沙特是中东地区最大的建筑市场,很多大型项目正在施工或处于规划阶段。沙特水泥行业发展迅速,2014年熟料产量5759万吨,水泥产量5722万吨,国内消费量达5720万吨。水泥行业是世界上能源密集程度最高的行业,燃料和能源成本占生产总成本的30~40%。平均而言,具体的电能消耗在90~130kW·h/t之间。沙特政府已注意到水泥行业巨大的能源需求,正努力试图减少国内的能源消耗以追求可持续发展。
一、水泥生产中的能源需求
水泥熟料生产的燃料能源理论需求量由化学/矿物反应所需的能量(1700~1800MT/t)和干燥、预热所需的热能决定。近十年建设的现代水泥厂与以前老的工厂相比消耗更少的能源。不同窑系统的实际燃料能源消耗如下(MJ/t熟料):
(1)干法多级(3~6级)旋风预热器和预分解窑:3000~3800;
(2)配备旋风预热器的干法回转窑:3100~4200;
(3)半干/半湿工艺(例如立波尔窑):3300~4500;
(4)干法长窑:高达5000;
(5)湿法长窑: 5000~6000;
(6)立窑:3100~6500;
二、水泥行业的能效
国内新建的最先进的水泥厂通常所有技术手段都为了实现低能耗。那么,如何进一步降低?
能效基于以下三个支柱:
(1)技术优化
(2)水泥和熟料生产的替代原材料
(3)替代燃料
在欧洲,2011年开始新的能效规定试图减少整体行业能耗的20%,实现节约2000亿欧元并创造200万新建业机会的目标。这一做法对水泥行业将产能显著影响。节约20%的能耗是一个很有挑战性的目标,尤其是对最先进的工厂而言。
在老的工厂,粉磨、过程控制、过程预测可以进行现代化,如果安装实施得当,会减少电耗--有时可减少达2位数字。
2.1 替代燃料
替代燃料,如垃圾衍生燃料具备进一步降低能耗的潜力。可替代能源替换矿物燃料是欧洲水泥行业普遍的做法。例如,德国水泥行业替代了61%的矿物燃料。欧洲水泥行业实现整体可替代燃料率至少在20%。在沙特,典型的替代燃料是城市固定废物、农业工业废料、工业废弃物和一些农作物残渣。使用替代或废弃物燃料如城市固体废物、干燥的污泥、钻井废弃物等必须建立一些监管规定:
(1)垃圾/可替代燃料类型;
(2)废物燃料生产标准;
(3)使用可替代燃料的排放标准和控制机制;
(4)许可标准。
2.2 可替代原材料
减少水泥中的熟料比例是降低能耗的另一种途径。特别是,粒化高炉炉渣或石灰石已经被证明可以在水泥生产中具备替代作用,从而减少总的能耗。要强制在水泥行业使用替代原材料,同时也要建立相应标准:
(1)废物的类型、副产品及其他二次原材料的定义;
(2)替代物标准;
(3)生产准则;
(4)控制机制。