琉水：从高污染到高效能

张越

水泥生产作业过程是一个超细粉磨作业和超高温化学反应作业的综合作业过程，总体耗能多，易形成环境污染，通常有“高耗能、高排放、高污染”之说。而始建于1939年，隶属于北京金隅集团的北京市琉璃河水泥有限公司（简称琉水公司），作为国家一类建材企业，近年来大力发展循环经济，走理性、健康、可持续发展的道路。目前琉水已通过的认证体系中，除了ISO9001 质量体系认证、ISO10012 计量检测体系认证之外，还有三项重量级标准职业健康安全体系认证、环境管理体系认证、能源管理体系认证，还曾被评为北京市首批“绿色建材产品”。

DCS自动化控制

作为现代新型干法水泥生产普遍应用的操作控制系统，琉水公司凭借DCS系统实现了在中控室内对生产线的现场设备进行监测和控制，这对于提高自动化水平和管理水平，提高产品质量，降低能耗，提高劳动生产率，保证安全生产，创造良好的经济效益和社会效益是强有力的保证。为此，琉水公司在3#、4#水泥磨生产线工程中采用了以现场总线为DCS自动化控制系统对生产进行集中管理、分散控制。从原料进厂至水泥入库，实现了在操作站间相互备份，完成数据、图形、状态的显示；历史数据的存档，故障声响报警，故障记录打印，故障状态显示，定时报表打印；实时动态调整回路参数，优化控制参数等过程控制功能。而从熟料出库、水泥配料、水泥粉磨至水泥入库的生产过程，通过控制站及其远程IO站监控可以完成数据采集、过程控制、设备监控和系统的测试和诊断。

据介绍，DCS自动化控制系统将过程控制站及其远程IO相连接，将过程控制站与操作站、工程师站等相连接，以达到集散控制系统的分散控制站对过程对象的控制，集中监视和操作管理站对综合信息全面管理的目的。通过对水泥生产过程集中监视、将整个生产过程的参数、设备运行情况全面迅速的反映出来，并根据现场工艺需要，对生产线上的所有设备进行连锁控制，对各种重要的参数进行自动调节，实现水泥生产的优质、高产和低耗。

垃圾资源化

垃圾资源处理，是琉水公司近年来取得转型收益的主要业务之一。随着我国国民经济的快速发展，生活、工业和电子等垃圾的增长速度加快，数量也日益增多。垃圾焚烧发电厂烟气净化系统收集而得的残余物飞灰，因含苯并芘、苯并蒽、二锷英等有机污染物和Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Ni等痕量重金属，虽被归为危险废弃物，但其总量约为生活垃圾处理量的3%～4%。如何处理各类垃圾也成为了困扰各级政府多年的难题，如何通过各方面技术的引入，强化工艺控制和管理，最大化地提高能源的使用效率，同时也降低企业耗能成本，也是业内所面临的一大课题。传统用填埋的方式解决垃圾问题，囿于填埋场有限也无济于事，正确的方法只有让垃圾资源化，形成循环经济。

在垃圾资源处理上，琉水公司已建设了一条利用水泥窑共处置垃圾焚烧飞灰工业化示范线，将飞灰处置与水泥生产有机的结合起来，完成了垃圾飞灰预处理中试线的投产运行和垃圾飞灰煅烧水泥技术的中试研究。既能实现废物的无害化处置，又把飞灰处置清洁生产和资源利用融为一体，实现可持续发展和循环经济。飞灰工业化处置示范线于2012年竣工投产，标志着琉水与首都城市功能接轨、转型成功。

在琉水的垃圾焚烧飞灰处理的生产工艺上，主要包括水洗飞灰、污水处理、水泥窑共处置等三大部分。飞灰经洗涤、烘干后，除去了大量的氯离子及钾钠离子，预处理后的飞灰，利用气力输送设备直接输送到窑尾1000℃高温段（窑尾烟气室），进入水泥窑煅烧。在共处置过程中二锷英被完全分解，而重金属被有效固定在水泥熟料晶格中，实现了垃圾焚烧飞灰的无害化与资源化处置。飞灰处理过程中，通过DCS计算机控制系统对工艺主流程线上进行控制，对飞灰的生产过程进行集中监视、将整个生产过程的参数、设备运行情况全面迅速的反映出来，并根据现场工艺需要，对生产线上的所有设备进行连锁控制，完成该系统生产线上设备的监视控制、信息交换、数据处理等功能。

琉水已经建成投产的垃圾焚烧飞灰中试线是北京市科委重点攻关研发的“生活垃圾焚烧飞灰制备水泥项目”的核心环节，填补了国内在飞灰处置领域的空白，可日处理飞灰30吨，实现飞灰的资源化利用，真正实现了社会效益、环保效益和经济效益的有机统一。

水泥余热发电

过去，水泥窑余热再利用的一种常见方式是焚烧废弃物和工业垃圾，但在7、8年前，在北京从事这项业务的水泥窑就普遍存在“食不果腹”的困境。因此，琉璃河公司开发了水泥窑低温余热发电新技术和配套装备，利用在水泥生产过程中产生大量余热，利用窑头窑尾排放的废气余热发电，将水泥生产的综合热利用率从60%提高到90%以上，为水泥窑余热利用开辟了一条新路。

琉璃河公司在保证水泥窑产、质量不降低，在熟料热耗不增加的基础上，充分利用水泥窑头、窑尾可利用的余热资源，实现高效率的能量转换。积极与电力设计制造部门合作开发新型干法水泥生产线具有自主知识产权的锅炉与汽轮发电机的创新型纯低温余热发电系统，实现专业化分工、强强联合；创造性地应用“功能分开”和“能级重组、梯度利用”的设计理论；采用国际先进技术，创新设计，逐步解决了SP、AQC炉存在的漏风、气流分布不均、传热器积灰以及传热效率低等问题。

纯余热电站不烧煤，不增加新的烟气排放点，但是纯低温余热发电受到了余热品位和余热量的制约。所以研究余热发电时，琉璃河公司首先从了解水泥窑排放烟气的废气参数着手，进一步研究热量利用方案。废气量、废气温度、废气成分等参数决定了余热锅炉的产汽量和发电系统的发电量。为了合理配置余热锅炉和发电系统，公司拟利用1800td 熟料生产线的窑头窑尾的废气余热，配套建设一座装机规模为3.5MW的余热电站，采用生产过程自动化控制DCS系统。对生产过程进行集中监视、将整个生产过程的参数、设备运行情况迅速的反馈到中控室，以便操作员根据生产情况进行判断和调整。每小时平均发电量3050kWh，年发电量为2300万kWh。

如今，低温余热发电项目已成为琉璃河水泥公司具有自主知识产权的特有技术，根据火力发电厂发电1万度需3.57吨标准煤来折算，水泥余热发电每年节约标准煤为23003.57=8211吨标准煤，为企业开展技术服务和技术输出带来可观的效益。公司曾在沙特承接了两条10000吨水泥生产线的调试和生产承包，余热发电技术服务也开始走出国门承接服务项目。

作为传统的水泥生产企业，需要积极跟踪新科技、新技术，北京市琉璃河水泥有限公司如今利用自身优势和特点，逐步实现了废弃物资源循环利用的新突破，正在从传统的高效能、高排放、高污染向余热利用、废渣利用、垃圾利用的现代化生态型产业转型。