自2020年9月22日,習(xí)近平在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上向全世界做出了“中國(guó)將在2030前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年之前實(shí)現(xiàn)碳中”和鄭重承諾以來(lái),作為二氧化碳重點(diǎn)排放的水泥行業(yè),加快了“節(jié)能降碳”的技術(shù)進(jìn)步步伐。如何有效地進(jìn)行碳減排工作,也成為全行業(yè)關(guān)心的頭等大事。隨后國(guó)家發(fā)展改革委等五部門(mén)發(fā)布《高耗能行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域能效標(biāo)桿水平和基準(zhǔn)水平(2021年版)》的通知;規(guī)定了水泥熟料單位產(chǎn)品綜合能耗(參考標(biāo)準(zhǔn):GB 16780)標(biāo)桿水平為100千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸,基準(zhǔn)水平為117千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸。在這樣的高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下,最近很多高能耗企業(yè)找到水泥人網(wǎng),咨詢節(jié)煤降耗的技術(shù)與設(shè)備。
有哪些技術(shù)能夠使正在穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)線在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上,在不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行傷筋動(dòng)骨的改造,就能實(shí)現(xiàn)降低5kgce/tcl以上熱耗;降低3~5kwh/tcl電耗;降低窯尾煙室的NOx濃度50~70%;降低系統(tǒng)阻力500~1000pa的效果!! 目前能夠達(dá)到這個(gè)效果的,唯有“水泥熟料節(jié)能降氮燒成技術(shù)”,這也是《國(guó)家工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄》中推薦的唯一的一項(xiàng)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)。
恰逢此項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)者——淄博科邦熱工科技有限公司——(以下簡(jiǎn)稱“淄博科邦”)在此時(shí)刻迎來(lái)了成立25周年的紀(jì)念日。水泥人網(wǎng)就這項(xiàng)技術(shù)的詳細(xì)情況,對(duì)淄博科邦公司進(jìn)行了專訪:
把成熟技術(shù)練到極致就是絕招
說(shuō)起“水泥熟料節(jié)能降氮燒成技術(shù)”,科邦公司的創(chuàng)始人,畢業(yè)于武漢理工大學(xué)建材機(jī)械專業(yè)的郭紅軍高級(jí)工程師感慨萬(wàn)分、侃侃而談:他說(shuō)25年的時(shí)間,淄博科邦從中小型旋窯優(yōu)化改造工作開(kāi)始做起,一直做到對(duì)大型旋窯系統(tǒng)的工藝性能和主要裝備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí),逐漸成長(zhǎng)為一個(gè)擁有一項(xiàng)世界水泥行業(yè)的原創(chuàng)技術(shù)(操作技術(shù))和30多項(xiàng)技術(shù)專利,有目前國(guó)內(nèi)所有類(lèi)型分解爐系統(tǒng)成熟改造經(jīng)驗(yàn),解決過(guò)國(guó)內(nèi)外12000t/d以下十多條生產(chǎn)線長(zhǎng)期存在高難度技術(shù)問(wèn)題﹑并成功的優(yōu)化了四項(xiàng)國(guó)外原創(chuàng)的工藝技術(shù),研究出具有5項(xiàng)先進(jìn)工藝技術(shù)特征的“水泥熟料節(jié)能降氮燒成技術(shù)”的專業(yè)化高科技公司。繼續(xù)發(fā)揚(yáng)了2005年被中國(guó)建材報(bào)專題報(bào)導(dǎo)的“把成熟技術(shù)練到極致就是絕招”的不屈不饒鉆研的精神。
郭高工說(shuō):淄博科邦成立于國(guó)家號(hào)召“科教興國(guó)”的年代。當(dāng)初其響應(yīng)政府關(guān)于科技人員創(chuàng)辦、領(lǐng)辦科技型企業(yè)的號(hào)召,從國(guó)有大型企業(yè)的管理崗位上辭職,創(chuàng)辦淄博科邦公司,并成為國(guó)內(nèi)第一個(gè)專業(yè)從事水泥熟料燒成系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)改造工作的公司的時(shí)候,并沒(méi)有想到要研究出一項(xiàng)具有世界先進(jìn)水平的技術(shù)來(lái)。而只是想著通過(guò)他實(shí)施的技術(shù)改造,實(shí)現(xiàn)工廠提高熟料產(chǎn)量、降低成本和生產(chǎn)線比原來(lái)運(yùn)行的更加穩(wěn)定技術(shù)性能更加優(yōu)異的愿望就滿足了。是在不斷追求和尋找更好的技術(shù)的過(guò)程中,逐步把國(guó)際上的一些先進(jìn)的原創(chuàng)技術(shù),通過(guò)創(chuàng)新的應(yīng)用技術(shù)組合在一起,實(shí)現(xiàn)了具有五項(xiàng)先進(jìn)工藝結(jié)構(gòu)特征的”水泥熟料節(jié)能降氮燒成技術(shù)”。成為了具有世界水泥行業(yè)先進(jìn)水平的一項(xiàng)技術(shù)。
郭高工說(shuō),縱觀淄博科邦公司從1997年4月9日掛牌成立到今天的25年中,他們總是在不斷創(chuàng)造新的紀(jì)錄中,實(shí)踐著一個(gè)比一個(gè)更好的技術(shù)改造。公司成立的第一年,他們?cè)谡憬虑逯欣_(dá)公司實(shí)施的第一個(gè)燒成系統(tǒng)改造,就采用窯外分解技術(shù)把涇陽(yáng)型立筒預(yù)熱器中的“立筒”直接改成了分解爐,實(shí)現(xiàn)4級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱預(yù)分解窯,使Ф2.5×40m窯的產(chǎn)量達(dá)到480~550t/d的全國(guó)紀(jì)錄,這在當(dāng)時(shí)各種Ф2.5×40m窯最高產(chǎn)量只能達(dá)到168~300t/d的情況下,這在同行業(yè)中引起了轟動(dòng)。在以后的年代里,他們使六十多個(gè)常年徘徊在虧損狀況的小型回轉(zhuǎn)窯工廠在實(shí)施改造后走出了困境。甘肅岐山水泥廠的老總和他說(shuō):如果早找到你們,我每年就可以多掙一千多萬(wàn)。直感嘆知道的太晚。
再次讓科邦創(chuàng)造奇跡是在公司成立后的2002年,由于他們改造旋窯的名氣越來(lái)越大,河北省建材局的邀請(qǐng)他們前往已經(jīng)投產(chǎn)十二年,由國(guó)內(nèi)知名設(shè)計(jì)院采用引進(jìn)的700t/d,N-FS分解爐技術(shù)設(shè)計(jì)的,并在投產(chǎn)后歷經(jīng)國(guó)內(nèi)多名專家改造,但是產(chǎn)量始終徘徊在635t/d左右的河北宣化水泥廠(現(xiàn)在的張家口金隅)進(jìn)行考察調(diào)研,并希望提出提產(chǎn)改造方案。他們?cè)谂c工廠的生產(chǎn)管理和技術(shù)人員充分交流,并經(jīng)過(guò)深入細(xì)致的分析研究后,集中了大家的智慧后,提出了與眾不同的技術(shù)路線和改造方法,設(shè)計(jì)出比原來(lái)工廠計(jì)劃投資減少50%的優(yōu)化改造方案,在沒(méi)有擴(kuò)大分解爐和預(yù)熱器的任何尺寸,沒(méi)有進(jìn)行大的改動(dòng)的情況下,用了十多天時(shí)間,就使其結(jié)束了十二年沒(méi)有達(dá)標(biāo)的歷史,實(shí)現(xiàn)了日產(chǎn)795t/d,超過(guò)原產(chǎn)量25%的產(chǎn)量指標(biāo)。成為同類(lèi)窯型中產(chǎn)量最高的生產(chǎn)線。
浙江德清中利達(dá)水泥
河北 宣化水泥廠
這在今天超產(chǎn)20%已經(jīng)成為常態(tài)的情況下,當(dāng)年就是一項(xiàng)奇跡;后來(lái)又繼續(xù)采用更先進(jìn)的“N-MFC”分解爐技術(shù)技術(shù),使這條生產(chǎn)線在仍然沒(méi)有擴(kuò)大預(yù)熱器規(guī)格,沒(méi)有更換高溫風(fēng)機(jī)的情況下,達(dá)到了1100t/d產(chǎn)量的生產(chǎn)能力。這些成績(jī)被中國(guó)建材報(bào)以“中小旋窯改造狀元”和”把成熟技術(shù)做到極致就是絕招“為題目分別做了詳細(xì)報(bào)道。并在國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)再次掀起了中小型旋窯改造之風(fēng),當(dāng)時(shí)行業(yè)內(nèi)流傳著“旋窯改造都可干,想要更好找科邦”的說(shuō)法。“科邦技術(shù)好,科邦的服務(wù)更好的”也成為當(dāng)時(shí)一些企業(yè)的共識(shí);他們對(duì)大、中、小旋窯技改成績(jī)同時(shí)也得到了原國(guó)家建材局局長(zhǎng)王燕某、副局長(zhǎng)李儉之和中國(guó)水泥協(xié)會(huì)等領(lǐng)導(dǎo)的充分肯定。并親臨改造現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察。
原國(guó)家建材局王燕某局長(zhǎng)李儉之副局長(zhǎng)在郭紅軍陪同下考察改造項(xiàng)目
?中國(guó)建材報(bào)報(bào)道
郭紅軍說(shuō):改造設(shè)計(jì)和新設(shè)計(jì)一個(gè)生產(chǎn)線是不一樣的,改造的內(nèi)容完全是針對(duì)正常運(yùn)行的生產(chǎn)線在運(yùn)行中的不足和影響系統(tǒng)性能再次提升的工藝和設(shè)備問(wèn)題去進(jìn)行的。對(duì)于很多處于”亞健康“狀態(tài)的燒成系統(tǒng)來(lái)說(shuō),工廠并沒(méi)有感覺(jué)哪里有問(wèn)題,因?yàn)樯a(chǎn)線基本是穩(wěn)定運(yùn)行的,但是想著提升性能卻又沒(méi)有直接針對(duì)的措施,因?yàn)闆](méi)有明顯的大的問(wèn)題存在。以至于無(wú)從下手。而改造就是在這種看似正常的狀況下,找出提升性能的約束點(diǎn),并對(duì)系統(tǒng)重新進(jìn)行工藝參數(shù)和結(jié)構(gòu)的匹配。因此很多中小型旋窯企業(yè)在遇到燒成技術(shù)難題的時(shí)候,也會(huì)不約而同的找到郭紅軍。而他經(jīng)常毫無(wú)保留地極盡所能幫助解決。他經(jīng)常說(shuō),在解決這些問(wèn)題過(guò)程中對(duì)自己也是一個(gè)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì),就像醫(yī)生看病一樣,看的病人多了經(jīng)驗(yàn)就豐富了。這些年來(lái)他用自己學(xué)習(xí)和掌握的先進(jìn)的技術(shù)為很多企業(yè)解決了生產(chǎn)難題,同時(shí)在解決這些難題的過(guò)程中不斷的發(fā)展和完善了一些自己的技術(shù),并由此原創(chuàng)了“精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)”。后來(lái)一些大型熟料生產(chǎn)線在遇到疑難的技術(shù)問(wèn)題的時(shí)候,也來(lái)找他咨詢解決方案。直至后來(lái),他們創(chuàng)造了僅采用“精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)“,采用皮拉德公司“Rotaflam”結(jié)構(gòu)的噴煤管,為阿聯(lián)酋UCC水泥公司10000t/d生產(chǎn)線解決了熟料溫度從近300℃降低到標(biāo)準(zhǔn)溫度和降低用煤量1300kg/h的經(jīng)典案例。這也成為我國(guó)在世界水泥行業(yè)采用原創(chuàng)技術(shù)在國(guó)外水泥行業(yè)第一次應(yīng)用實(shí)踐。得到了外國(guó)水泥企業(yè)的高度認(rèn)可。成為操作技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)典案例。
阿聯(lián)酋UCC水泥廠現(xiàn)場(chǎng)剪影
創(chuàng)新四項(xiàng)世界水泥行業(yè)的原創(chuàng)技術(shù)
最使郭紅軍感到自豪的是,在不斷提升水泥熟料生產(chǎn)線的技術(shù)性能的過(guò)程中,科邦公司針對(duì)國(guó)外四項(xiàng)先進(jìn)的原創(chuàng)技術(shù)存在的缺陷,充分發(fā)揮他們?cè)趹?yīng)用技術(shù)研究方面的特長(zhǎng),采用創(chuàng)新的應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這些技術(shù)的提升。
首當(dāng)其沖的創(chuàng)新是燒成系統(tǒng)最核心的設(shè)備——窯頭噴煤管。在他研究分析了他所見(jiàn)到的180多種(類(lèi))噴煤管中,法國(guó)皮拉德公司原創(chuàng)的“Rotaflam”型低氮燃燒器的引起了他的關(guān)注,從流體力學(xué)來(lái)分析,這種噴煤管的火焰有多種調(diào)節(jié)匹配形式。可以適應(yīng)多種燒成制度。通過(guò)不斷的對(duì)結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,不斷的摸索操作使用方法,他們創(chuàng)新了這種噴煤管的使用調(diào)整理念和調(diào)整方法,徹底解決了這種燃燒器對(duì)窯內(nèi)工況控制能力比較弱的缺陷。在操作技術(shù)的應(yīng)用下,發(fā)揮了其可以降低用煤量5%以上,降低窯尾煙室NOx濃度達(dá)到400~600ppm以下的特點(diǎn)。在大多數(shù)噴煤管都因?yàn)閿n焰罩的壽命不過(guò)關(guān)而去掉了的時(shí)候,他們采用”非金屬材質(zhì)噴煤管攏焰罩“專利技術(shù)解決了金屬材質(zhì)攏焰罩的壽命一般不超過(guò)2~6個(gè)月這一世界水泥行業(yè)的難題后,使這種原創(chuàng)于上個(gè)世紀(jì)80年代末期,30多年來(lái)一直沒(méi)有被真正使用好的噴煤管,發(fā)揮出了它的優(yōu)良性能。使這種噴煤管成為當(dāng)今燒成系統(tǒng)節(jié)煤、節(jié)電、降氮首選的工藝裝備。
郭高工說(shuō):在研究怎樣用好這種噴煤管的過(guò)程中,他們還有了意義非同尋常的收獲——證明了水泥工藝學(xué)中“五項(xiàng)”理論是正確的:一是水泥工藝學(xué)中提出的“正?;鹧骒褵?rdquo;的操作燒成制度是優(yōu)于其他燒成制度的。這種燒成制度,可以實(shí)現(xiàn)提高熟料強(qiáng)度,提高質(zhì)量,降低煅燒熱耗﹑改善結(jié)粒狀況等多項(xiàng)好的效果;二是在上個(gè)世紀(jì)80年代提出的“短粗窯”設(shè)計(jì)原理是正確的。是可以提高熟料強(qiáng)度,質(zhì)量,降低煅燒熱耗的。多年來(lái)很多工廠之所以沒(méi)有發(fā)揮出”短粗窯“的這些優(yōu)異性能,是因?yàn)闆](méi)有形成系統(tǒng)完整的設(shè)備和工藝技術(shù)。而噴煤管和系統(tǒng)操作技術(shù)是最關(guān)鍵的部分。三是證明了與窯外分解技術(shù)一起研究出的熟料的三率值配料方案是正的(KH=0.88±0.02;SM=2.5±0.1;IM=1.5±0.1),很多工廠之所以不能夠按照這個(gè)配料方案進(jìn)行煅燒,除了原材料的原因之外。大都是窯內(nèi)煅燒的問(wèn)題,這也與噴煤管的性能和操作技術(shù)有密切關(guān)系。四是燒成帶窯皮長(zhǎng)度≈5d是完全可以提高熟料強(qiáng)度,質(zhì)量,提高熟料易磨性﹑降低煅燒熱耗的。五是,火焰峰值溫度低的正?;鹧骒褵?,是可以大幅度降低系統(tǒng)的NOx產(chǎn)生量的。
鑒于這些證明,因此他做出了:只要同意向你出售”節(jié)能型低氮燃燒器“,就保證降低3kgce/tcl,提高50t/d產(chǎn)量,窯尾煙室NOx濃度降低到500ppm以下的承諾。這為當(dāng)前水泥行業(yè)進(jìn)行的超低排放和碳減排工作創(chuàng)造了穩(wěn)定優(yōu)異的條件。
郭紅軍如數(shù)家珍的說(shuō)道:
——針對(duì)“分解爐再循環(huán)”原創(chuàng)技術(shù),他們采用”分解爐鵝頸管“專利技術(shù)解決了外循環(huán)系統(tǒng)容易堵塞和循環(huán)料不穩(wěn)定的問(wèn)題;實(shí)現(xiàn)了分解爐出口控制溫度降低20℃,入窯物料表觀分解率提高5~8%的效果。同時(shí)降低了熟料的平均游離鈣;
——針對(duì)“低氮分解爐”原創(chuàng)技術(shù)存在的NOx還原效率只有20%左右,并且分解爐錐體部位非常容易結(jié)皮堵塞的缺陷。他們采用“分級(jí)燃燒分解爐”專利技術(shù),將還原效率提高到45~70%;同時(shí)解決了椎體部分容易結(jié)皮堆料的問(wèn)題。同時(shí)在操作技術(shù)的應(yīng)用下,使分解爐的提產(chǎn)節(jié)煤低阻力的綜合技術(shù)性能得到了大幅度提高。采用這項(xiàng)技術(shù)后,使分解爐出口壓力降低500~1000pa,分解爐用煤量降低2~3kgce/tcl,已經(jīng)成為常態(tài)。
——針對(duì)提升篦冷機(jī)急冷效果的“縱向供風(fēng)固定床”原創(chuàng)技術(shù),他們申請(qǐng)了“縱向控制流固定床”、“交叉氣流冷卻篦床”、“急冷篦板”等一系列專利技術(shù),不但解決了原創(chuàng)技術(shù)中存在的篦冷機(jī)活動(dòng)篦床料層厚度不穩(wěn)定,而且比較難控制的缺陷,而且在此技術(shù)上延伸開(kāi)發(fā)了用于提升第4代篦冷機(jī)和步進(jìn)式篦冷機(jī)技術(shù)性能的”一種具有高效急冷結(jié)構(gòu)的步進(jìn)式篦冷機(jī)”、 “一種具有強(qiáng)急冷效果的第四代篦冷機(jī)“等多項(xiàng)專利技術(shù),使兩種結(jié)構(gòu)的第4代篦冷機(jī)的處理能力達(dá)到了47~51t/m2.d的技術(shù)性能。為熟料生產(chǎn)線降低熟料冷卻電耗,提高熟料質(zhì)量,創(chuàng)造了有利條件;
特別是當(dāng)這四項(xiàng)技術(shù)組合在一起,并采用精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)在中寧賽馬水泥的2號(hào)線上初步應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了降低熱耗20kgce/tcl(達(dá)到了710kcal/tcl),降低一級(jí)旋風(fēng)筒出口的NOx達(dá)到105mg/m3(不噴氨水)的效果的時(shí)候。在雙方簽署了驗(yàn)收?qǐng)?bào)告的時(shí)候,郭紅軍說(shuō)他當(dāng)時(shí)的感覺(jué)就是:這個(gè)系統(tǒng)的工藝太完美了。雖然只是雛形,但是具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿Α?rdquo;水泥熟料節(jié)能降氮燒成技術(shù)“的完善奠定了良好的基礎(chǔ)。
站在巨人的肩膀上實(shí)現(xiàn)再次騰飛
他說(shuō),我們是水泥大國(guó)但不是水泥強(qiáng)國(guó),這是因?yàn)樗嗍炝蠠上到y(tǒng)的所有核心技術(shù)都是外國(guó)專家原創(chuàng)的。”水泥熟料燒成系統(tǒng)控制方法(精準(zhǔn)平衡操作技術(shù))“這一由我國(guó)原創(chuàng)的技術(shù),為我國(guó)走向水泥強(qiáng)國(guó)起到了帶頭作用。也正是這項(xiàng)技術(shù)的融合作用,才使這4項(xiàng)外國(guó)原創(chuàng)的技術(shù)的性能發(fā)揮到了極致, 在中國(guó)的水泥熟料燒成技術(shù)中發(fā)揮出了重要作用,特別是4項(xiàng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)匹配后,更是可以實(shí)現(xiàn)”1+1>2“的節(jié)能降氮的倍增效果。所以,我們有機(jī)會(huì)利用了外國(guó)專家研究的原創(chuàng)技術(shù),并在他們的研究基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。是站在巨人的肩膀上的一次飛躍。
經(jīng)過(guò)檢索,具有五項(xiàng)工藝特征的“水泥熟料節(jié)能降氮燒成技術(shù)”在世界水泥行業(yè)沒(méi)有其他案例。因此這也成為最具有先進(jìn)工藝結(jié)構(gòu)特征的先進(jìn)技術(shù),這種先進(jìn)不單單是工藝結(jié)構(gòu),而是顛覆了傳統(tǒng)理念的實(shí)實(shí)在在的創(chuàng)新。在當(dāng)前西方國(guó)家對(duì)我們不斷提出挑戰(zhàn)的年代,我們希望和中國(guó)水泥行業(yè)的有志之士一起,用創(chuàng)新技術(shù)向西方國(guó)家證明,我們不但是水泥大國(guó),也一定會(huì)成為水泥強(qiáng)國(guó)!在水泥熟料燒成技術(shù)上,我們是可以走在世界水泥行業(yè)的前面的”。
改造工作體現(xiàn)工匠精神
為了實(shí)現(xiàn)水泥強(qiáng)國(guó),科邦公司25年來(lái)只做一件事,他們把創(chuàng)造一流的燒成系統(tǒng)當(dāng)成了一直努力奮斗的事業(yè)。在25年中,科邦公司碰到了很多困難,在尋求解決這些困難的過(guò)程中,郭紅軍說(shuō)他真正體會(huì)到了什么叫“高處不勝寒”——無(wú)人能夠提供有力的解決方案。但是他們從來(lái)就沒(méi)有氣餒過(guò)。沒(méi)有消極過(guò),都是用一種積極的態(tài)度去對(duì)待。他說(shuō)我們現(xiàn)在研究的基本都是應(yīng)用技術(shù),而不是原理,這樣他所學(xué)的很多基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)都得到了很好的發(fā)揮。而這些年他們也得到了很多工廠和朋友的幫助和支持使他們頑強(qiáng)的走下去,并實(shí)現(xiàn)了近百條燒成系統(tǒng)線的技改。而多個(gè)改造的工廠在中建材集團(tuán)獲得了高獎(jiǎng)項(xiàng)。淄博科邦將在社會(huì)責(zé)任和企業(yè)發(fā)展的原則上,一如既往地認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)項(xiàng)目,為中國(guó)水泥工業(yè)提供更多的創(chuàng)新的應(yīng)用技術(shù),為我國(guó)水泥行業(yè)的”碳達(dá)峰和碳減排“事業(yè),為早日實(shí)現(xiàn)從水泥大國(guó)到水泥強(qiáng)國(guó)的發(fā)展而努力奮斗。
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