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      第二代新型干法水泥技術裝備研發標準公布

      來源:中國建筑材料聯合會 發布日期:2014-09-22

      為使第二代新型干法水泥技術裝備技術裝備創新研發目標更清晰、路徑更明確、內涵和標準更清楚,驗收和達標更有依據,從而推動與提升我國新型干法水泥產品品種、功能、質量、資源能源利用效率、能耗與排放等方面屆時達到世界領先水平,在“第二代新型干法水泥”領導小組的領導與組織下,研發領導小組辦公室在廣泛征求行業內專家意見的基礎上形成了《第二代新型干法水泥技術裝備研發標準》和《第二代新型干法水泥技術裝備驗收規程》(另發)。

      研發創新的標準必須堅持國際領先的原則,不僅現在領先,而且驗收時仍然是國際領先;必須堅持創新的原則,核心技術必須是新的創新成果而不是原有技術的集成;必須堅持衡量任何一項技術裝備的研發是否達標要與其實際產生的效能效果相一致;必須堅持對每項研發成果的獨立效果考量,對輔助或另外采取其他手段帶來的效應與效果必須將其排除;必須堅持擇優的原則,在創新的技術水平同等的前提下優先選擇“第二代新型干法水泥”領導小組明確立項的研發單位的研發技術成果,一旦他人更領先時,可以擇優選擇。在兩個以上研發單位同類技術成果同時滿足研發標準時,優先選擇留有更高空間或更有提升可能的技術成果。

      《第二代新型干法水泥技術裝備研發標準》制定的主要依據是《第二代新型干法水泥技術裝備研發方案》加以提煉并具體為研發標準的。同時相應制定了《第二代新型干法水泥技術裝備驗收規程》。在《第二代新型干法水泥技術裝備研發標準》的制定中進一步明確了有關名詞的定義和有關指標的計算方法。

      一、第二代新型干法水泥技術裝備研發標準

      1.高能效低氮預熱預分解及先進燒成技術研發攻關技術達標要求

      運用先進的高效能和低氮燃燒理論,以計算機模型和數字化模擬的科學方法,指導研究水泥窯拓展功能、提高效率,不僅能生產高標號水泥,而且在利用廢棄物替代燃料降低能耗和排放等方面全面提升資源能源利用效率,大幅度地降低各種污染物排放。

      致力創新預熱器、分解爐、噴煤管、篦冷機的節能降耗技術,提升分解爐和第四代篦冷機的能耗技術與效率;致力創新預熱器新技術,不僅挖掘現有效能,而且由5節變6節突破;研究開發新型耐火材料,提高窯體保溫效果,實現熟料燒成可比熱耗達到2680kJ/kg.cl,燒成系統電耗達到18kWh/t。致力開發更先進的旋窯、預熱器、分解爐、燃燒器、冷卻機的功能與效能,進一步提高懸浮預熱、預分解和高溫燒成過程的燃燒、傳熱效率,降低氮氧化物的產生量,研究與攻破氮氧化物在窯體內大部分先消化的功能。

      注:熟料可比綜合煤耗是指以熟料52.5MPa為基數統一修正后,并扣除余熱發電后的綜合煤耗,主要包括烘干原料、燃料和燒成熟料所消耗的燃料。熟料燒成可比熱耗是指在72h考核期內生產1kg熟料消耗的燃料燃燒熱平均值,按熟料形成熱修正到1735kJ/kg.cl415kcal/kg.cl)及海拔高度統一修正后所得的熱耗。

      2.高效節能料床粉磨技術攻關達標要求

      在料床粉磨已顯現出更高的能效和產能效率的基礎上,通過料床擠壓粉碎的計算機仿真模型、高效料床破碎理論研究,提升水泥立磨終粉磨優化技術和提升水泥輥壓機終粉磨優化技術,進一步提升無球化料床粉磨技術的效能效率,開發與完善適用不同原料、燃料和熟料配比的新型磨盤-磨輥水泥輥磨,提高運行可靠性和不同粉體性能的可控性,特別要滿足混凝土對水泥的級配、粒徑、粒型和需水性等要求,實現系統產量180t/h,水泥粉磨可比綜合電耗達到27kWh/t以下。

      注:(1)此處產量指PO42.5水泥按國家標準的各齡期強度、性能和最大混合材的摻入量。(2)系統產量:以5000t/d熟料生產線為基準,以兩套水泥粉磨系統配置推算單套系統產量。Q=5000÷0.75÷0.8÷24÷2=174t/h),取180t/h。(3)水泥粉磨綜合電耗:包括從配料庫底到水泥成品入庫為止(包含輸送,但不含氣力輸送),不包含用于烘干熱耗折算的電耗。(4)由于水泥強度和熟料摻入量都已經修正,因此此處水泥細度可以不作為指標。

      3.提升水泥窯廢棄物安全無害化處置功能和替代燃料技術攻關達標要求

      主要是根據新型干法水泥窯的特點,重點研究開發協同處置工業廢棄物、城市垃圾、污泥的功能與利用技術,在保證水泥正常生產和穩定產品質量的前提下,研究開發廢棄物的安全無害化處置和替代燃料利用技術與裝備,在提高不同質的原料、不同的燃料的均化和配置技術的同時,提高替代燃料利用率。使新型干法水泥生產線協同處置生活垃圾的技術與裝備,水泥窯協同處置大宗城市廢棄物及危險廢棄物的技術與裝備,水泥窯協同處置污泥的技術與裝備,水泥窯協同處置垃圾用耐火材料的設計與制備技術全面提升,使水泥窯爐具備環保功能。在環境條件許可和需要的情況下,實現利用廢棄物、城市垃圾、替代燃料達到40%,節省噸熟料煤耗在現在720kcal/kg.cl(按每公斤標煤熱值7000kcal計算)的基礎上,再降低30%~40%,同時實現二英/呋喃類排放小于0.1ngTEQ/m3,汞排放小于0.05mg/m3TOC排放小于10mg/m3,氮氧化物排放小于200mg/m3,二氧化硫排放小于50mg/m3,粉塵排放小于20mg/m3

      注:利用水泥窯協同處置廢棄物及資源利用過程中,廢棄物進入水泥窯系統,替代了部分水泥常規原料和燃料,因此水泥窯系統在接納廢棄物后,需要關注更多的是排放技術指標,以減少對環境和人類健康的影響,真正做到無害化及資源友好利用。通過對國內外水泥行業污染物排放數據的統計分析,以及現行排放標準的比較,確定了廢棄物安全無害化處置和資源化利用技術指標要求。其中,常規污染物排放指標將比國內現行排放指標嚴格,考慮到水泥窯協同處置廢棄物,承擔資源再利用、環境保護的社會職能,一些特殊污染物排放限值依然參考國內現行標準和歐盟最新工業排放標準。

      4.研究與提升原料、燃料均化配置技術攻關達標要求

      主要是研究與提升不同原料、不同燃料的均化配置技術,使不同質的原料、燃料都有科學的配方和合理使用的規則,做到物盡其用,把其作為促進提高產品質量、降低能耗、物耗、減少排放、充分擴大資源利用成功的重要支撐。實現石灰石出堆場CaO標準偏差≤1%或均化系數≥6,生料出均化庫CaO標準偏差≤0.20%或均化系數≥5,煤預均化出堆場煤低位熱值標準偏差不高于630kJ/kg或均化系數≥4

      注:為穩定水泥窯的正常熱工操作制度,提高熟料質量,增加產量,保證窯系統的長期安全運行,水泥生產對入窯生料成分的均勻性提出了嚴格的要求。通過對國內外水泥行業對物料均勻性的評價體系,以及常見的總包工程性能測試方法的歸納總結,確定了二代水泥原、燃料均化配置指標要求。

      1)原料預均化與儲存主要由最初的多庫搭配與多點下料,發展為長形與圓形預均化堆場。當企業規模較大,原燃料設置預均化設施的一般條件。

      2)當需要采用預均化堆場時共有兩種方式可供選擇。兩種形式的預均化堆場的比較。

      3)入窯生料的均化分間歇式空氣均化庫和連續式均化庫。兩者性能指標對。

      5.攻克窯體氮氧化物消化和提升窯尾脫硝的技術攻關達標要求

      在優化原料、燃料配制和效能的前提下,研究與攻克窯體自身消化氮氧化物的功能,改變與改進氮氧化物處置方式,實現NOx由單一從窯尾排出轉向由窯體內自身消化大部分之后再由窯尾排放,使二次燃燒脫硝技術控制在132ppm(不噴氨),達到不帶煙氣脫硝NOx排放水平低于400mg/Nm3。提升處置氮氧化物還原催化技術,降低氮氧化物排放濃度,使帶煙氣脫硝NOx排放水平達到歐洲先進水平250mg/Nm3,并爭取在采用更先進脫硝技術和開發可重復使用的高性能催化劑,使NOx排放水平達到200mg/Nm3

      6.數字化智能型控制與管理技術攻關達標要求

      通過運用模糊邏輯、神經網絡理論和模型預測控制技術,將現代智能化控制與現代管理的原理融入水泥生產全過程,全面提升自動化生產控制和管理水平。主要開發水泥生產能效監測控制技術,智能化運行控制技術,數字化計量分析管理技術,將智能型工藝控制技術運用于現代工藝流程、物料燃料配置與消耗檢測、產品質量檢測、物流和經營成本計量等實行全方位的系統智能化管理,整體提升生產過程和管理的控制,提高運營效率與效益。將世界水泥行業一流的智能技術融入中國水泥工藝流程和生產管理全過程,實現過程控制參數采集率達到100%,能源管理系統投入率100%,系統最優參數運轉率大于98%,熟料產量增加3%,燃料消耗減少3%,勞動生產率提高1.5~2倍,5000t/d生產線定員達到60~80人,生產線管理費用成本下降30%

      注:熟料產量增加3%,燃料消耗減少3%,勞動生產率提高1.5~2倍是指在現有的先進水平的基礎上通過信息化方式產生效果。認定時需通過專業的能源管理機構檢測并出具報告。

      7.新型低碳高標號、多品種水泥熟料生產技術攻關達標要求

      拓展與提升水泥窯生產高標號和多品種水泥的功能,在需要的前提下能夠生產硅酸鹽水泥70~80MPa,硫鋁酸鹽水泥70~80MPa的高標號水泥,并且能夠能動地調劑生產各種特種水泥的功能,特別要在開發低溫燒成的、以硅酸鹽礦相、硫鋁酸鹽礦相為主的新型低碳高標號水泥熟料礦物,并充分利用各種工業廢渣、低品位礦物尾渣生產出中國特色的低碳高標號和多品種的高質量水泥。包括新型低鈣水泥熟料的研究及工業化應用,新型靜態水泥熟料煅燒技術的開發,低能耗環境友好型水泥熟料燒成系統,高水化活性貝利特水泥的研究與生產。實現貝利特硫鋁酸鹽體系低碳熟料CO2排放量噸熟料小于0.64噸,原料中工業廢渣使用比率>30%;高貝利特體系低碳熟料可比CO2排放量在現在普通熟料0.9/CO2排放量的基礎上再降低10%;可比熟料綜合煤耗在現在普通熟料720kcal/kg.cl(折合103公斤標煤/噸熟料)的基礎上再降低10%

      8.高性能高效率濾膜袋收塵技術攻關達標要求

      研究開發高性能高效率的濾膜材料,提高質量與性能,優化提升薄膜袋收塵和提高創新電收塵技術與裝備,提升高分子復合高性能濾料制備關鍵技術,推廣玄武巖纖維濾料制備關鍵技術與示范應用,低阻、高效大型袋式除塵器捕集PM2.5超細粉塵和二英技術,全面優化提升袋收塵和電收塵技術,重點以解決PM2.5的顆粒物排放為目標,配置嚴格有序的操作規程,增加收塵設施配置,實現水泥工業粉塵有組織零排放,收塵每立方米控制在20毫克以內。

      9.第二代新型干法水泥技術經濟指標達標要求

      ★第二代新型干法水泥技術經濟指標全面達到:

      1)熟料燒成可比熱耗<2680kJ/kg.cl640kcal/kg.cl);

      2)可比水泥綜合電耗<75kWh/tPO42.5);

      3)替代燃料率>40%

      4)新型熟料水泥可比CO2排放量降低25%以上;

      5)主要生產設備粉塵排放量<20mg/Nm3

      6)勞動生產率提高1.5~2倍;

      7)生產線定員5000t/d生產線60~80人;

      8)可比管理成本降低30%

      9)可比生產成本降低15%20%

      三、技術裝備研發驗收和成果評價規則

      (一)技術裝備研發驗收

      1.驗收依據

      由“第二代新型干法水泥”領導小組負責“第二代新型干法水泥”項目研發驗收工作。驗收以研發的標準和項目合同任務書確定的任務與指標作為考核的依據;項目驗收應在規定執行期結束后半年內完成。

      2.驗收程序

      對聯合會組織立項并按計劃完成的“第二代新型干法水泥”研發項目,項目單位應在合同規定執行期限內向“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室提出書面驗收申請,“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室在接到申請后一個月內組織預驗收,在預驗收通過后,三個月內由領導小組組織正式驗收。

      對聯合會組織立項的項目因故不能按期完成的,承擔單位應提前三個月向“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室申請延期,經批準后按新方案與時間執行。

      對聯合會組織立項的項目如中途需要終止的,由項目承擔單位提交書面報告。并由“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室組織相關人員赴現場對項目執行情況進行評估,根據評估情況,就項目是否正常實施、是否需要調整或撤銷向“第二代新型干法水泥”領導小組提交報告,經批準后執行。

      3.項目驗收需具備的資料

      “第二代新型干法水泥”項目驗收一般需提交項目驗收申請表、項目研發總體工作報告、關鍵技術研發創新報告、示范工程或實際應用成果報告、經濟效益對比分析報告、研發投入與財務收支執行報告及有關必要的附件。所有驗收材料一式三份加蓋承擔單位公章后報送中國建筑材料聯合會“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室。

      4.技術裝備研發成果驗收分類方式

      技術裝備研發成果驗收方式采取會議和實地現場驗收相結合的兩種驗收方式。對第二代新型干法水泥的分解爐、篦冷機、預熱器、噴煤管、輥磨等主要技術裝備類項目研發成果采取現場驗收方式;對玄武巖纖維濾料、新型耐火材料、高性能催化劑、碳化硅陶瓷內筒等新材料驗收一般采取會議驗收的方式進行,必要時也可以組織有關專家赴現場考察。對第二代中國的原片微缺陷、原料優化技術、熔窯優化技術、錫槽結構優化及功能提升技術采取現場驗收的方式;增加品種、改善功能、節能減排和相關技術采取會議審查資料的方式進行。對“第二代新型干法水泥”智能優化控制系統以及成效實地演示采取現場驗收評估的方式。對低碳水泥制備技術與成果、“第二代新型干法水泥”示范線建設采取現場驗收的方式。

      (二)技術裝備研發成果評價與鑒定

      “第二代新型干法水泥”技術裝備研發成果評價鑒定原則上在預驗收的基礎上開展。對項目預驗收中初步確定達到“第二代新型干法水泥”技術要求的成果,可以進行成果評價鑒定。對于沒有列入研發計劃的但與“第二代新型干法水泥”技術有關的研發成果,在達到“第二代新型干法水泥”標準或超出時,也可以申請成果評價鑒定。成果評價鑒定原則上采用材料審查、現場考核測試和同行專家會議鑒定的方式進行。成果評價鑒定工作步驟如下:

      1.申請驗收材料的受理和審查的內容

      由“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室負責受理“第二代新型干法水泥”技術裝備研發技術成果評價鑒定申請材料。“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室在收到申請之日起20個工作日內完成初步審查工作。初步審查內容包括:

      1)資料審查。“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室對評價鑒定材料按照鑒定內容的要求進行審查,確認提交的文件是否符合要求;

      2)專家初審。對符合資料審查要求的項目,“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室組織專家分別對評價鑒定材料進行技術審查。主要審查研發的技術和裝備是否符合《第二代新型干法水泥技術裝備研發標準》,在材料具備并達到要求的前提下,組織專家赴現場進行預驗收,并對技術裝備達標作出初步評價,向領導小組提交預審報告。

      2.評價鑒定材料預審和預驗收通過后,由“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室推薦“第二代新型干法水泥”領導小組和工作小組成員在內的15名行業專家組成技術裝備研發成果評價鑒定委員會(委員會中除技術專家以外,還應有相關的管理專家和經濟專家),對研發成果進行評價鑒定。

      3.評價鑒定結果形成后由“第二代新型干法水泥”領導小組在有關建材報刊或網站等媒體上予以公示。公示后兩星期內如未收到異議,由中國建筑材料聯合會正式認定研發成果。

      四、技術推廣和應用

      1.通過中國建筑材料聯合會認定的“第二代新型干法水泥”技術裝備,根據不同的技術類型由聯合會統一頒發科技成果鑒定證書,對“第二代新型干法水泥”技術示范工程統一頒發示范工程標牌。

      2.通過中國建筑材料聯合會認定的“第二代新型干法水泥”技術裝備,由聯合會通過編制“第二代新型干法水泥”技術推廣目錄、召開成果發布會、進行媒體宣傳等方式向行業內推廣。

      3.中國建筑材料聯合會向國家有關部門推薦“第二代新型干法水泥”技術成果,納入國家重大專項計劃,重點推廣技術和產品目錄,加快成果向生產力轉化。

      五、知識產權

      通過中國建筑材料聯合會認定的“第二代新型干法水泥”技術裝備知識產權原則上由研發單位所有。在推廣過程中由中國建筑材料聯合會根據行業需求,按市場機制建立知識產權共享模式。

      六、研發標準實施

      本研發標準由“第二代新型干法水泥”研發領導小組發布,“第二代新型干法水泥”領導小組辦公室對具體問題負責解釋。

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