中國新型干法水泥技術是怎樣煉成的?
上世紀80年代水泥技術人員設計繪圖
新中國成立后,百業待興,舉國上下都急需水泥。中央建材主管部門從1953年開始創建各類專業單位,包括現在中國建材集團旗下的天津水泥工業設計研究院(以下簡稱天津院)、南京水泥工業設計研究院(以下簡稱南京院)、合肥水泥研究設計院(以下簡稱合肥院)、成都建材設計院(以下簡稱成都院)等院所前身。20世紀70年代,這些研究設計院已經成為新中國水泥工業自主發展的基本力量。
新型干法水泥工業技術發展的攻堅力量
新型干法水泥技術國產化的探索者
20世紀70年代初期,中國水泥工業提出水泥熟料燒成系統預分解技術的設想,與當時日本等國在提出時間上相差無幾。1972年,合肥院在山西太原水泥廠二號窯開展了預分解窯單元試驗,初步掌握了預分解窯的原理和工業試驗數據。1975年,天津院圍繞國產化日產2000噸新型干法生產線的關鍵技術和設備大型化課題開展了系統性的科研攻關,并于1978年基本完成了裝備設計工作。1983年,合肥院完成了我國第一臺燒煤窯外分解窯(邳縣型窯)的研制并通過國家驗收,成果榮獲國家科技進步二等獎和國家科技攻關獎。
邳縣窯外分解爐
80年代初期,國家建材局決定在江西萬年的江西水泥廠建設我國第一條國產化日產2000噸新型干法水泥生產線,天津院承擔了全部的裝備成套和工程設計工作。之后,天津院在國家建材局領導下,組織了日產2000噸大型預分解窯的國產化“一條龍”攻關和16項單機技術引進及日產4000噸級生產線的攻關工作。
1993年,由天津院負責設計的“中國第一線”雙陽水泥廠順利投產,各項技術經濟指標達到國際先進水平。1995年,國務院發展中心認定天津院為“全國首家設計新型干法水泥生產線的設計研究院”,并收入《中華之最榮譽大典》(1949—1995)。
與此同時,國家也十分重視水泥生產關鍵裝備的國產化工作。1984年,天津院成立“立磨攻關小組”,將江蘇吳縣水泥廠國外煤磨改成生料磨投入運行,隨后新開發的2.5m立磨在河南新鄉水泥廠投入運行。1985年,天津院建立輥壓機實驗室開展工業實驗研究,并成功開發出兩臺輥壓機,在湖南望城水泥廠和東江水泥廠投入運行。
世界上產量最大市場占有率最高的輥壓機
合肥院也積極承擔了“輥壓機”和“立式磨”的科技攻關項目,在引進消化吸收的基礎上,通過大量創新,形成了具有自主知識產權和中國特色的“大型輥壓機”和“大型立式磨”技術和產品,2011年,這兩項技術聯合榮獲國家科技進步獎二等獎。其中輥壓機產品在2007年獲得國家質量監督檢驗檢疫總局頒發的“中國名牌產品”稱號。同時,天津院的篦冷機、立磨、輥壓機等產品在創新研發的基礎上也取得了突破性進展,2012年,第四代行進式冷機產品獲中國建筑材料聯合會科技進步類一等獎;2013年,國內用于水泥生料粉磨的最大規格輥壓機投入運行;2014年,鋼渣用立式輥磨機獲國家科學技術部頒發的國家重點新產品。2017年,合肥院輥壓機生產企業獲得國家工信部確定的制造業單項冠軍示范企業(第一批);同年,天津院立磨生產企業獲得國家工信部確定的制造業單項冠軍示范企業(第二批)。
新型干法水泥技術國產化、低投資的開拓者
進入90年代,國內的日產2000噸級生產線基本上都達到了產品高質量和運行穩定的目標,但由于對外國設備的依賴等原因,投資成本居高不下。在國家建材局的主持下,各大院所都投入到“優化設計、國產化、低投資”的研究和技術創新活動中,連續開發出日產300~4000噸級新型干法生產示范線設計方案,基建投資從800~1000元/噸大幅度降低至300~400元/噸。
1995年,成都院設計的云南紅塔滇西水泥日產1000噸生產線被國家建材局列為達標達產示范線。2002年,由南京院開發設計并成套供貨的國內第一條全部采用國產化主機設備的銅陵海螺日產5000噸熟料示范線順利建成投產。同年12月,南京院承接的寧國水泥廠日產5000噸熟料生產線10個月就一次投料成功,在當時同類型生產線中工期最短、投資最省、質量最優。
2003年,天津院完成的“新型干法水泥生產關鍵技術與裝備開發及工程化應用”項目獲國家科技進步二等獎。2005年,南京院完成的“水泥窯預熱、預分解系統集成優化和工程應用”項目獲國家科技進步二等獎。2007年,由天津院和合肥院共同完成的“新型干法水泥生產線重大配套裝備研制和工程化應用”項目獲國家科技進步二等獎。
新型干法水泥技術綠色發展的引領者
20世紀90年代初,天津院在太原水泥廠3號窯技改中應用低揮發分(12%以下)煤獲得成功;1997年,南京院設計的國內首條采用無煙煤作燃料的引進日產2000噸熟料生產線在福建三德水泥公司成功投產,創造了可觀的經濟效益和社會效益。
20世紀90年代中期,天津院成功設計海螺集團寧國水泥廠純低溫余熱電站工程后,各大研究院所開發出適用于日產700~5000噸規模的預分解生產線純低溫余熱發電的主要設備,并得到普遍推廣和應用。
進入2000年,國家大力倡導環保理念,各大院所以廢棄物資源綜合利用積極加入環保大軍。2004年,成都建材院設計的首條壓濾法全電石渣制水泥日產780噸水泥生產線在宜賓天原集團建成投產;同年8月,年處理電石渣9萬噸的“濕磨干燒”新型干法水泥生產線在云南云維水泥廠建成投產;2005年6月,采用全電石渣制水泥技術的日產1300噸宜賓天原二期項目順利建成投產。2005年8月,合肥院設計的山東淄博日產1200噸高摻電石渣生產線順利投產達標。
自上世紀90年代末期開始,以天津院為首的科研院所開始探索水泥窯協同處置技術。1995年,天津院設計的國內首個水泥窯協同處置廢棄物項目北京水泥廠年處理10萬噸城市工業廢棄物水泥生產線投入運行。2009年,天津院設計的國內首個水泥窯協同處置污泥項目廣州越堡水泥公司日處理500噸污泥水泥生產線投入運行。2013年,南京院溧陽利用水泥窯無害化處置450t/d城市生活垃圾示范線項目建成投運。2016年,由成都院采用完全自主知識產權的水泥窯協同處置核心技術裝備SPF預燃爐在武安新峰項目投入示范運行。
中國水泥技術“走出去”的中堅力量
90年代,天津院在國家部委的組織下開始探索“走出去”。1996年5月,由天津院負責設計和生產調試的馬來西亞沙撈越水泥熟料廠成功點火,這是我國向國外出口的第一座日產2000噸現代化水泥熟料廠。隨后,天津院在文萊設計供貨的AWT粉磨站項目投入運行。
2001年,合肥院通過承接巴基斯坦Lucky公司“油改煤”項目進入該國市場。2002年,中材國際開始了第一個由中國企業承建的境外水泥EPC項目——多米尼加DOMICEM水泥廠。
多米尼加DOMICEM水泥廠
2005年,南京院完成中國水泥行業在海外第一個日產5000噸水泥工程總承包項目、第一條主要采用SINOMA裝備、由中國人設計(天津院負責設計并提供部分主機設備)并擔任工程總承包商且采用中國標準進行驗收的水泥工程項目——越南福山日產5000噸項目(榮獲境外工程魯班獎)。
南京院總包的沙特SCC2條日產萬噸水泥項目
2008年,南京院與尼日利亞Dangote集團在北京釣魚臺國賓館簽訂了7條日產6000噸新型干法水泥生產線總承包合同,以18億美元的合同總額創世界水泥工業投資額之最。
成都院總包的埃及GOE6條日產6000噸水泥項目
2018年,成都院總包竣工的埃及GOEBeniSuef6條日產6000噸項目樹立了“中國速度、中國技術、中國制造、中國標準、中國質量”的典范,入選中國國家博物館“偉大的變革——慶祝改革開放40周年大型展覽”。
合肥院總包的印度尼西亞日產5000噸水泥項目
到2018年年底,中國建材集團已完成和正在建設的國外水泥生產線240多條,項目遍布歐洲、美洲、亞洲、非洲等近80個國家和地區,國際市場份額連續十一年居全球首位,被國務院國資委譽為“中央企業‘走出去’典范”。
中國水泥行業高質量發展的骨干力量
當今世界,以數字化、網絡化、智能化為特征的信息化浪潮蓬勃興起。2009年,天津院將BIM三維設計應用于越南同林項目;2011年,曲陽金隅水泥廠三維模型設計榮獲中國勘察設計協會BIM大賽一等獎;2012年,三維膠帶機設計軟件榮獲第七次建材行業優秀工程勘察設計計算機軟件一等獎;2017年,天津院BIM管理系統正式上線;2018年,長興南方VR信息化展示平臺正式投入運營,標志著水泥工業進入了全新的數字化、智能化時代。
南京院在全流程智能控制、BIM及數字化工廠、三維數字化遠程運維服務平臺等方面開展了相關的研發工作,擁有了具有自主知識產權和專利的軟硬件產品,目前已在多個項目實現應用。
2019年,合肥院沙特北方地區白水泥生產線BIM設計獲全國第十屆“創新杯”建筑信息模型(BIM)應用大賽工業建筑類BIM應用第一名。
未來,中國建材集團工程板塊企業將向客戶提供無人值守的數字化、智能化工廠,以系統解決方案和集成創新實現產品全過程的數字化管理,全面實現管理與業務的信息化。
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