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“煤超瘋”來襲!石灰行業(yè)怎么走？<年度必讀文章>
2021-10-29 11:19:01 來源：石灰窯生態(tài)圈
“煤超瘋”來襲!石灰行業(yè)怎么走？<年度必讀文章>
編者導(dǎo)語：
今年下半年以來，煤炭價格暴漲，在各行各業(yè)引發(fā)連鎖反應(yīng)。5500大卡動力煤的價格從年中的600元每噸，飆升到了2000元每噸，煤價直接決定了制造業(yè)企業(yè)的開工成本，尤其是用于石灰行業(yè)的優(yōu)質(zhì)無煙煤塊煤更是一度接近3000元/噸，致使一些石灰生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)沒有利潤，被迫停產(chǎn)。針對此現(xiàn)象，我們走訪調(diào)研了部分相關(guān)行業(yè)及企業(yè)用戶，同時我們也重點咨詢了具有從業(yè)33年經(jīng)歷的中國石灰產(chǎn)業(yè)學(xué)會副會長劉玉泉，針對讀者咨詢的熱點問題，劉會長從一個行業(yè)從業(yè)人員的視角進行了解答，同時也對石灰行業(yè)的發(fā)展方向和途徑也給出了一些建議。以下內(nèi)容中編者簡稱“問”，劉會長簡稱“答”。
1、問：目前煤炭價格暴漲的主要原因是什么？
答：我國的煤炭供給來源主要有兩種，一是國內(nèi)自采自產(chǎn)，二是國外進口。從國內(nèi)市場分析，由于經(jīng)濟增長因素，國內(nèi)煤炭需求量仍然居高不下，但供給卻并不給力。國內(nèi)煤炭生產(chǎn)主要是我國中西部煤炭大省如：山西、陜西、內(nèi)蒙古等自挖自采自供。但是，由于這幾年整頓掉了很多小企業(yè)開采，*近又響應(yīng)能耗雙控政策，國內(nèi)自己供給大幅度減少。劇我們了解，近十年當(dāng)中，我國為了推動國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，加快淘汰國內(nèi)落后的煤炭產(chǎn)能，在十三五期間，累計關(guān)停了中小煤礦超過5500個，每年淘汰的落后煤炭產(chǎn)能在10億噸以上。國外煤炭主要是從澳大利亞、內(nèi)蒙古進口，我國現(xiàn)已停止從澳大利亞進口煤炭，因疫情原因，我國從蒙古國進口煤炭也大幅度減少。由此，我國煤炭供給量大大下降，從上面的供求定理分析，供給的減少會引起價格的上升�；蛘哒f，需求的增加和供給的減少，引起供需不平衡，造成供不應(yīng)求，價格必然上漲。這其實也是一種市場行為，是其它方法如行政干預(yù)等無法解決的問題。當(dāng)然，煤價暴漲背后一個不可忽略的因素也在于資本逐漸涌入煤炭行業(yè)，并通過惡意的炒作哄抬煤價，以達到牟取暴利的目的。這也是直接導(dǎo)致煤價飆升的原因，這是資本惡意炒作的結(jié)果，這方面必須采用行政干預(yù)才能解決。
2、問：煤炭價格暴漲對石灰行業(yè)的影響有哪些？
答：主要是生產(chǎn)成本，因為在石灰的生產(chǎn)成本中燃料成本*為關(guān)鍵，也是成本所占比例*高的，所以煤炭價格的暴漲對石灰生產(chǎn)企業(yè)來說是致命的。比如：采用混料式生產(chǎn)的豎窯，必須采用優(yōu)質(zhì)無煙煤塊煤，煤炭漲價前一直穩(wěn)定在900-1100元/噸范圍，燃料成本占石灰生產(chǎn)總成本的60%左右，目前優(yōu)質(zhì)無煙煤價格已經(jīng)超過2500元/噸，（部分地區(qū)已經(jīng)接近3000元），燃料成本漲幅達到了2.5倍以上，但是石灰價格漲幅遠低于這個幅度。所以，目前部分石灰生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)沒有利潤，被迫停產(chǎn)。
3、問：近期石灰價格上漲也比較快，是不是能夠抵消燃料上漲因素？
答：從目前形勢看，石灰的上漲價格還不能抵消燃料上漲帶來的成本上漲，雖然近期國內(nèi)主要省份的石灰價格大都達到了700元/噸以上，但是與上半年的石灰平均價格450元左右相比僅僅上漲60%左右，與煤炭價格上漲250%相比還有很大差距。
4、問：如果說石灰已經(jīng)沒有利潤，為何近期新建石灰項目熱潮再起？
答:俗話說“有同行，沒同利”，任何一個行業(yè)中都有“蓬勃發(fā)展”的，也有“慘遭淘汰”的，雖然近期燃料價格暴漲給石灰行業(yè)帶來不利的因素，但是，對于一些先進企業(yè)確是發(fā)展的良機，也是“優(yōu)勝劣汰”的必然結(jié)果。在同一地區(qū)，有的石灰生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)停產(chǎn)，而有的企業(yè)確在加大生產(chǎn)馬力和積極擴充產(chǎn)能，呈現(xiàn)“冰火兩重天”的態(tài)勢，這是什么原因造成的呢？歸根結(jié)底就是生產(chǎn)工藝不同、生產(chǎn)成本不同，其利潤也不同。從我們近期的調(diào)研數(shù)據(jù)看，一些先進的石灰生產(chǎn)企業(yè)石灰生產(chǎn)利潤一直可以穩(wěn)定在50-100元/噸范圍或者更多。所以，我們不能把一些落后產(chǎn)能造成的生產(chǎn)虧損一并歸納為石灰行業(yè)沒有利潤了，實際上一些技術(shù)先進的優(yōu)勢企業(yè)不但沒有帶來負面影響而且?guī)砹税l(fā)展契機。一些石灰生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)看到了商機，正在積極運籌建設(shè)工藝先進的石灰生產(chǎn)線，所以，此次煤炭漲價對石灰行業(yè)的發(fā)展從長遠看是積極的、健康的。
5、問：石灰行業(yè)如何界定落后產(chǎn)能和先進生產(chǎn)工藝？
答：從國家產(chǎn)業(yè)政策看當(dāng)然是以環(huán)保治理的指標(biāo)為重點的，但是對于石灰生產(chǎn)能耗也有嚴(yán)格的界定，一般把噸灰燃料比超過150kg（標(biāo)煤）的都列為落后產(chǎn)能，部分地區(qū)已經(jīng)低于140kg。從我們石灰生產(chǎn)企業(yè)自身來講歸納起來就是“利潤的高低才是檢驗工藝是否先進的唯一指標(biāo)”，也就是說，任何不談效益、不談利潤的所謂“先進”都是耍流氓。而實現(xiàn)利潤額增加只有一個途徑就是“節(jié)能”。我們從部分石灰生產(chǎn)工藝的節(jié)能性差別就可以看到問題的關(guān)鍵，比如：同樣是豎窯，*代的“花瓶型層燒”土窯或半機械化窯的噸灰燃料比在180kg以上，第二代的機械化“花瓶型混料式”豎窯噸灰燃料比在150-160kg范圍，第三代的“直筒型混料式”豎窯噸灰燃料比在135-145kg范圍，而“第四代混料式”豎窯可以把燃料比控制在125-135kg范圍。雙膛豎窯可以把燃料比控制在115-125kg范圍。從這些數(shù)據(jù)可以看到，先進窯型的噸灰燃料比與落后生產(chǎn)窯型節(jié)能可以達到65kg以上，如果按照現(xiàn)在無煙煤價格2500元計算可以達到160元以上，就是按照保守折中40kg差距計算也有100元的差別。
6、問：雙膛石灰窯這兩年投資很火熱，這種生產(chǎn)工藝與國內(nèi)傳統(tǒng)豎窯到底有哪些優(yōu)勢？
答：這個問題正如前述所講，除生產(chǎn)的石灰品質(zhì)好、操控簡單、生產(chǎn)穩(wěn)定、環(huán)保治理效果好等優(yōu)點外，其*大的優(yōu)勢還是成本優(yōu)勢，比如：從近期停產(chǎn)的石灰生產(chǎn)線來看，沒有或鮮見有雙膛石灰窯生產(chǎn)線停產(chǎn)的，就是因為生產(chǎn)成本低利潤點還在合理的范圍內(nèi)，所以此次煤炭漲價沒有對其造成比較大的沖擊。再者，雙膛石灰窯與國內(nèi)傳統(tǒng)的采用混料式或?qū)訜降娜济焊G燃料結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)的不同，混料式豎窯必須采用優(yōu)質(zhì)無煙煤塊煤或焦炭等固體塊狀燃料，而且對揮發(fā)分和灰分有較高的指標(biāo)要求，而且熱值也需要至少在6000大卡以上才能生產(chǎn)質(zhì)量比較穩(wěn)定的產(chǎn)品，這種燃料價格是很高的，在所有煤炭中是價格*高的。而雙膛石灰窯所用的煤炭燃料正好與其相反，對煤炭品種沒有硬性要求，原則上揮發(fā)分只要大于15的煤炭原則上都可以使用，揮發(fā)分越高越好用，熱值只要大于4500大卡都可以用，而且可以使用多種煤炭混合使用，由于放寬了煤炭品種及指標(biāo)要求以及使用的是面煤等原因，其燃料價格與優(yōu)質(zhì)無煙煤塊煤價格相比有了*成本優(yōu)勢，從近期煤炭價格看，雙膛石灰窯采用的燃料價格比優(yōu)質(zhì)無煙煤塊煤價格至少低800元/噸以上，僅此一項就可以降低燃料成本100元/噸灰以上。實際上，此次煤炭價格暴漲以前，雙膛窯燃料始終就比混料式豎窯燃料低400-500元，至少保持有60元/噸灰以上的利潤差距。講到這里，我們就應(yīng)該看到了兩者之間的巨大差距，這就是雙膛石灰窯投資持續(xù)火熱的重要原因。
7、問：從經(jīng)濟學(xué)角度分析，雙膛窯是否投資過高不適合我國國情？
答：雙膛窯的技術(shù)來源于國外，從*初引進時的價格看確實價格較高，比如日產(chǎn)600噸雙膛窯投資一般在8000萬元-10000萬元范圍，致使國內(nèi)除大型國有鋼鐵企業(yè)應(yīng)用外，鮮有民營企業(yè)應(yīng)用。但是隨著國內(nèi)石灰窯建設(shè)單位的努力已經(jīng)成功的實現(xiàn)了技術(shù)和裝備制造國產(chǎn)化，投資價格已經(jīng)成倍的降低，其投資價格已經(jīng)接近國內(nèi)高配置混料式豎窯的價格，非常適用在國內(nèi)全面推廣，比如：唐山金泉公司全面推出的“國產(chǎn)化雙膛石灰窯系列技術(shù)”之“氣煤兩用雙膛豎窯”、“煤電兩用雙膛豎窯”等一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)已經(jīng)全面推廣并取得多項應(yīng)用案例，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)及功能已經(jīng)優(yōu)于部分國外窯型指標(biāo)和功能。而且，從經(jīng)濟角度講，也不能僅從*初的投資價格確定，應(yīng)該從投資回報率來綜合分析，比如：前述我們談到的石灰產(chǎn)品價格問題，雙膛石灰窯生產(chǎn)的產(chǎn)品利潤至少比傳統(tǒng)豎窯的石灰產(chǎn)品價格高出2-3倍。保守計算，如果按照*低高出80元/噸灰利潤計算，一座雙膛石灰窯按照年產(chǎn)20萬噸計算，一年就是1600萬元。這僅是與普通豎窯相比高出的利潤，如果按照常規(guī)噸灰利潤150元計算，一年就是3000萬元，其投資在1-1.5年就可以回收。所以說，投資與匯報永遠是成正比的，這個不容置疑。而且，更為關(guān)鍵是，從目前國內(nèi)各地區(qū)發(fā)改委所發(fā)文件精神來看，允許及優(yōu)先審批和支持的豎窯窯型就是雙膛窯這一種，如果投資者從長遠發(fā)展眼光來看，能夠合法、合規(guī)、能夠持續(xù)經(jīng)營，才是正確的選擇，也是*符合經(jīng)濟學(xué)原理的。
8、問：國產(chǎn)化雙膛窯的“氣煤兩用”和“煤電兩用”是什么原理？
答：這兩項技術(shù)是唐山金泉公司的專有技術(shù)，有多項實用新型和發(fā)明專利，是國產(chǎn)化雙膛石灰豎窯典型的技術(shù)特征，這也是與國外雙膛豎窯的主要區(qū)別�！皻饷簝捎谩敝傅氖请p膛豎窯及可以采用噴煤生產(chǎn)也可以采用氣體生產(chǎn)，目前已經(jīng)成熟的燃氣生產(chǎn)技術(shù)包括天然氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等，其技術(shù)關(guān)鍵點是噴槍采用噴煤和氣體燃燒一體化結(jié)構(gòu)，不用更換噴槍就可以實現(xiàn)既能單獨供應(yīng)燃料使用，也可以采用一種燃料為主另一種燃料為輔的混燒方式�！懊弘妰捎谩敝傅氖且試娒簽橹�，通過復(fù)合式噴槍進行電熱生產(chǎn)，通過電熱方式實現(xiàn)蓄熱膛的煅燒功能，達到提產(chǎn)、增效的效果，而且能夠?qū)崿F(xiàn)爐內(nèi)脫硝的功能。這項技術(shù)唐山金泉公司已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利權(quán)益，屬于國內(nèi)自主創(chuàng)新的新技術(shù)。
9、問：能否介紹一下“煤電一體化”雙膛窯的技術(shù)關(guān)鍵點和應(yīng)用價值？
答：“煤電一體化”雙膛窯的技術(shù)關(guān)鍵點總結(jié)起來就是解決了傳統(tǒng)雙膛豎窯生產(chǎn)利用系數(shù)低的問題和能夠使用清潔能源的問題，也就是說，把傳統(tǒng)雙膛豎窯中的一膛煅燒一膛蓄熱生產(chǎn)方式（暨并流煅燒逆流蓄熱）變成了雙膛并流逆流同步煅燒的方式，可以理解為增加了一倍的煅燒時間，達到了提高生產(chǎn)系數(shù)增加產(chǎn)能的目的。這項技術(shù)*關(guān)鍵的是實現(xiàn)了噴槍噴煤即電熱一體化功能，僅用少量的電能熱量就可以達到蓄熱膛煅燒的目的。而且，由于采用電熱生產(chǎn)時不需要高壓助燃風(fēng)的動力成本，其增加的電能成本與燃煤生產(chǎn)成本基本持平，這就是采用電能煅燒的意義所在，而且實現(xiàn)這一功能只有電能可以實現(xiàn)，其它燃料無法實現(xiàn)。這項技術(shù)的應(yīng)用價值所在就是找到了電能煅燒石灰的可行性，即達到了提高產(chǎn)能的目的也達到了使用清潔能源的目的，畢竟使用清潔能源是國家的發(fā)展方針，也是未來石灰生產(chǎn)的理想方式和生存機遇。當(dāng)然，實現(xiàn)上述目的是需要多種工藝技術(shù)的組合才能實現(xiàn)，該項技術(shù)的詳細介紹可以點擊此文章鏈接進入查看：（ ）。
10、問：混料式豎窯從節(jié)能方面講是否還有提升改進的可行性？
答：實事求是的講，如果單從窯型設(shè)計應(yīng)用的節(jié)能原理來講，普通單膛混料式豎窯與雙膛窯相比確實有著較大差距不可比擬，畢竟是兩個窯膛與一個窯膛的生產(chǎn)工藝對比，從某些方面也沒有可比性。但是，這不意味著傳統(tǒng)單膛豎窯就沒有其價值了，我們可以從多方面進行“提升、改進、應(yīng)用”，比如：唐山金泉在2015年就開始推廣應(yīng)用的“氣煤兩用豎窯”、“煤電一體化豎窯”等技術(shù)就有了很大的提高，在使用燃煤生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，嘗試了采用氣燒和煤燒兩用的工藝設(shè)計，目前采用低熱值高爐煤氣和天然氣高熱值煤氣氣燒與煤燒兩用的窯型技術(shù)已經(jīng)成熟，這項技術(shù)的關(guān)鍵點就是保留傳統(tǒng)燃煤混燒的功能，通過增加爐外燃燒裝置及爐內(nèi)燃燒裝置等工藝設(shè)備以及調(diào)整布料器部分裝置及供風(fēng)裝置等措施得以實現(xiàn)。“煤電一體化豎窯”是“第四代窯型”的專有功能，在保留全部燃煤功能的基礎(chǔ)上可以通過在爐內(nèi)設(shè)置電能轉(zhuǎn)換裝置及蓄熱系統(tǒng)裝置，把電能轉(zhuǎn)換為高溫空氣能進行煅燒石灰，該項技術(shù)具有多項專利技術(shù)應(yīng)用。目前，唐山金泉公司自2019年開始建設(shè)的“第四代多功能煤電一體化石灰豎窯”項目均設(shè)計及預(yù)留了上述工藝設(shè)施的安裝工藝接口和共用設(shè)施。正是由于這些新技術(shù)的實施，使得投資者能夠合法立項及項目順利建設(shè)投產(chǎn)。而且從多個實施項目投產(chǎn)后的各項生產(chǎn)指標(biāo)來看，采用燃煤混燒方式時比傳統(tǒng)的*代及第二代窯至少可以節(jié)約燃料20-30kg/噸灰，按照現(xiàn)在煤炭價格計算可以節(jié)約成本50-60元/噸灰，按照一座窯年產(chǎn)10萬噸計算，一年就可以增加效益500-600萬元，相當(dāng)于一座窯的投資了。事實上噸灰50元利潤就是目前傳統(tǒng)石灰生產(chǎn)企業(yè)盈虧的平衡點，也是傳統(tǒng)石灰豎窯能否生存的成本節(jié)點。從這次煤炭暴漲行情來看，國內(nèi)雖然有很多石灰窯因虧損停產(chǎn)、停工，但是，我們咨詢了唐山金泉在2007年以后建設(shè)的55座“第三代”及“第四代”混料式豎窯生產(chǎn)用戶單位，無一例外的都在正產(chǎn)生產(chǎn)經(jīng)營，而且都有一定的利潤空間。這些技術(shù)的實施可以證明，只要選擇應(yīng)用先進的生產(chǎn)工藝及裝備，混料式燃煤豎窯還是能夠給用戶帶來經(jīng)濟效益的。所以，我們不能把傳統(tǒng)石灰豎窯徹底否決，不能一概而論，還得看工藝和技術(shù)是否先進，而且還得看你的石料品種、燃料品種及產(chǎn)品品種與選擇的石灰窯工藝裝置是否匹配，也就是說，原因是多方面的，要綜合考慮。
11、問：混料式豎窯有哪些具體的節(jié)能措施？
答：首先，我們必須知道，如果想要達到理想的節(jié)能效果，選用先進節(jié)能的配套裝備是關(guān)鍵。通過生產(chǎn)實踐得知：合理利用先進節(jié)能型的窯型以及供料、配料、布料、供風(fēng)、布風(fēng)、出灰裝置等設(shè)備是實現(xiàn)節(jié)能的主要措施。 同時，熱能在生產(chǎn)操作中的有效利用也很關(guān)鍵，同樣的裝備如果操作方式及方法不同節(jié)能效果也不同，同樣的裝備配置，如何利用熱工制度的特性，通過熱工過程的優(yōu)化操作來達到提高煅燒質(zhì)量、降低煅燒耗能，也是很有意義的，也是一個節(jié)能的有效途徑。比如：石灰豎窯的熱損失主要有以下5個方面組成：（1）、窯體的熱損失占總熱量的14%左右。（2）、窯氣帶出的熱量占總熱量的6-8%左右。（3）、石灰?guī)С龅臒崃空伎偀崃康?/span>2-3%左右。（4）、燃料未完全燃燒占總熱量的2-3%左右。（5）、蒸發(fā)物料的水分占總熱量的0.2-0.3%左右。以上影響熱能損失的5項中，第1項一般通過選擇高性能的保溫材料及增加窯壁耐材厚度可以減少一些熱損失，此項是外在固定的，在生產(chǎn)中是不可調(diào)的，我們只有從后4項中通過生產(chǎn)操作進行調(diào)節(jié)來降低熱能損耗，實現(xiàn)節(jié)能目的。而且，經(jīng)過我們多年調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，實際生產(chǎn)中的熱能損耗是遠高于相關(guān)理論數(shù)據(jù)的，據(jù)抽查對比，相同溫度下，窯氣帶走熱能及石灰?guī)ё邿崮軗p耗是節(jié)能控制的關(guān)鍵點，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，石灰窯窯頂溫度從300°降到150°就可以降低頂溫?zé)釗p9.16%，灰溫?zé)釗p降低5.78%，可見，在常規(guī)生產(chǎn)溫度中，窯氣帶走的熱能要比相同溫度的石灰?guī)ё叩臒崮艽蟮枚啵绻麖墓?jié)能角度來講，控制頂溫的意義遠大于控制灰溫，但是節(jié)能需從多方面考慮，控制頂溫與控制灰溫同時考慮才是有效措施。經(jīng)過對比分析，把頂溫控制在140°以下，灰溫控制在60°以下才能達到節(jié)能效果，在此基礎(chǔ)上逐步追求更低的頂溫及灰溫，從而進一步提高石灰窯的熱效率。
再有，科學(xué)的煅燒理念也要充分應(yīng)用，從碳和氧的反應(yīng)式得知，理論上燃燒1kg純碳需要2.67kg氧氣，相當(dāng)于9m³空氣（0℃，101.357Pa），如空氣量供給不足，使碳燃燒不完全而產(chǎn)生過多的一氧化碳氣體，2C﹢O2→2CO，此時，需要多消耗燃料，窯氣中每增加1% CO相當(dāng)于增加總?cè)剂系?/span>6%，因此，在燃料燃燒時，為保證燃料的充分的燃燒，需要鼓入過量的空氣，通�？諝膺^量系數(shù)為1—1.1燃燒需要，空氣的含氧量一般在21%，由于空氣密度隨氣溫升高而減小，夏季要比冬季鼓風(fēng)量加大才能保證足夠的O2，氧氣直接參與燃燒，氧氣的燃燒直接加快了升溫時間，縮短了達到分解石灰石所需溫度的時間，這樣就可以提高產(chǎn)量并降低了燃料消耗。一般情況下，合理鼓風(fēng)增氧助燃可以降低燃料用量5%以上。通過唐山金泉設(shè)計的“石灰窯能源智能管控軟件系統(tǒng)”收集、分析的多種數(shù)據(jù)顯示：尾氣中O2含量為0.3%-0.4%為*佳，小于0.2或大于0.5都是需要增加耗能的，需要及時調(diào)整處理。尾氣中CO2含量在40.5%-41.8%范圍內(nèi)，窯況比較理想，40%-42.3%時尚可接受，超過此范圍應(yīng)做進一步處理。CO主要來源于C的不完全燃燒及CO2還原，當(dāng)鼓風(fēng)量不足或煅燒帶很低時以前者為主。當(dāng)鼓風(fēng)量很高，窯溫很高、煅燒帶很高時以后者為主，一般尾氣中CO含量在0.9%-1.4%時窯況及節(jié)能效果比較好，一般生產(chǎn)操作范圍在0.6%-1.8%。所以，以窯氣為指導(dǎo)，實施反饋控制，達到窯況的動態(tài)管理也是節(jié)能及順產(chǎn)的有效途徑。
另外，合適的石灰石粒度及煅燒溫度也是節(jié)能措施之一，石灰石（碳酸鈣）在石灰窯中分解的過程是吸熱反應(yīng)，與水的沸騰很相似，其加熱至分解壓等于外界總壓時碳酸鈣就強烈分解，而且分解壓不只決定于溫度，還與反應(yīng)物的分散度有關(guān)。所以，在石灰的生產(chǎn)中要達到節(jié)能效果對石料粒度的選擇也至關(guān)重要，由于CO2的分離是由石灰石表面向內(nèi)部慢慢進行的，大粒徑石灰石比小粒徑石灰石煅燒要困難，需要的時間也長。小粒徑的石料在882-895℃溫度下分解，中間狀態(tài)下石灰石按照地質(zhì)成因不同在890-916℃溫度之間，而大粒徑的石料則需要較高的溫度（911-921℃）下才分解，在節(jié)能石灰窯煅燒過程中大于150mm的石料煅燒十分困難，小粒徑與大粒徑石料的分解溫度看似相差不多，在實際生產(chǎn)中因為溫度越往石料中心煅燒時間越慢，根據(jù)粒徑不同，大粒徑石料煅燒時間可以比小粒徑石料高一倍或多倍。通過科學(xué)試驗分析，在一定溫度下煅燒時間與石灰石厚度的平方成正比，80mm石塊與40mm的石塊相比，前者需要4倍于后者的煅燒時間。實踐證明混燒石灰豎爐選用30-60mm，40-80mm粒度的石灰石節(jié)能效果*好。
在實際生產(chǎn)中，石灰在窯爐內(nèi)煅燒并不是理想狀態(tài)下，石灰石表層在810～850℃開始分解，而內(nèi)層由于分解表層CaO的氣孔中充滿分解析出的CO2，石灰石內(nèi)層的CO2分壓比窯氣中高，分解溫度也相應(yīng)要高。因此可通過引風(fēng)機不斷抽出窯氣，采取負壓操作，加快CaCO3的分解速度，可縮短石灰石在窯內(nèi)燒成帶的停留時間。因此，縮短煅燒時間、提高煅燒溫度和分解壓加速是CaCO3化合物分解的有效措施，也是節(jié)能的重要措施。
在這里，大家或許會真正認識到了“土窯”、“花瓶窯”等老式窯不能夠節(jié)能的原因了，我們從生產(chǎn)利用系數(shù)高低就可以知道區(qū)別在哪里。比如：土窯的利用系數(shù)只有0.2-0.3，花瓶式只有0.3-0.4，直筒窯可以達到0.8以上，*高1.12（國內(nèi)*高記錄）。從近二十年積累的數(shù)據(jù)看：同樣日產(chǎn)250-300噸，花瓶窯需要窯容積800-900m³（窯內(nèi)直徑6m以上），而直筒窯（第三代及第四代技術(shù)）只需要400m³（窯內(nèi)徑4.5m以內(nèi)）。所以，生產(chǎn)利用系數(shù)是衡量一切石灰豎窯節(jié)能及產(chǎn)能高低的唯一標(biāo)準(zhǔn)，其它都是沒有意義的。
12、問：怎樣避免煤炭價格的制約？還有哪些能源可以利用？
答：混燒石灰豎窯采用的無煙煤塊煤一直以來都是煤炭價格中*高的，也是其它行業(yè)大量使用的煤炭品種，所以，我們期盼價格能夠降低到理想的成本也不太現(xiàn)實。我們只能從其它途徑進行探索，比如：無煙煤面煤價格相對于塊煤價格有很大空間，我們可以進行面煤壓球（人工造塊）進行生產(chǎn)應(yīng)用，這樣也可以降低一些燃料生產(chǎn)成本。其它能源我們可以使用生物質(zhì)燃料和生物質(zhì)氣燃料，尤其是生物質(zhì)氣燃料的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟而且也已經(jīng)實現(xiàn)大型化生產(chǎn)。而且，隨著近幾年的技術(shù)進步，生物質(zhì)氣的熱值已經(jīng)從*初的1200-1600大卡上升到了3000大卡左右。而且，劇初步了解目前生物質(zhì)氣的價格僅為天然氣的三分之一只左右，極具應(yīng)用價值。而且，唐山金泉公司在2012年就進行了采用生物質(zhì)氣生產(chǎn)石灰的實踐，取得了*手的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗。另外，從國家產(chǎn)業(yè)政策看，采用天然氣生產(chǎn)石灰是*佳選擇，也是國家支持的項目。目前國內(nèi)已經(jīng)有多家雙膛窯使用天然氣生產(chǎn)石灰的成功案例，唐山金泉公司在2010年就在烏茲別克斯坦設(shè)計建造了該國家首座天然氣石灰窯單膛豎窯，生產(chǎn)一直沿用至今。但是，受天然氣價格影響，目前國內(nèi)部分地區(qū)（如：四川、新疆）的天然氣價格可以生產(chǎn)使用，尤其是新疆部分地區(qū)的天然氣價格僅在2元左右，比使用煤炭的成本還要低40%左右，非常適合石灰的生產(chǎn)。其它地區(qū)的天然氣價格還有待下降才能應(yīng)用。不過，按照目前無煙煤價格在2500元/噸測算，如果天然氣價格在3.5元/m³以內(nèi)基本和燃煤成本持平。
13、問：電燒石灰的技術(shù)是否成熟？都有哪些技術(shù)可以應(yīng)用？
答：電燒石灰技術(shù)已經(jīng)有多項技術(shù)推出，部分技術(shù)已經(jīng)獲得國家專利。前述我們已經(jīng)講到，目前唐山金泉公司設(shè)計應(yīng)用的雙膛石灰窯已經(jīng)開始應(yīng)用電燒技術(shù)，考慮電燒成本問題初步推出的雙膛窯型為“煤電兩用”的窯型，就是在使用煤炭的同時使用部分電能煅燒石灰，這樣即平衡了生產(chǎn)成本也達到了降耗減碳的目的。單膛豎窯采用電燒的技術(shù)還沒有正式推廣應(yīng)用，技術(shù)是成熟的，主要原因是增加的輔助設(shè)施投資較高，而且采用全電能煅燒石灰成本較高，沒有成本優(yōu)勢。所以，暫時沒有推廣應(yīng)用。
14、問：石灰窯二氧化碳發(fā)電技術(shù)研發(fā)成果進展怎樣？
答：如上所述，電燒技術(shù)雖然可行，但是成本太高，如果全部使用電能生產(chǎn)暫時還不適用推廣。所以，采用自發(fā)電工藝是應(yīng)用電燒石灰技術(shù)的重要途徑。采用石灰窯煙氣回收二氧化碳發(fā)電及電燒石灰技術(shù)是唐山金泉公司自2012年就開始研發(fā)的創(chuàng)新技術(shù)，目前已經(jīng)取得了多項專利和專有技術(shù)，在2019年已經(jīng)完成該項技術(shù)的中試和工業(yè)實驗，完成了小型發(fā)電機組的實驗，目前還有一些關(guān)鍵性技術(shù)正逐項落實，主要是大型發(fā)電機組的制造技術(shù)還需要進行不斷完善，包括應(yīng)用周期測試、機組安全性測試、生產(chǎn)穩(wěn)定性測試以及經(jīng)濟性測試等都在按照工業(yè)實驗程序進行�？傊�，從目前國外類似技術(shù)的發(fā)展情況以及國內(nèi)哈鍋、重慶江增等企業(yè)二氧化碳發(fā)電技術(shù)及整機機組的成功運行情況看，二氧化碳發(fā)電技術(shù)是可行的，而且離產(chǎn)業(yè)化進程也越來越近，我們有理由相信，隨著技術(shù)的不斷完善和進步必將會早日實現(xiàn)這項技術(shù)應(yīng)用。
15、問：石灰窯二氧化碳技術(shù)原理能否介紹一下？
答：唐山金泉公司的“石灰窯煙氣回收二氧化碳發(fā)電技術(shù)”是采用物理膨脹法實現(xiàn)的，也就是利用二氧化碳的物理膨脹特性，通過差壓原理實現(xiàn)機械做功，二氧化碳通過回收、凈化、無壓縮分布、控溫、膨脹增壓、多級釋放做功、循環(huán)回收、冷卻、再控溫等循環(huán)往復(fù)的工藝實現(xiàn)做功。其技術(shù)關(guān)鍵點就是利用了石灰窯煙氣余熱熱能及石灰冷卻中的余熱熱能進行二氧化碳加熱及溫控。事實上，差壓發(fā)電技術(shù)并不神秘，鋼鐵行業(yè)在二十年前就有了“TRT差壓發(fā)電”技術(shù)，是國外引進技術(shù)，就是利用了煉鐵廠高爐爐頂煤氣壓力差別釋放形成機械做功發(fā)電，該項技術(shù)在國內(nèi)的多數(shù)鋼鐵企業(yè)都有應(yīng)用，是很成熟的技術(shù)。石灰窯與高爐生產(chǎn)有著“異曲同工”之處，生產(chǎn)工藝非常接近，所以，相關(guān)原理也借鑒了該項技術(shù)。如果說石灰窯回收二氧化碳技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)，其所發(fā)電能用于石灰生產(chǎn)，將開辟了另一條可行的電燒石灰工藝，使電燒石灰技術(shù)從成本方面實現(xiàn)可行性，也將有望大幅度降低石灰生產(chǎn)的成本。
16、問：今后石灰行業(yè)發(fā)展之路怎么走？有何建議？
答：從國內(nèi)大環(huán)境來講，石灰行業(yè)面臨著嚴(yán)峻的能源雙控形勢，能耗雙控已成為石灰行業(yè)發(fā)展空間甚至是生存空間的前置評估條件。未來石灰行業(yè)獲得的能源消費增量極其有限，降低能源消費強度也成為石灰行業(yè)的必然選擇。同時，面對低碳發(fā)展的新形勢，我們應(yīng)當(dāng)聚焦現(xiàn)有用能及流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化、提高能效、新技術(shù)和新工藝替代、強化管控四大重點領(lǐng)域。石灰行業(yè)可重點考慮六個方面：一是推動綠色布局，大力發(fā)展綠色經(jīng)濟；二是節(jié)能及提升能效；三是優(yōu)化用能及流程結(jié)構(gòu)；四是構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈；五是應(yīng)用突破性低碳技術(shù)；六是發(fā)展清潔能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。
從石灰生產(chǎn)企業(yè)角度來講，石灰行業(yè)減排，除了通過產(chǎn)能置換等方式淘汰落后產(chǎn)能，技術(shù)性減排正在成為頭部石灰企業(yè)的發(fā)力方向。技術(shù)性減排是指通過改善工藝優(yōu)化指標(biāo)、提高能源利用率、使用替代燃料、優(yōu)化管控?zé)蓽囟�、富氧煅燒、利用余熱進行發(fā)電、新能源技術(shù)、石灰窯煙氣二氧化碳捕集純化及工業(yè)化應(yīng)用，提高石灰品質(zhì)量及強化生產(chǎn)管理。同時，規(guī)模企業(yè)要建設(shè)企業(yè)級能源管理系統(tǒng)，采用現(xiàn)代化的科學(xué)管理方法和手段來進行能源的管理和考核，能夠有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，*地促進能源資源的高效利用，顯著提高能源利用的經(jīng)濟效益。能源管理中心管理的對象是包括煤、電、水、氣等各類能源、資源，尤其要注重節(jié)約電力，因為節(jié)電等于間接節(jié)煤。
從行業(yè)發(fā)展前景來看，在碳達峰、碳中和愿景下，石灰行業(yè)如何進一步減污降碳、提質(zhì)增效已成為社會各界關(guān)注的焦點。石灰行業(yè)“碳交易”時代已經(jīng)臨近，碳排放交易體系建立后，優(yōu)質(zhì)企業(yè)基于更*低碳的生產(chǎn)能力、更為強大的研發(fā)能力和更為優(yōu)秀的資源整合能力，可將其相較同行更為優(yōu)秀的環(huán)境效益水平直接轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益。
編者后記
近年來，國家對煤炭消費總量的控制愈發(fā)重視。2013年9月在《大氣污染防治行動計劃》中提到實施中長期煤炭消費總量控制的目標(biāo)政策。此后的《中美氣候變化聯(lián)合聲明》也提到，2030年達到二氧化碳的峰值，這意味著國家對煤炭消費的控制將更加嚴(yán)格。
石灰行業(yè)節(jié)能減排的途徑在哪里？我們通這次調(diào)研及采訪可以找到了答案：減排節(jié)能是永恒主題!一石激起千層浪，細想一下，石灰行業(yè)全面虧損的現(xiàn)象并非偶然，此次煤炭漲價也絕非偶然，我們應(yīng)該看到，隨著國家控煤政策的不斷加大，煤炭必將成為“稀缺物”，其價格也不會回到從前，就是在短期內(nèi)煤炭價格理性回歸，我們也要做好長期的準(zhǔn)備，畢竟，節(jié)能與否和效益的高低已經(jīng)觸及到了企業(yè)的生存線。
建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，是黨中央、國務(wù)院做出的重大決策。實施這個戰(zhàn)略決策，就要加快推行工業(yè)清潔生產(chǎn)，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。把節(jié)能降耗和減排治污作為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要舉措，也是實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。所以，節(jié)能提升和改造將是石灰行業(yè)的一次"涅槃"，我們石灰生產(chǎn)企業(yè)還有多少技術(shù)升級的空間？未來還會有哪些新技術(shù)、新趨勢的出現(xiàn)？企業(yè)間應(yīng)該如何加強技術(shù)的交流與合作，促進整個行業(yè)的發(fā)展？這些都是需要我們必須要重視的。
資料編輯：
中國石灰產(chǎn)業(yè)學(xué)會
孫 菲
2021年10月28日
此次被采訪者簡介：
劉玉泉：中國石灰產(chǎn)業(yè)學(xué)會副會長、河北分會會長，北方爐窯協(xié)會常務(wù)理事單位理事長，唐山金泉品牌創(chuàng)始人、唐山金泉冶化科技產(chǎn)業(yè)集團總裁、唐山金泉成套設(shè)備有限公司總經(jīng)理、唐山市豐南區(qū)金泉冶金能源新技術(shù)開發(fā)有限公司總經(jīng)理。
劉玉泉及“唐山金泉技術(shù)團隊”石灰行業(yè)*貢獻：
★國內(nèi)*座120m³低熱值正壓煤氣石灰豎窯（1992年）
★國內(nèi)*座機械化氣煤兩用石灰豎窯（2006年）
★烏茲別克斯坦首座天然氣石灰豎窯（2010年）
★國內(nèi)*大（當(dāng)時）單體容積混燒燃煤豎窯（588m³）（2010年）
★國內(nèi)首座內(nèi)置對燒套筒石灰豎窯（2012年）
★印度尼西亞首座煤氣發(fā)生爐煤氣石灰豎窯（2014年）
★國內(nèi)*座國產(chǎn)化“外置循環(huán)負壓噴煤石灰窯”（氣煤兩用）（2015年）
★發(fā)明石灰窯回收二氧化碳發(fā)電電燒石灰技術(shù)（2016年）
★發(fā)明煤電一體化石灰窯技術(shù)（2017年）
★發(fā)明高溫空氣法電燒石灰技術(shù)（2018年）
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