原有的思路完全不一樣的技術方案。結果他們表現出根本聽不懂和不理解的狀態,在沒有搞明白的情況下就否決了。而與之對應的是,另外一個預熱器結構和它一樣的民營企業,他們聽了我的介紹后,很快就同意采用我提出的技術方案,在分解爐和預熱器尺寸都沒有改動的情況下,僅改動了我在原來的方案中提出的幾個部位,就在產量提高300t/d的情況下,實現了系統阻力降低了1000pa,熱耗降低5kgce/tcl的效果,比任何改造方案的投資都要少,綜合效果要高得多。這又使我感慨,我們的大企業人才濟濟,大家有很好的條件氛圍可以深入研究和創新技術,為什么不如一個民營企業的技術人員領會接受的快呢?

第三個事情是,2015年我們給一條日產2500噸的燒成系統做了分級燃燒分解爐的改造。這是中國水泥行業第一個采用這種結構的“分級燃燒分解爐”工廠(專利技術)。當時,我們不但改造了分解爐,還同時更換了窯頭噴煤管。改造運行后,實現了氨水用量減少50%以上,熱耗降低3kgce/tcl,產量提高100t/d,熟料的需水量從25-26%降低到23-24%,熟料易磨性提高,小磨時間縮短了1min的綜合效果。甚至水泥磨的產量都提高了5%以上。后來這個工廠寫了一篇文章,發表在國內的一個知名雜志上。這篇文章發表后引起了很多人的關注,以至于這期雜志一銷而空,同時也在國內掀起了一股進行所謂的“無氨脫硝”改造的熱潮。這個熱潮,引起了一些想做改造工程的人的注意,甚至有人跑到這個工廠去測繪了我們的改造結構,并在全國各地推廣。但是,很多開始做這項技術的公司,并沒有很深的燒成技術和分級燃燒這方面的專業知識,他們僅僅認為只要把三次分管進入分解爐的位置,抬高到柱體上,然后再在錐體增加噴煤管,形成所謂的還原區,就能夠實現降低氮氧化物和降低熱耗提高產量的效果,后來還發展到把一部分生料分到分解爐錐體(上個世紀八十年代曾經用過,后來發現效果不好就不用了),這種根本就沒有詳細了解分級燃燒分解爐的技術,不知道在這項技術中,不但要改造分解爐,還有窯頭噴煤管的選型配合,更主要的是在運行中必須把三次風閥門全部打開,才能夠起到降低氮氧化物和降低熱耗的效果的改造。那些簡單模仿的改造,基本不能產生多項綜合效果,而且副作用比較大。但是,即使這樣,盲目采用這些模仿技術的工廠還是很多。很多工廠被忽悠改造后,NOx確實降低下來了(符合理論),但是熱耗也大幅度增加(符合理論),增加大約2-5%已經成為常態,甚至有的工廠增加了14kgce/tcl,產量的提高也受到限制。當時,有知識和經驗的專家們,都認為這樣種做法不可能降低熱耗,我們也是全開了三次風閥門,減少了窯內用煤量,才能夠達到提高產量和降低熱耗的效果的。一個不專業的公司,提出不全面的經不起推敲的說法,竟然忽悠了很多水泥行業的一大批專業技術人員,讓我感到不可理解。這再次說明行業內技術人員的技術素質和水平還需要提高,技術人員為工廠的領導人把好技術關的責任還很不夠。因此我決定提出這句口號,讓大家在拿不準主義的時候,為一些企業免費提供技術咨詢,協助做好技術把關工作。這也是讓我提出“燒成技術在科邦”的原因之一。

三、提出”世界水泥看中國,燒成技術在科邦“的口號時,有沒有想到這句口號是否會引起行業內人的爭議?

郭高工:當我提出“世界水泥看中國,燒成技術在科邦”時,就已經想到會引起很多人的議論甚至反感。但實際上我希望引起大家的討論和爭論,也希望其他人在燒成技術方面能比科邦做得更好,不但比我好比我們好,更要比世界上最強大的水泥企業做得更好。所以我這也可以看作是拋磚引玉,設了一個擂臺,歡迎水泥行業的有志之士都來進行挑戰,通過挑戰促進我們國家水泥熟料煅燒技術的提高,讓我們國家真正成為水泥強國。

四、您提出這個口號,說燒成技術在科邦,有哪些依據?您的底氣從哪里來的?

郭高工:首先,我們有中國水泥行業在世界水泥行業的一項原創技術——“水泥熟料燒成系統控制方法”(簡稱精準平衡操作技術),這是我們在多年對燒成系統進行進行優化升級的過程中研究出來的,這項技術有完整的理論推導和理論依據,所有的依據都符合水泥工藝學的基本原理以及后來發展的一些原理例如“短粗窯可以煅燒出優質熟料“的原理”,而這項技術可以把依據水泥工藝學原理設計的合理的工藝結構的作用,發揮到極致。再往更深處分析,我們發現,這項技術解釋和解決了窯外分解技術自上個世紀七十年代在國外誕生以來,一直延續至今人們一至沒有搞清楚和無法做到的,三次風管閥門無法全部打開運行的的問題。這是一個直接影響分解爐性能和燒成系統系統性能的重要問題。通過采用這項操作技術,在熟料生產線的正常運行中,所有的符合論文中提出條件的燒成系統,都可以在運行中把三次風閥門全開,把噴煤管定位在中心線以上。在調整后的第一時間內,實現降低熱耗﹑降低氮氧化物的產生量﹑降低系統阻力﹑改善熟料結粒狀況﹑提高熟料質量的明顯效果,并在國內外10000t/d一下十多條生產線穩定應用。這是其一;

第二,燒成系統煅燒熟料,主要是靠的窯頭燃燒器和對燃燒器的使用技術。世界上有名的法國皮拉德公司在上個世紀八十年代推出了一種性能比較好的“ROTA”型低氮燃燒器,但是由于這個燃燒器三個通道的截面積均可無級調整。結構相對復雜,推出三十多年以來,很少有人能夠把它使用的好。以至于這個燃燒器的設計師都感到有些無奈,認為不會有人使用的好了,并在十多年前退出了中國市場。當年我在研究和接觸過的180種不同結構和類型的噴煤管中,選中這個結構的噴煤管作為我們公司今后使用和制造的產品時,并不知道發生過這些事。是在阿聯酋10000t/d上調好了這個噴煤管,并發揮出優異的的性能的時候,才從皮拉德公司的相關人員的介紹中,知道了這些事情。只是當時我已經研究出了這種噴煤管的操作使用技術,并提出了“噴煤管的性能是由四個風道的各自風量和風速合理匹配形成的”這一創新理論(這就是多年來人們調整不好的主要原因),特別是在對這種噴煤管進行優化參數和結構優化后,又申請了“非金屬材質噴煤管攏焰罩”專利,解決了噴煤管攏焰罩壽命這一世界水泥行業正在解決中的難題后,極大的提高了低風量、低壓力低氮燃燒器控制窯況變化能力的問題,特別是對因為生料變化和窯頭二次風溫風量變化導致的窯況不穩定的現象,有非同一般的控制能力。由此還驗證了水泥工藝學中提出的四種煅燒制度中,“正常火焰煅燒制度”確實是最好的煅燒制度,鍛燒出來的熟料完全符合水泥工藝學里面的描述。這種結構的噴煤管是目前唯一可以完全符合要求產品,完全可以填補目前水泥工藝學教科書中關于”正常火焰煅燒制度“定義和描述的空白。在使用中,還驗證了80年代外國專家提出的超短窯可以煅燒優質熟料的原理和理論是正確的。因此可以說,在噴煤管的結構優化和使用技術上,我們已經走在了世界水泥行業的前面。

而且我還提出了一個從來沒有人做過的事情,從2020年正式推出“節能型低氮燃燒器”的時候開始,提出了“只要我們同意把噴煤管賣給你,就是向你承諾能夠降低3kgce/tcl以上標煤”。這是水泥行業從來沒有人做的事情。

第三,篦冷機是燒成系統中對熟料質量和系統熱耗起關鍵作用的設備。法國圣達瀚公司原創了“縱向供風固定床”技術,這項技術可以改善和提高第三代蓖冷機性能。但是在應用中出現了料層控制不穩定,穩定操作困難的問題。我們在和法國公司合作后,針對發現的這些問題,研究出“縱向控制流固定床”,提出了“零壓點”之內的篦床能力要與固定床匹配的論點,在申請了多種篦板專利之后,又研究出“交叉氣流冷卻篦床”專利技術與固定床的能力匹配。實現了提高熟料急冷效果和篦冷機處理能力,使第三代篦冷機的能力達到了55t/m.d,并實現了優化升級。在將該原理應用于第四代推動棒式和步進式篦冷機的優化升級后,配套采用“不塞料強冷篦板”專利產品,不但使第四代篦冷機的急冷效果達到了改進后的第三代篦冷機的效果,更是使生產能力達到了49t/m2.d,實現了第四代篦冷機的優化升級。這也是目前世界水泥行業所沒有的技術。

 

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