我国水泥行业清洁生产问题的研究与分析

【摘要】改革开放后，我国建筑业长期处于高速发展的态势，而作为重要基础原材料的水泥行业也得到了较快发展，2015年我国水泥产量为23.48亿吨，约占世界水泥总产量的57.3%。水泥产量的快速增长，虽然满足了我国大规模经济建设的需求，但其工业生产也带来了系列能源环境问题（如2015年水泥企业粉尘排放量占全国粉尘总排放量的30%以上），为此加快推行清洁生产来提高能源的使用效率、减少污染物的排放和加强废弃物的有效利用，就成为水泥行业亟待解决的重要课题。

【关键词】水泥行业 清洁生产 问题 解决对策

一、我国水泥行业清洁生产问题的分析

第一，水泥散装率较低。生产散装水泥可以有效地减少对树木的砍伐量，1万吨的散装水泥成品能够减少约55吨水泥袋子的生产，这也意味着少砍伐近290m3的树木。而在55吨水泥袋子的生产过程中需要耗费69吨燃煤和6.9万kwh电能，此外在袋装水泥的运输途中比散装水泥的损耗高出5%，由此可见提高水泥散装率对自然环境的重要性。然而统计显示，我国不少水泥企业的水泥散装率只有40%左右，距离发达国家的90%还有较大差距。

第二，能源消耗较高。水泥工业能源消耗高，单位产品能耗距国际先进水平还有一定的差距。水泥生产主要能源消耗是煤炭和电力，据报道水泥企业电动机电耗约占成本的近30%，其中高压电动机在电机中占很大的比重，目前风机效率低且损耗严重。

第三，窑系统废气余热利用率不高。利用窑系统废气余热来发电，如果水泥熟料生产企业的熟料生产达日产5千吨，那么每日发电量可达19万度，在每年减少1.9万吨燃煤预算的同时，还可以降低温室气体的排放。然而，现阶段我国水泥行业系统废气余热利用率仅为40%，该项指标在国际上处于较低水平，这方面的清洁生产潜力巨大。

第四，污染物排放较多。按目前的技术水平，每生产1t水泥熟料需消耗标准燃煤100～120kg，折合实物燃煤为140～180kg，释放CO2约0.4t，加上SO2、NOx等的排放，则每生产1t水泥熟料要排放0.4t有害气体。

二、我国水泥行业清洁生产问题的解决对策

（一）高效利用替代原燃料

一方面，高效利用替代原料。水泥行业可以利用煤矸石、粉煤灰、铸造砂、磷渣、钢渣、铜液、铅锌渣、碳化渣、电石渣、选矿尾矿、城市生活污水处理产生的污泥等固体废弃物生产水泥；利用超细粉磨技术来充分挖掘工业废渣的潜在活性，最终将工业废渣制成水泥生产过程中的主要组成部分或实现其他功能；将火电厂、冶炼厂和化工厂生产过程中排放的脱硫石膏来取代天然石膏作为缓凝剂，可以大量减少天然石膏的开采量。

另一方面，高效利用替代燃料。①水泥企业可以采用新型干法窑来燃用低挥发分、低热位燃料，为了保证低挥发分燃料在回转窑中能够正常着火和稳定燃烧，需要控制NOx的生成，最简便的方法是通过增加火焰内循环量，促使下游炽热的燃烧产物能够回流到火焰根部而提高该处的一次风和煤粉温度；②水泥企业可以选取新型多通道混合燃烧器，从而促进燃用工业中的各种废料废液、废旧轮胎、可燃性城市垃圾、废旧塑料、城市污泥等替代煤炭用来煅烧水泥熟料，此举可以减少对天然资源的利用量，同时也提高了水泥工业的环境绩效。

（二）加强有害气体的治理

国内外对于降低SO2的排放量主要有下面几种办法：添入碱石灰Ca（OH）2、增添水洗塔设备、增设D-SOx旋风筒、原材料的替代品等。现阶段我国水泥行业仅是在考虑如何减少SO2的产生量，最高效简捷的方法就是将窑尾废气引入粉磨系统，这也被叫作窑磨一体机程序，同时在生产时采取适当的碱、硫比。

严格控制分解炉和水泥窑的燃烧是治理NOx的主要办法，还有其他措施诸如：经常对篦式冷却机进行维护，保证自动填料装置的准确性，改换低浓度的NOx喷煤管，把握好煅烧时的温度和氧气的浓度等。在采用上述这些办法后，可以使NOx的浓度达到国际标准。

（三）提高窑系统废气余热利用率

窑系统废气余热利用主要是依靠生产过程中产生的余热进行发电，而提高余热发电量有以下几种途径：避免锅炉漏风；加强热风管、锅炉、蒸汽管道等的保温，降低热损；加强冷却机的操作控制，提高料层厚度，尽可能提高进锅炉的气体温度；采用窑头循环冷却的技术，可以有效提高进锅炉的气体温度；调整配料，避免熟料结大块。

（四）其他解决对策

第一，积极推广散装水泥。散装水泥比袋装水泥能够降低20%的生产成本，同时减少破袋和拆袋时造成的水泥浪费，为此我们应从如下方面来积极推广散装水泥：国家从政策、经济上降低水泥企业水泥散装的成本，提高产品的利润，从而激发水泥企业生产散装水泥的积极性；水泥企业应投入资金用来增添水泥散装设备设施；水泥企业管理层应从意识上认识到水泥散装的重要性。

第二，在水泥企业内部构建生产材料循环网络。水泥企业构建生产材料循环网络的具体做法如下：适当处理在生产中产生的固体废弃物，使其成为新的原料或辅助材料重新进入生产线；由于建厂时没有照顾到生产顺序的连贯性，导致生产资料在厂区内的运输杂乱，因此应该对生产所需产品的运输进行改进，采用合理的布局，从而实现降低生产成本的目的。

第三，采用预粉磨技术和助磨剂。①在水泥生产过程中，水泥粉磨耗电量占到了水泥生产总耗电量的70%以上，而水泥行业球磨机的粉磨效率比较低，假如先利用其他的破碎粉磨设备将入磨前的熟料进行预粉碎或预粉磨，则可以在很大程度上提高球磨机能量的利用效率，有效降低粉磨电耗和提高粉磨产量；②通常向1t水泥中约加入300～400g助磨剂，这样可以减少衬垫包球现象和过粉磨现象，提高粉体的流动性和颗粒圆度系数，还可以优化水泥颗粒级配来提高粉碎效率。

第四，加强清洁生产管理。水泥企业应注重环保制度的建立并逐步完善，把“废物最少化”这一思想贯彻到生产的所有环节，并应该经常组织企业员工学习清洁生产知识；加大对科研投入和设备的升级换代，引入相关环境技术人才；在生产运营管理方面下功夫，制定出生产定额，月底进行定额审核，超出定额量与未完成工作量都会作为考核员工奖金的一项重要指标。

三、结语

水泥生产是一个高污染高能耗的行业，它的迅猛发展给资源和环境造成了诸多问题。在保障我国国民经济可持续发展的前提下，为了实现水泥行业的绿色无污染，就必须加速实施清洁生产。