琉水：從高污染到高效能

張越

水泥生產作業過程是一個超細粉磨作業和超高溫化學反應作業的綜合作業過程，總體耗能多，易形成環境污染，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的北京市琉璃河水泥有限公司（簡稱琉水公司），作為國家一類建材企業，近年來大力發展循環經濟，走理性、健康、可持續發展的道路。目前琉水已通過的認證體系中，除了ISO9001 質量體系認證、ISO10012 計量檢測體系認證之外，還有三項重量級標準職業健康安全體系認證、環境管理體系認證、能源管理體系認證，還曾被評為北京市首批“綠色建材產品”。

DCS自動化控制

作為現代新型干法水泥生產普遍應用的操作控制系統，琉水公司憑借DCS系統實現了在中控室內對生產線的現場設備進行監測和控制，這對于提高自動化水平和管理水平，提高產品質量，降低能耗，提高勞動生產率，保證安全生產，創造良好的經濟效益和社會效益是強有力的保證。為此，琉水公司在3#、4#水泥磨生產線工程中采用了以現場總線為DCS自動化控制系統對生產進行集中管理、分散控制。從原料進廠至水泥入庫，實現了在操作站間相互備份，完成數據、圖形、狀態的顯示；歷史數據的存檔，故障聲響報警，故障記錄打印，故障狀態顯示，定時報表打印；實時動態調整回路參數，優化控制參數等過程控制功能。而從熟料出庫、水泥配料、水泥粉磨至水泥入庫的生產過程，通過控制站及其遠程IO站監控可以完成數據采集、過程控制、設備監控和系統的測試和診斷。

據介紹，DCS自動化控制系統將過程控制站及其遠程IO相連接，將過程控制站與操作站、工程師站等相連接，以達到集散控制系統的分散控制站對過程對象的控制，集中監視和操作管理站對綜合信息全面管理的目的。通過對水泥生產過程集中監視、將整個生產過程的參數、設備運行情況全面迅速的反映出來，并根據現場工藝需要，對生產線上的所有設備進行連鎖控制，對各種重要的參數進行自動調節，實現水泥生產的優質、高產和低耗。

垃圾資源化

垃圾資源處理，是琉水公司近年來取得轉型收益的主要業務之一。隨著我國國民經濟的快速發展，生活、工業和電子等垃圾的增長速度加快，數量也日益增多。垃圾焚燒發電廠煙氣凈化系統收集而得的殘余物飛灰，因含苯并芘、苯并蒽、二鍔英等有機污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等痕量重金屬，雖被歸為危險廢棄物，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政府多年的難題，如何通過各方面技術的引入，強化工藝控制和管理，最大化地提高能源的使用效率，同時也降低企業耗能成本，也是業內所面臨的一大課題。傳統用填埋的方式解決垃圾問題，囿于填埋場有限也無濟于事，正確的方法只有讓垃圾資源化，形成循環經濟。

在垃圾資源處理上，琉水公司已建設了一條利用水泥窯共處置垃圾焚燒飛灰工業化示范線，將飛灰處置與水泥生產有機的結合起來，完成了垃圾飛灰預處理中試線的投產運行和垃圾飛灰煅燒水泥技術的中試研究。既能實現廢物的無害化處置，又把飛灰處置清潔生產和資源利用融為一體，實現可持續發展和循環經濟。飛灰工業化處置示范線于2012年竣工投產，標志著琉水與首都城市功能接軌、轉型成功。

在琉水的垃圾焚燒飛灰處理的生產工藝上，主要包括水洗飛灰、污水處理、水泥窯共處置等三大部分。飛灰經洗滌、烘干后，除去了大量的氯離子及鉀鈉離子，預處理后的飛灰，利用氣力輸送設備直接輸送到窯尾1000℃高溫段（窯尾煙氣室），進入水泥窯煅燒。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，實現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計算機控制系統對工藝主流程線上進行控制，對飛灰的生產過程進行集中監視、將整個生產過程的參數、設備運行情況全面迅速的反映出來，并根據現場工藝需要，對生產線上的所有設備進行連鎖控制，完成該系統生產線上設備的監視控制、信息交換、數據處理等功能。

琉水已經建成投產的垃圾焚燒飛灰中試線是北京市科委重點攻關研發的“生活垃圾焚燒飛灰制備水泥項目”的核心環節，填補了國內在飛灰處置領域的空白，可日處理飛灰30噸，實現飛灰的資源化利用，真正實現了社會效益、環保效益和經濟效益的有機統一。

水泥余熱發電

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垃圾，但在7、8年前，在北京從事這項業務的水泥窯就普遍存在“食不果腹”的困境。因此，琉璃河公司開發了水泥窯低溫余熱發電新技術和配套裝備，利用在水泥生產過程中產生大量余熱，利用窯頭窯尾排放的廢氣余熱發電，將水泥生產的綜合熱利用率從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、質量不降低，在熟料熱耗不增加的基礎上，充分利用水泥窯頭、窯尾可利用的余熱資源，實現高效率的能量轉換。積極與電力設計制造部門合作開發新型干法水泥生產線具有自主知識產權的鍋爐與汽輪發電機的創新型純低溫余熱發電系統，實現專業化分工、強強聯合；創造性地應用“功能分開”和“能級重組、梯度利用”的設計理論；采用國際先進技術，創新設計，逐步解決了SP、AQC爐存在的漏風、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，但是純低溫余熱發電受到了余熱品位和余熱量的制約。所以研究余熱發電時，琉璃河公司首先從了解水泥窯排放煙氣的廢氣參數著手，進一步研究熱量利用方案。廢氣量、廢氣溫度、廢氣成分等參數決定了余熱鍋爐的產汽量和發電系統的發電量。為了合理配置余熱鍋爐和發電系統，公司擬利用1800td 熟料生產線的窯頭窯尾的廢氣余熱，配套建設一座裝機規模為3.5MW的余熱電站，采用生產過程自動化控制DCS系統。對生產過程進行集中監視、將整個生產過程的參數、設備運行情況迅速的反饋到中控室，以便操作員根據生產情況進行判斷和調整。每小時平均發電量3050kWh，年發電量為2300萬kWh。

如今，低溫余熱發電項目已成為琉璃河水泥公司具有自主知識產權的特有技術，根據火力發電廠發電1萬度需3.57噸標準煤來折算，水泥余熱發電每年節約標準煤為23003.57=8211噸標準煤，為企業開展技術服務和技術輸出帶來可觀的效益。公司曾在沙特承接了兩條10000噸水泥生產線的調試和生產承包，余熱發電技術服務也開始走出國門承接服務項目。

作為傳統的水泥生產企業，需要積極跟蹤新科技、新技術，北京市琉璃河水泥有限公司如今利用自身優勢和特點，逐步實現了廢棄物資源循環利用的新突破，正在從傳統的高效能、高排放、高污染向余熱利用、廢渣利用、垃圾利用的現代化生態型產業轉型。