2015年德國水泥工廠協(xié)會（VDZ）年會

2015年9月22～23日，德國水泥和混凝土工業(yè)400余名專家出席了德國水泥工廠協(xié)會（VDZ）組織的年會。約20余名代表在會上進行了發(fā)言，從工業(yè)和科學(xué)方面論述了有關(guān)的研究課題和技術(shù)發(fā)展以及水泥工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)考慮的政策和經(jīng)濟問題。

2015年12月國際水泥雜志對會議作了介紹，現(xiàn)將有關(guān)水泥和混凝土技術(shù)發(fā)展的文章簡介如下，從中可看出德國水泥工業(yè)關(guān)注的發(fā)展趨勢。

1 水泥技術(shù)

（1）《水泥工業(yè)高效粉磨技術(shù)、挑戰(zhàn)和潛在勢頭》一文中，作者首先提出水泥粉磨技術(shù)的潛在勢頭和未來需求；強調(diào)粉磨裝置必須靈活高效；現(xiàn)代化的磨機必須具備運行成本低、能耗低、能生產(chǎn)高細水泥產(chǎn)品的特點，且能在生產(chǎn)過程中快速轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)不同性能和不同標準的產(chǎn)品，生產(chǎn)的水泥產(chǎn)品范圍廣。

文章介紹了目前廣泛用于水泥粉磨的球磨、輥磨、輥壓機、筒輥磨等粉磨系統(tǒng)的粉磨原理、能源需求及特殊性能。

文中談到目前正在研究的干法攪拌棒式球磨（The dry stirrer ball mill）可能是今后技術(shù)裝置發(fā)展的趨勢。

（2）《能效和廢熱利用、現(xiàn)代冷卻機技術(shù)發(fā)展的方式》一文中，介紹了IKN公司對采用不同空氣熱風(fēng)抽取方式的篦冷機的能效進行了調(diào)研。這些方式包括冷卻機是否為機身中部排風(fēng)、抽取的熱風(fēng)是否循環(huán)使用等。冷卻機需要做到熱回收率高、熟料得以冷卻、生產(chǎn)過程中動力消耗低且能效高。冷卻機的熱回收效率與生產(chǎn)過程中的各種因素有關(guān)。因此在工藝裝備設(shè)計時必須重視系統(tǒng)和漏風(fēng)、輸送空氣數(shù)量和一次風(fēng)等主要影響措施，同時注重直接和間接的熱利用以及旁路返回和循環(huán)用風(fēng)等二次措施。

分析結(jié)果表明：采用現(xiàn)代制造技術(shù)制造的冷卻機已十分精細，且控制十分有效，但未來仍有發(fā)展空間。

（3）《有效的SNCR技術(shù)減少NOX排放》一文中，敘述了職能部門對采用SRCR和SCR技術(shù)減少NOX排放所進行的評估。認為現(xiàn)使用的SCR技術(shù)能將原燃料產(chǎn)生的NH3排放值降得更低，因而不再需要制定水泥工業(yè)免責(zé)條款。優(yōu)化的SNCR技術(shù)被稱為高效的SNCR技術(shù)，通過在線計算與智能控制策略對不同管道高度的不同部位，噴槍噴射的還原劑噴射量進行單獨控制，可將NOX排放值大幅降低。五個實例表明，采用高效SNCR技術(shù)，在有利的狀況下，NOX排放值能夠達到200mg/m3。按照VDZ制定的方式計算，在臨界條件下直接操作，考慮到投資和操作費用，SCR和SNCR技術(shù)相比（歐元/噸熟料），SCR的費用高于SNCR2.56倍。

（4）《水泥工業(yè)回轉(zhuǎn)窯的燃燒工況》一文中，對燃燒工況尤其是二次燃料的燃燒工況進行了評估。評估燃點和燃燒特性、二次燃料的性能和顆粒尺寸分布及其性能以及燃燒空氣進入方式，確定空氣分級系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)用來選擇和設(shè)計最佳燃燒裝置，如主燃燒器、分解爐用粗顆粒二次燃料等。

PREPOL階梯燃燒器設(shè)置在分解爐上游，可明顯延長二次燃料燃燒的停留時間。主燃燒器可根據(jù)燃料性能和熟料質(zhì)量需求調(diào)節(jié)火焰形狀。NOX的形成受大量變化的因素影響，而分解爐內(nèi)階梯燃燒將減少NOX的排放。

文章對燃燒條件、燃料和排放之間的變化關(guān)系的重要性進行了介紹。燃燒制度是在最佳的燃燒和排放狀況下建立的，需進行整體考慮才能適應(yīng)燃料和排放的需求。

（5）《奧地利使用二次原料》一文中，提出奧地利水泥工業(yè)將礦渣、型砂、粉煤灰、鐵屑等作為二次原料，現(xiàn)已占原料總量的14%。文章重點介紹了使用含六氯苯、六氯丁二稀、汞、砷等有害物的石灰碳化物和一些化學(xué)有害物作為水泥原料，生產(chǎn)中會出現(xiàn)一些事故。當被告知情況后，奧地利水泥工業(yè)即與德國水泥工業(yè)協(xié)會合作，由奧地利出資，德國水泥有關(guān)研究單位進行有害物作水泥原料的研究，找出使用此類廢料作為水泥工業(yè)原料的合理應(yīng)用方式，目前研究項目已完成，待奧地利有關(guān)部門審定后，即在德國公開。

（6）《粉磨高爐礦渣的輥磨》一文中，談及德國某鋼鐵廠煉鐵時生產(chǎn)高爐礦渣，而距該廠140km的水泥廠生產(chǎn)CEM I型水泥。水泥廠決定興建一臺LM46.2+2輥磨以生產(chǎn)礦渣粉，然后與水泥一起混合生產(chǎn)混合水泥。該磨投入生產(chǎn)后，初期因裝備故障，停機時間較長，后經(jīng)少量修改后正常生產(chǎn)?，F(xiàn)水泥廠將粉磨后的細礦渣粉和水泥混合，生產(chǎn)強度為32.5和52.5的CEMⅢ/A型水泥和強度為42.5的CEMⅢ/B型水泥。這些水泥的和易性和球磨水泥相當。高爐礦渣粉磨至500cm2/g，動力消耗僅為球磨的60%，為此節(jié)約了大量原料和電力。

（7）《水泥廠含氧燃料技術(shù)》一文中，提到水泥工業(yè)面臨的政策目標是減少CO2排放，為此歐洲水泥研究院開展CO2減排技術(shù)的研究。而后燃燒技術(shù)使用空氣用于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒，然后從煙氣中將CO2分離。含氧燃燒技術(shù)是將空氣分解成其組成成分和只用于燃燒的氧氣。燃燒所得的純度更高的CO2，適用于下游環(huán)節(jié)的開發(fā)。純的CO2深受入窯內(nèi)過?？諝獾挠绊?，因而必須減少漏風(fēng)。

按政策目標要求，至2050年，59%的德國水泥工廠應(yīng)安裝后燃燒裝置。項目的下一個目標是安裝一個試驗裝置，以減少推廣應(yīng)用時技術(shù)經(jīng)濟的不確定性。目前存在的問題是設(shè)置的試驗裝置必須靠近制氧工廠，很難找到合適的位置。到目前為止，還沒有資金投入。此外，CO2儲存和再次使用，在法律上還有一些困難，尚未得到公眾接受，也是難于推廣應(yīng)用的原因。

上述燃燒、分離所產(chǎn)生的純度較高的CO2和H2反應(yīng)能生成甲烷，在化工行業(yè)可取代天然氣作原料。

后燃燒試驗裝置費用估計，改造約2.1～3.0億歐元，新裝置約3.3～4.7億歐元。若引入含氧燃料技術(shù)，將使現(xiàn)有水泥生產(chǎn)費用增加40%～110%。

2 混凝土技術(shù)

2.1 代用膠凝劑策略綜合評述

報告包括鈣鐵石（Celite）、硫鋁酸鈣、貝利特以及硅灰石結(jié)合劑（solidia）等水泥。所有新的結(jié)合劑策略的目標是減少單位CO2的排放。同時，原料必須是可獲得的，生產(chǎn)必須具有成本效益，水泥生產(chǎn)必須容易可行。新的結(jié)合劑牢固且經(jīng)久耐用。

才利特（鈣鐵石）水泥通過二級工藝，經(jīng)高壓蒸鍋和活性磨生產(chǎn)出水泥，可節(jié)省能量和CO2排放量約50%。

貝利特水泥（貝利特-硫鋁酸鈣-ternesite），是以上述礦物作為基本相，由于煅燒溫度降低，CO2大約可節(jié)省30%。

硫鋁酸鈣水泥作為特殊水泥已使用多年。Solidia氣硬性水泥主要由低石灰含量的假灰硅鈣石（CaO·SiO2）和硅鈣石（3CaO·2SiO2）組成，其熟料中含有42%～48%的石灰（CaO），每噸熟料生產(chǎn)所排放的CO2為570kg，較P·C水泥低240kg。此外，需在CO2氣體內(nèi)養(yǎng)護，消納300kgCO2，因而單位CO2排放較普通硅酸鹽水泥低約70%。

從現(xiàn)在的角度來看，所敘述的膠結(jié)劑策略仍然不能替代任何普通水泥熟料，往往是地區(qū)重要的合適產(chǎn)品。因此，就整體而論，企望未來更多品種的膠凝劑用于建筑結(jié)構(gòu)上。

2.2 瑞士的混凝土標準和結(jié)構(gòu)需要

2.3 確定混凝土內(nèi)水泥含量

2.4 混凝土施工監(jiān)管

2.5 創(chuàng)新的高性能混凝土的應(yīng)用

上述部分文章將要在Z.K.G、CI等雜志上發(fā)表。

陳友德編譯自

No.6/2015 Cement International