[万里行]徐德龙:一直吃第一口螃蟹的人

西安建筑科技大学校长、中国工程院院士徐德龙

中国水泥工业快速发展为水泥工艺技术变革提供了良好的市场环境,然而在新型干法生产工艺、余热发电等技术普及推广之后,水泥行业技术“有没有进一步提升的空间”,“有没有必要去提升”、“如何去提升”,成为接下来需要关注的问题。确实,目前水泥生产工艺技术已经较为成熟,想要进一步改造提升困难大、风险高,大部分企业都不愿意“吃第一口螃蟹”,“冲锋陷阵”的往往是学术研究领域的专业人士。

通达中国水泥万里行在陕西的最后一站,拜访了西安建筑科技大学校长、中国工程院院士徐德龙在水泥生产技术研究及产业化方面颇有建树。据了解,在过去多年中,针对传统新型干法工艺,徐德龙院士不仅在理论和技术上进行大胆突破,甚至亲自参加相关设备的加工制造,建立实验基地,为院校科研成果与实际产业化对接提供了最大的帮助。

徐德龙院士认为,中国水泥行业要走新型工业化道路必须从生产工艺、新的替代产品研发、处理城市废弃物三个方面做起。

这三个方面徐德龙院士和他创办的粉体工程研究所都有涉猎,经过试验测试,徐德龙院士的研究成果正在逐步向工业化过度——并且部分已获成功。目前,徐德龙和他的粉体工程研究所在水泥工艺创新方面已经走在中国乃至全世界的前列,“将能源‘吃干榨净’,最终达到资源彻底综合利用最佳效果”是徐德龙院士和他的团队一直追求的目标。

西安建大实验基地按照实际项目等比例缩小的迷你版新型干法水泥生产线

水泥工艺要有革命性变革

新型干法水泥生产工艺已经让水泥生产做到在能耗、环保、产品质量都有大幅提升,节约了资源和环境,成为水泥生产的一大进步。应该说,这种工艺已经相对比较成熟稳定,因此多年来在工艺上的改进提升并不大。然而,作为高能耗产业,如何对水泥生产工艺进行进一步改善、追求更低的能耗、更低的污染是当前形势下的必然趋势。

徐德龙院士认为:虽然水泥生产工艺有几十道,但是核心工艺就是传统上的“两磨一烧”,他和西安建大粉体工程研究所针对磨和烧进行大量的研究,在理论和实践上都提出了新的解决方案。

高固气比预热分解技术是徐德龙院士已经成功实现工业化生产的专利技术,通过预热器和分解炉的高固气比,使其反应更加充分,这种条件下,相比传统工艺,该生产线热能利用更加充分,反应后排出的有害气体更少、温度波动也更加稳定。

通达中国水泥万里行在陕西的访问期间,阳山庄水泥的一条2500T/D的生产线就采用这种技术。据介绍,该生产线甚至比国外最先进技术还要节能20%、投资成本也至少会节约10%左右。目前甘肃一条采用高固气比预分解技术的3300T/D新型干法水泥生产线也即将投产。

随后,在陕西铜川兴建的生态水泥生产基地中也将使用这种技术,建造一条5000T/D的熟料生产线。高固气比预热分解技术也将在这种不断应用中升级和完善,届时将很可能成为推动水泥工业技术变革、进而改变水泥竞争格局的重要力量。

令万里行队员们颇为自豪的是,这种技术从理论到工业化过程都是中国人自己完成的,对于中国目前力努力改变中国制造业国际地位和形象创造开了个好头。

高固气比的理论徐德龙院士在20年前就已经提出,有着严谨科学的推导过程,那个时候理论最优的比值是3.6,在工业化的实践中,实现的思路和方法不断调整,在和现代水泥工业的融合中,目前做到最大的比值是2.0,而目前普遍采用的新型干法工艺的比值最大是0.9.,实现了一个质的飞跃。

除了预热器的高固气比技术之外,徐德龙院士正在积极进行冷却系统的高固气比的工业化过程,目前试验阶段已经完成,如果顺利实现工业化过程,未来水泥工艺冷却这部分在冷却效率和投资成本方面都由于目前普遍采用的篦冷机。

对工艺的改造提升上的精益求精是徐德龙院士一直追求的目标,用他自己的话说:就是将能源“吃干榨净”,达到了资源彻底综合利用最佳效果。他对于国内普遍采用的余热发电技术也有着自己的看法,认为首先余热发电是一个比水泥工艺更为复杂的过程,“在一个简单的系统上加上一个复杂的系统并不合适”;其次,由于能量在转换过程中将会有50%以上的损失,徐德龙院士认为频繁能量的转换其实也是对于能量的损失。

此外,余热发电的推广主要依赖于发电上网免费、以及水资源的低廉使用,这一条件目前在国内很多地区都无法实现,余热发电使用也有自身的局限性。徐德龙院士主张将能源直接“吃干榨净”,才能达到最佳的节能效果。

西安建大在新型干法水泥生产工艺技术上的研发推广已经广受肯定

“第一口螃蟹不好吃,但是必须吃”

除了对水泥“两磨一烧”的“烧”做出重要改进之外,在对“磨”这一个阶段的研究,徐德龙院士和他的粉体工程研究所也已经完成理论和试验过程,正在积极向工业化方向推进。徐德龙院士认为,现代水泥“磨”的工艺跟历史上人类粉磨方式的发展异曲同工,都是从“点”到“线”再到“面”,比如球磨就是依靠钢球的撞击来粉磨,目前普遍主流的立磨则是依靠“线”的挤压完成粉磨,在节电、效率上都有了突飞猛进的进步,徐德龙院士认为下一步就是用“面”来磨,他因此发明了盘磨,依靠盘面的挤压来实现水泥“磨”的工艺,并已经制造出了样机,完成试验,效果非常理想,徐德龙院士表示对这一设备充满了信心。

熟料的烧成会排出二氧化碳,要进一步达到低碳环保的效果,减少熟料的生产使用,多用其他材料尤其是固体废弃物也是一个非常好的思路,西安建大的粉体工程研究所虽然已经试验出了不掺加“熟料“的水泥,但是由于建筑材料事关民生的重要意义,国家一直缺乏相关的标准,另外较短的时间也无法验证这种新材料的可靠和稳定。

但是,在中国水泥行业内,大量使用矿渣微粉、城市固体垃圾已经成为趋势,在一些项目中,有规定水泥中至少要掺加30%的矿渣。

徐德龙院士认为,粉磨更细的矿渣微粉将会大大提高其强度,以至于可能更多得替代水泥熟料。但是目前水泥工艺的粉磨技术无法实现,西安建大粉体工程研究所开发的“盘磨”的一个重要目的就是粉磨更细,获取更大的强度进而减少熟料的使用。

水泥工业和水泥产品的变革之外,徐德龙院士认为加上用水泥工业来消解城市废弃物就能够构成实现水泥新型工业化道路的主要途径。我们可以看出,徐德龙院士和他的粉体工程研究所进行的研究都是前瞻性、基础性研究。对于水泥行业发展有着革命性意义。

他自己也坦言为了这些研究和研究成果的推广他们克服的非常大的困难,资金得不到支持、科研成果企业不敢轻易使用,往往需要自己挣钱来支撑科研的进行。但同时他也认为这种原创性的创新是中国最为缺乏,“第一口螃蟹不好吃,但是必须吃”,只有这样中国才能真正成为一个创新性国家——事实上我们可以看出,徐德龙教授多年一直在吃第一口螃蟹。

作为西安建大的校长,他认为对于学生的培养可以着重于这些方面,希望能够培养出具有创新性精神的人才。