中國(guó)水泥工業(yè)技術(shù)進(jìn)步革新?lián)Q代歷程的反思與啟示

  回顧我國(guó)水泥工業(yè)歷年革新?lián)Q代歷程，共經(jīng)歷了六代窯型。反思60多年來(lái)，水泥工業(yè)走過(guò)的道路，筆者認(rèn)為，應(yīng)遵循事物發(fā)展的基本規(guī)律，在兩代水泥工藝技術(shù)面臨新舊交替之際，在時(shí)機(jī)基本成熟的條件下，應(yīng)制定分清主次的水泥工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。當(dāng)前，我國(guó)水泥工業(yè)應(yīng)加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)工作，在第七代水泥生產(chǎn)技術(shù)革新?lián)Q代過(guò)程中搶占制高點(diǎn)，抓住國(guó)際水泥工業(yè)技術(shù)變化帶來(lái)的新機(jī)遇，力爭(zhēng)提升為世界水泥強(qiáng)國(guó)。

  回顧：我國(guó)水泥工業(yè)革新?lián)Q代歷程，從第一代到第六代窯型

  我國(guó)水泥工業(yè)始于1886年英國(guó)人開(kāi)辦的澳門青洲英泥廠和1889年中國(guó)人開(kāi)辦的唐山細(xì)綿土廠，采用最原始的立窯生產(chǎn)煅燒熟料，每臺(tái)立窯的熟料日產(chǎn)為15~20噸。在我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展歷程中，立窯是第一代窯型，它從原始立窯——普通立窯——機(jī)械立窯——“現(xiàn)代立窯”，一直演變到末尾期的JT立窯。假設(shè)2020年立窯在我國(guó)將全部消亡。那么屈指算來(lái)，立窯在我國(guó)大致將延續(xù)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)半世紀(jì)之久。在其全盛時(shí)期的1972~2001年的30年里，立窯水泥年產(chǎn)量在全國(guó)水泥的總占比中高達(dá)60%~83%，這種逆時(shí)代潮流的畸形發(fā)展舉世罕見(jiàn)。

  第二代窯型是中空干法窯，1906~1909年唐山細(xì)綿土廠首先建成了二臺(tái)Φ2.1×30m的中空干法回轉(zhuǎn)窯，每臺(tái)窯日產(chǎn)熟料120噸，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)水泥工業(yè)采用回轉(zhuǎn)窯的先河。中空干法窯在我國(guó)的應(yīng)用延續(xù)到1975年前后逐漸消亡。其盛行期只有7~8年（1953~1959年），那個(gè)時(shí)期水泥年產(chǎn)量總占比為65%左右。

  第三代窯型是濕法長(zhǎng)窯，1923年華商公司在上海龍華首建了二臺(tái)Φ2.3/2.8×54m的濕法長(zhǎng)窯，每臺(tái)窯日產(chǎn)熟料200噸。之后西村、龍?zhí)?、樓霞山、黃石、大同、永登、江油、昆明、耀縣、湘鄉(xiāng)、水城、渡口、勝利、光化、新化、萬(wàn)年、柳州、貴陽(yáng)、荊門、白馬山、江山、長(zhǎng)興等地相繼建設(shè)了近320家濕法長(zhǎng)窯水泥廠，共計(jì)近700臺(tái)濕法長(zhǎng)窯，遍布全國(guó)各地。1975年四川峨嵋投產(chǎn)了二臺(tái)Φ4.4/4.2×180m的世界最大型的濕法長(zhǎng)窯，單臺(tái)日產(chǎn)熟料3000噸。濕法長(zhǎng)窯在我國(guó)延續(xù)到2005年基本消亡。濕法長(zhǎng)窯在我國(guó)是以立窯為主的時(shí)代中發(fā)展起來(lái)的。因而其水泥年產(chǎn)量在全國(guó)總占比最高為60%，而且只有很短暫的兩年而已（1962~1963年）。

  第四代窯型是立波爾窯，這是一種帶爐篦子加熱機(jī)的半干法回轉(zhuǎn)窯。1941年由日本人在遼陽(yáng)小屯建成，單窯日產(chǎn)熟料400噸。之后在牡丹江、邯鄲、西卓子山、永安等地相繼投產(chǎn)6~7家立波爾窯水泥廠，延續(xù)到1995年左右消亡，其水泥產(chǎn)量始終很少，對(duì)我國(guó)水泥工業(yè)影響不大。

  第五代窯型是預(yù)熱器窯，其中有立筒預(yù)熱器窯與旋風(fēng)預(yù)熱器窯兩種。我國(guó)在1960年前后曾分別對(duì)其進(jìn)行過(guò)小型的半工業(yè)性試驗(yàn)，也曾建設(shè)過(guò)少數(shù)的日產(chǎn)熟料300噸左右的立筒預(yù)熱器窯水泥廠（漢中型）和旋風(fēng)預(yù)熱器窯水泥廠，均因運(yùn)行不大順利，又時(shí)值“文革”而中斷。待到1980年我國(guó)改革開(kāi)放時(shí)，新一代的預(yù)分解窯已在國(guó)際上興起，于是我國(guó)就跨越了這個(gè)預(yù)熱器窯時(shí)代，直接抓住了預(yù)分解窯發(fā)展的機(jī)遇。

  第六代窯型是預(yù)分解窯（在我國(guó)稱之謂新型干法窯）。1984年和1985年我國(guó)第一條和第二條預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線分別在冀東和寧國(guó)投產(chǎn)（4000t/d）。1986年我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的2000t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線在江西萬(wàn)年投入調(diào)試，1988年獲國(guó)家級(jí)鑒定驗(yàn)收。從此我國(guó)進(jìn)入了預(yù)分解窯水泥不斷改進(jìn)升級(jí)，逐步發(fā)展的新時(shí)代。相繼推出了改進(jìn)型魯南2000t/d線，提高型耀縣2000t/d線，國(guó)產(chǎn)化型雙陽(yáng)2000t/d線，增產(chǎn)型葛洲壩2500t/d線，低投資型荻港2500t/d線，中外結(jié)合型銅陵4000t/d線和海螺10000t/d線，自主研發(fā)型5000~12000t/d線，以及正在組織研發(fā)的“第二代新型干法水泥”線等。

  如果說(shuō)，以前諸型生產(chǎn)線的改進(jìn)升級(jí)是循序漸進(jìn)小步提高的話。那么，最后的“第二代”線所規(guī)定應(yīng)達(dá)到的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)內(nèi)容全面、數(shù)值明確、水平高、任務(wù)重、難度大；期盼我國(guó)早日全面完成這項(xiàng)艱巨的研發(fā)工作，示范線順利投產(chǎn)，創(chuàng)出預(yù)分解窯水泥技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先水平。屆時(shí)預(yù)分解窯水泥技術(shù)的熱耗和電耗等指標(biāo)很可能就已經(jīng)非常接近其極限值了。

  預(yù)分解窯水泥在我國(guó)的迅猛發(fā)展始于2005年。其在全國(guó)水泥總年產(chǎn)量中的變化由2005年的44%已上升到現(xiàn)在的95%。全國(guó)的預(yù)分解窯已達(dá)1600余臺(tái)，可謂一統(tǒng)天下，然而縱觀世界和我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展大局。預(yù)分解窯水泥技術(shù)現(xiàn)今已發(fā)展到接近頂點(diǎn)，這也預(yù)示著它或?qū)㈤_(kāi)始走下坡路而逐漸被下一代（第七代）更先進(jìn)、更環(huán)保的水泥生產(chǎn)技術(shù)所取代，這是科學(xué)發(fā)展技術(shù)進(jìn)步的客觀規(guī)律所決定的。

  綜上所述，我國(guó)水泥工業(yè)革新?lián)Q代歷程及其主要技術(shù)指標(biāo)提升進(jìn)程可匯總。[Page]

  反思：兩代水泥技術(shù)更新之際，戰(zhàn)略制定應(yīng)分清主次

  反思60多年來(lái)，我國(guó)水泥工業(yè)走過(guò)的道路，筆者有些感悟與啟迪，愿與同仁們一并分享，共同探討。

  任何一項(xiàng)工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的科學(xué)技術(shù)均遵循事物發(fā)展進(jìn)步的基本規(guī)律，都有一段萌芽期，這段時(shí)期可能很短促，也可能很漫長(zhǎng)，完全取決于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)政治經(jīng)濟(jì)條件。接著就是一段成長(zhǎng)發(fā)展期，其推廣應(yīng)用的速度往往是最快的，范圍也是最廣闊的。這也是其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最主要的回報(bào)收獲期。之后第三階段，因其已發(fā)展到了接近其極限或頂峰，于是就進(jìn)入了一種大體維持既有狀態(tài)，緩慢漸行，最終被另一項(xiàng)更先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)所取代，完成革新?lián)Q代的歷史進(jìn)程。然而代際的交替往往并非很清晰，常有交差重疊的過(guò)渡期存在。

  我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展歷程完全遵循技術(shù)的不斷進(jìn)步，從立窯——中空干法窯——濕法長(zhǎng)窯——立波爾窯——預(yù)熱器窯——預(yù)分解窯逐代技術(shù)革命、革新?lián)Q代交錯(cuò)發(fā)展的科學(xué)規(guī)律。各種窯型代表了各個(gè)歷史時(shí)期的水泥工業(yè)綜合技術(shù)水平，見(jiàn)證了我國(guó)水泥工業(yè)不斷發(fā)明創(chuàng)新，技術(shù)進(jìn)步一代一代持續(xù)發(fā)展的歷程。

  所以我國(guó)水泥工業(yè)的科技發(fā)展決不會(huì)就此止步于預(yù)分解窯第六代的水平，即所謂的“新型干法窯”絕不可能永遠(yuǎn)地“新型”下去?，F(xiàn)今，科技發(fā)展的某些跡象已經(jīng)開(kāi)始隱約地顯露了新一代水泥生產(chǎn)技術(shù)的曙光，只是我們現(xiàn)在還不能較明確地想象到今后將取代預(yù)分解窯的第七代水泥生產(chǎn)技術(shù)是什么而已。

  我國(guó)水泥工業(yè)的立窯時(shí)代特別冗長(zhǎng)而畸形，從其誕生到全部消亡預(yù)計(jì)將長(zhǎng)達(dá)150年。這是上世紀(jì)50年代我國(guó)水泥工業(yè)“大躍進(jìn)”的需要，迫使水泥工業(yè)的發(fā)展逆向重走回頭路，將立窯起死回生，并大力宣傳優(yōu)先發(fā)展所造成的后果。2001年，當(dāng)全國(guó)水泥產(chǎn)量已達(dá)6.6億噸時(shí)，立窯水泥竟占總量的80%，可謂立窯水泥的畸形發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了極致。因?yàn)樵凇皹O左”思潮的枷鎖下，無(wú)形中對(duì)當(dāng)時(shí)的各種水泥窯型無(wú)不都被貼上了不同的“思想意識(shí)”標(biāo)簽，立窯被譽(yù)為“革命左派”當(dāng)然應(yīng)該處于強(qiáng)勢(shì)的統(tǒng)治地位。所以大多數(shù)上世紀(jì)50~60年代畢業(yè)的各屆大中?？茖W(xué)生，從被分配到水泥行業(yè)參加工作開(kāi)始，一直到退休搞了一輩子的立窯水泥，為此奉獻(xiàn)了畢生的青春年華和智慧。在全行業(yè)的共同努力下，最終的確也把立窯水泥生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)工作做到了無(wú)微不至，極盡其“完美”之能事。2000年前后還推出了據(jù)說(shuō)可與新型干法窯水泥生產(chǎn)線相媲美的所謂1000~2000t/d的“現(xiàn)代立窯”水泥生產(chǎn)線，最后還建成了一些更好的JT窯水泥生產(chǎn)線，其有些技術(shù)指標(biāo)的確不俗，堪稱立窯水泥登峰造極之作。

  然而，時(shí)代總在不斷地前進(jìn)，技術(shù)也在不停地進(jìn)步，即使立窯拼命堅(jiān)持到了21世紀(jì)，但因其固有的缺陷，在預(yù)分解窯澎湃發(fā)展的洪流中，立窯最終還是難逃被淘汰的命運(yùn)。回想起來(lái)，我們好幾代水泥人，花了幾十年的歲月，為了最大可能地改進(jìn)和完善立窯付出了巨大代價(jià)，今天看來(lái)是否經(jīng)濟(jì)劃算？如果當(dāng)初我們?cè)琰c(diǎn)把這些資源用于發(fā)展預(yù)分解窯方面，其效果是否會(huì)大有改觀？應(yīng)該承認(rèn)，那種不顧資源、環(huán)境與技術(shù)進(jìn)步等諸多范疇的損失，如此高強(qiáng)度、大范圍、超大量、長(zhǎng)時(shí)期地依靠立窯，是技術(shù)政策嚴(yán)重失衡所致，其最終的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效果是弊多利少的。這是一個(gè)毋庸回避的深刻教訓(xùn)。

  根據(jù)半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)曾超長(zhǎng)期羈絆拘泥于立窯的教訓(xùn)，以及曾跨越預(yù)熱器窯直接抓住預(yù)分解窯發(fā)展機(jī)遇的經(jīng)驗(yàn)，筆者形成一個(gè)重要的觀點(diǎn)：那就是當(dāng)兩代水泥工藝技術(shù)面臨新舊交替，革新?lián)Q代之際，在時(shí)機(jī)基本成熟的條件下，制定水泥工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)必須分清主次。應(yīng)以技術(shù)革命、革新?lián)Q代，搶占新時(shí)代的制高點(diǎn)為主；以技術(shù)改良、改進(jìn)完善原有的水泥制造技術(shù)裝備為次。因?yàn)榍罢呔哂虚L(zhǎng)期的戰(zhàn)略意義，而且處于萌芽階段，發(fā)展提升的空間廣闊；而后者則是強(qiáng)弩之末，接近頂峰，再進(jìn)一步改進(jìn)完善的難度大、空間小，而且時(shí)效較短，產(chǎn)出投入比也不經(jīng)濟(jì)。

  吸收上述有關(guān)立窯的教訓(xùn)，建議我國(guó)在組織對(duì)預(yù)分解窯水泥線進(jìn)行技術(shù)改良、改進(jìn)升級(jí)的同時(shí)，兼顧到全行業(yè)的技術(shù)革命，革新?lián)Q代探索研發(fā)方面的組織協(xié)調(diào)工作，爭(zhēng)取在下一個(gè)（第七代）水泥生產(chǎn)技術(shù)革新?lián)Q代的過(guò)程中搶占制高點(diǎn)，抓住躋身甚至超越世界水泥強(qiáng)國(guó)的機(jī)遇。因此，在把握我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的近期與中長(zhǎng)期關(guān)系、資源配置、技術(shù)力量部署、目標(biāo)任務(wù)大小、難度和進(jìn)度等諸多方面宜統(tǒng)籌兼顧，科學(xué)協(xié)調(diào)。但是抓住革新?lián)Q代，技術(shù)革命的先機(jī)必須予以高度重視，切勿錯(cuò)失在國(guó)際水泥界把握發(fā)展戰(zhàn)略重點(diǎn)的時(shí)機(jī)。趁這次國(guó)際水泥工業(yè)將臨革新?lián)Q代之機(jī)，我國(guó)要力爭(zhēng)提升到與世界水泥強(qiáng)國(guó)基本并駕齊驅(qū)的水平。

  展望：第七代水泥生產(chǎn)制造技術(shù)值得我國(guó)水泥業(yè)界密切關(guān)注

  下一代將會(huì)取代預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)技術(shù)的是什么？目前尚難以預(yù)料，但是國(guó)際上已經(jīng)隱約地出現(xiàn)了一些或有可能的預(yù)兆，我國(guó)應(yīng)予以關(guān)注和跟蹤探索。例如浮騰層流化床熟料煅燒技術(shù)，Kalina循環(huán)余熱發(fā)電技術(shù)，各種替代燃料深加工和100%采用替代燃料的熟料煅燒技術(shù)，熟料富氧煅燒技術(shù)，CO2循環(huán)高效余熱發(fā)電技術(shù)，水泥窯CO2捕集技術(shù)，熟料生產(chǎn)兼大量發(fā)電與純CO2捕集技術(shù)，廢棄物替代熟料的深加工技術(shù)，貝利特水泥和新型礦物熟料的生產(chǎn)技術(shù)，低熟料含量的高性能水泥生產(chǎn)技術(shù)，納米彈性高強(qiáng)水泥技術(shù)，“四零一負(fù)”型綠色水泥生產(chǎn)技術(shù)等等。這些新技術(shù)多少均通過(guò)了一定規(guī)模和一定深度的試驗(yàn)，經(jīng)歷了一定時(shí)間持續(xù)運(yùn)行的考驗(yàn)。分別獲得了不同程度的效果，初顯端倪。其中有些技術(shù)在我國(guó)已有所試驗(yàn)或生產(chǎn)實(shí)踐，如浮騰層流化床熟料煅燒技術(shù)和熟料富氧煅燒技術(shù)等。

  另外，還有一些國(guó)際權(quán)威性的水泥研發(fā)機(jī)構(gòu)和老牌跨國(guó)水泥裝備供應(yīng)廠商正在研究試驗(yàn)中，但尚未對(duì)外透露若干新一代技術(shù)方案及其裝備。通常它們的全套解決方案往往比較針對(duì)市場(chǎng)需求，比較實(shí)用，我們更要密切關(guān)注。雖然它們近年來(lái)在預(yù)分解窯技術(shù)改良方面的研發(fā)投入不多，但對(duì)下一代水泥工業(yè)的技術(shù)革命、革新?lián)Q代方面的研發(fā)卻在不遺余力地加緊進(jìn)行之中，其目的很明確，就是為了確?？刂莆磥?lái)的水泥發(fā)展戰(zhàn)略制高點(diǎn)——第七代水泥生產(chǎn)制造技術(shù)，對(duì)此我們更要高度關(guān)注。

  當(dāng)前對(duì)我國(guó)水泥工業(yè)來(lái)說(shuō)，最重要的是建立完善自主發(fā)明創(chuàng)新的機(jī)制與制度，才能研發(fā)出中國(guó)首創(chuàng)的世界最新技術(shù)。我們不僅要盡快地跟蹤國(guó)際領(lǐng)先水平，更要自己發(fā)明創(chuàng)新國(guó)際空白的新技術(shù)，這樣才能真正地實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)世界水泥工業(yè)的中國(guó)水泥夢(mèng)。筆者預(yù)計(jì)，第七代水泥生產(chǎn)技術(shù)的來(lái)臨可能還有15年左右的時(shí)間，讓我們共同抓緊努力奮斗吧！