琉水：從高污染到高效能

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水泥生產(chǎn)作業(yè)過程是一個(gè)超細(xì)粉磨作業(yè)和超高溫化學(xué)反應(yīng)作業(yè)的綜合作業(yè)過程，總體耗能多，易形成環(huán)境污染，通常有“高耗能、高排放、高污染”之說。而始建于1939年，隸屬于北京金隅集團(tuán)的北京市琉璃河水泥有限公司（簡(jiǎn)稱琉水公司），作為國家一類建材企業(yè)，近年來大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，走理性、健康、可持續(xù)發(fā)展的道路。目前琉水已通過的認(rèn)證體系中，除了ISO9001 質(zhì)量體系認(rèn)證、ISO10012 計(jì)量檢測(cè)體系認(rèn)證之外，還有三項(xiàng)重量級(jí)標(biāo)準(zhǔn)職業(yè)健康安全體系認(rèn)證、環(huán)境管理體系認(rèn)證、能源管理體系認(rèn)證，還曾被評(píng)為北京市首批“綠色建材產(chǎn)品”。

DCS自動(dòng)化控制

作為現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)普遍應(yīng)用的操作控制系統(tǒng)，琉水公司憑借DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在中控室內(nèi)對(duì)生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，這對(duì)于提高自動(dòng)化水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是強(qiáng)有力的保證。為此，琉水公司在3#、4#水泥磨生產(chǎn)線工程中采用了以現(xiàn)場(chǎng)總線為DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行集中管理、分散控制。從原料進(jìn)廠至水泥入庫，實(shí)現(xiàn)了在操作站間相互備份，完成數(shù)據(jù)、圖形、狀態(tài)的顯示；歷史數(shù)據(jù)的存檔，故障聲響報(bào)警，故障記錄打印，故障狀態(tài)顯示，定時(shí)報(bào)表打??；實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整回路參數(shù)，優(yōu)化控制參數(shù)等過程控制功能。而從熟料出庫、水泥配料、水泥粉磨至水泥入庫的生產(chǎn)過程，通過控制站及其遠(yuǎn)程IO站監(jiān)控可以完成數(shù)據(jù)采集、過程控制、設(shè)備監(jiān)控和系統(tǒng)的測(cè)試和診斷。

據(jù)介紹，DCS自動(dòng)化控制系統(tǒng)將過程控制站及其遠(yuǎn)程IO相連接，將過程控制站與操作站、工程師站等相連接，以達(dá)到集散控制系統(tǒng)的分散控制站對(duì)過程對(duì)象的控制，集中監(jiān)視和操作管理站對(duì)綜合信息全面管理的目的。通過對(duì)水泥生產(chǎn)過程集中監(jiān)視、將整個(gè)生產(chǎn)過程的參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行情況全面迅速的反映出來，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝需要，對(duì)生產(chǎn)線上的所有設(shè)備進(jìn)行連鎖控制，對(duì)各種重要的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低耗。

垃圾資源化

垃圾資源處理，是琉水公司近年來取得轉(zhuǎn)型收益的主要業(yè)務(wù)之一。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生活、工業(yè)和電子等垃圾的增長(zhǎng)速度加快，數(shù)量也日益增多。垃圾焚燒發(fā)電廠煙氣凈化系統(tǒng)收集而得的殘余物飛灰，因含苯并芘、苯并蒽、二鍔英等有機(jī)污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等痕量重金屬，雖被歸為危險(xiǎn)廢棄物，但其總量約為生活垃圾處理量的3%～4%。如何處理各類垃圾也成為了困擾各級(jí)政府多年的難題，如何通過各方面技術(shù)的引入，強(qiáng)化工藝控制和管理，最大化地提高能源的使用效率，同時(shí)也降低企業(yè)耗能成本，也是業(yè)內(nèi)所面臨的一大課題。傳統(tǒng)用填埋的方式解決垃圾問題，囿于填埋場(chǎng)有限也無濟(jì)于事，正確的方法只有讓垃圾資源化，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

在垃圾資源處理上，琉水公司已建設(shè)了一條利用水泥窯共處置垃圾焚燒飛灰工業(yè)化示范線，將飛灰處置與水泥生產(chǎn)有機(jī)的結(jié)合起來，完成了垃圾飛灰預(yù)處理中試線的投產(chǎn)運(yùn)行和垃圾飛灰煅燒水泥技術(shù)的中試研究。既能實(shí)現(xiàn)廢物的無害化處置，又把飛灰處置清潔生產(chǎn)和資源利用融為一體，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。飛灰工業(yè)化處置示范線于2012年竣工投產(chǎn)，標(biāo)志著琉水與首都城市功能接軌、轉(zhuǎn)型成功。

在琉水的垃圾焚燒飛灰處理的生產(chǎn)工藝上，主要包括水洗飛灰、污水處理、水泥窯共處置等三大部分。飛灰經(jīng)洗滌、烘干后，除去了大量的氯離子及鉀鈉離子，預(yù)處理后的飛灰，利用氣力輸送設(shè)備直接輸送到窯尾1000℃高溫段（窯尾煙氣室），進(jìn)入水泥窯煅燒。在共處置過程中二鍔英被完全分解，而重金屬被有效固定在水泥熟料晶格中，實(shí)現(xiàn)了垃圾焚燒飛灰的無害化與資源化處置。飛灰處理過程中，通過DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)工藝主流程線上進(jìn)行控制，對(duì)飛灰的生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、將整個(gè)生產(chǎn)過程的參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行情況全面迅速的反映出來，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝需要，對(duì)生產(chǎn)線上的所有設(shè)備進(jìn)行連鎖控制，完成該系統(tǒng)生產(chǎn)線上設(shè)備的監(jiān)視控制、信息交換、數(shù)據(jù)處理等功能。

琉水已經(jīng)建成投產(chǎn)的垃圾焚燒飛灰中試線是北京市科委重點(diǎn)攻關(guān)研發(fā)的“生活垃圾焚燒飛灰制備水泥項(xiàng)目”的核心環(huán)節(jié)，填補(bǔ)了國內(nèi)在飛灰處置領(lǐng)域的空白，可日處理飛灰30噸，實(shí)現(xiàn)飛灰的資源化利用，真正實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的有機(jī)統(tǒng)一。

水泥余熱發(fā)電

過去，水泥窯余熱再利用的一種常見方式是焚燒廢棄物和工業(yè)垃圾，但在7、8年前，在北京從事這項(xiàng)業(yè)務(wù)的水泥窯就普遍存在“食不果腹”的困境。因此，琉璃河公司開發(fā)了水泥窯低溫余熱發(fā)電新技術(shù)和配套裝備，利用在水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量余熱，利用窯頭窯尾排放的廢氣余熱發(fā)電，將水泥生產(chǎn)的綜合熱利用率從60%提高到90%以上，為水泥窯余熱利用開辟了一條新路。

琉璃河公司在保證水泥窯產(chǎn)、質(zhì)量不降低，在熟料熱耗不增加的基礎(chǔ)上，充分利用水泥窯頭、窯尾可利用的余熱資源，實(shí)現(xiàn)高效率的能量轉(zhuǎn)換。積極與電力設(shè)計(jì)制造部門合作開發(fā)新型干法水泥生產(chǎn)線具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)的創(chuàng)新型純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)化分工、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合；創(chuàng)造性地應(yīng)用“功能分開”和“能級(jí)重組、梯度利用”的設(shè)計(jì)理論；采用國際先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，逐步解決了SP、AQC爐存在的漏風(fēng)、氣流分布不均、傳熱器積灰以及傳熱效率低等問題。

純余熱電站不燒煤，不增加新的煙氣排放點(diǎn)，但是純低溫余熱發(fā)電受到了余熱品位和余熱量的制約。所以研究余熱發(fā)電時(shí)，琉璃河公司首先從了解水泥窯排放煙氣的廢氣參數(shù)著手，進(jìn)一步研究熱量利用方案。廢氣量、廢氣溫度、廢氣成分等參數(shù)決定了余熱鍋爐的產(chǎn)汽量和發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。為了合理配置余熱鍋爐和發(fā)電系統(tǒng)，公司擬利用1800td 熟料生產(chǎn)線的窯頭窯尾的廢氣余熱，配套建設(shè)一座裝機(jī)規(guī)模為3.5MW的余熱電站，采用生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制DCS系統(tǒng)。對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、將整個(gè)生產(chǎn)過程的參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行情況迅速的反饋到中控室，以便操作員根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行判斷和調(diào)整。每小時(shí)平均發(fā)電量3050kWh，年發(fā)電量為2300萬kWh。

如今，低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目已成為琉璃河水泥公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的特有技術(shù)，根據(jù)火力發(fā)電廠發(fā)電1萬度需3.57噸標(biāo)準(zhǔn)煤來折算，水泥余熱發(fā)電每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤為23003.57=8211噸標(biāo)準(zhǔn)煤，為企業(yè)開展技術(shù)服務(wù)和技術(shù)輸出帶來可觀的效益。公司曾在沙特承接了兩條10000噸水泥生產(chǎn)線的調(diào)試和生產(chǎn)承包，余熱發(fā)電技術(shù)服務(wù)也開始走出國門承接服務(wù)項(xiàng)目。

作為傳統(tǒng)的水泥生產(chǎn)企業(yè)，需要積極跟蹤新科技、新技術(shù)，北京市琉璃河水泥有限公司如今利用自身優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，逐步實(shí)現(xiàn)了廢棄物資源循環(huán)利用的新突破，正在從傳統(tǒng)的高效能、高排放、高污染向余熱利用、廢渣利用、垃圾利用的現(xiàn)代化生態(tài)型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。