高长明：再论水泥厂熟料生产对外界电能零消耗的现实性

我这次的题目是《再论水泥厂 熟料生产对外界电能零消耗的现实性》，在1997年我已经在《水泥技术》发表了《论水泥工业可持续发展战略》在里面我提了“四零一负”理念，到今天已经20年过去了。在2016年我又写了《高长明：水泥工业“四零一负”理念的前世今生与未来》回顾了20年来的进展，自1997年后每隔一段时间都会对此理念的进展进行查看。

所谓“四零一负”理念，即水泥工业可持续发展战略应为，在水泥生产的过程中同时还要力争（或必须）实现：对水泥厂周围生态环境的“零污染”，将排放浓度降低，达到自然环境能够吸纳的水平；水泥熟料生产对外界电能的“零消耗”，1982年天津院就已经有了余热发电的想法，但那时候熟料电耗达到60余度，日本但是在余热发电技术处于领先地位最多也只能达到24度。所以我们就从两个方面着手，一方面降低熟料电耗，一方面提高余热发电水平；对废水废料废渣的“零排放”，就是水泥厂没有废料、废水、废渣的排出，废水可以经处理达到灌溉需要；对化石燃料的“零消耗”，就是大量采用全社会大量废弃物替代化石燃料；以及对全社会各种废弃物（例如矿渣、粉煤灰、电石渣、赤泥、脱硫石膏、城市垃圾、工业废料废渣废油、危废等）的“负增长”做出较大的贡献；亦就是在水泥（或熟料）生产的同时还要发挥“四零一负”的功效。

虽然四零一负是在1997年提出，但是在1983年的时候我就有了这个想法。经过十多年的酝酿，1996年，在德国莱茵河畔城市杜塞尔多夫举行的由德国水泥研究院举行的小型研讨会上，我提出“四零一负”概念，并在次年成文刊登在了《水泥技术》和《水泥》杂志上。

现在我介绍下目前“四零一负”完成的程度是什么样。1997年零污染完成了5-15%左右，到2017年60%-90%。零电耗当时只在日本有余热发电，而在其他国家还没有，只有3-6%。现在完成程度到5-7%，主要因为只有我国在用。零排放这块，在全世界水平比较高，达到了50-70%。对于化石燃料替代方面完成了50左右，想要达到100%要到2030年。

为什么余热发电在欧美没有发展起来？主要是因为在欧美水泥价格比较高，但是电费很便宜。因此，欧美地区企业想要利用余热发电需要提高熟料热耗，得不偿失。降低熟料电耗、热耗是主要的，不能为了余热发电而本末倒置。当前，欧美企业只有吨熟料余热发电在60度以上才能达到与外买电的成本持平。北欧一些国家的企业是将余热全部以优惠的价格卖给政府，为附近居民提供优惠的采暖、热水服务。国外余热利用效率比发电高，例如 1999年德国巴伐利亚州（今拜恩州）Lengfurt 水泥厂用戊烷C5H12 ORC有机介质兰肯循环，3000t窑篦冷机的余 热发电得到15kWh/t熟料（相当于全窑60kWh/t 熟料左右）

天津院从1985年开始研究余热发电，经过多年的努力，已经取得了很好的成绩，对此表示欣慰。国外现在有一个卡玲娜循环，用氨水作为朗肯循环。1996年，他将所有的专利卖给了以色列的Wasabi公司。后面少数多次卖给了多个公司，最后被史密斯公司全部买入，随后在阿联酋和巴基斯坦投入使用，在稳定的情况可以达到50度电。但在我国大量EPC项目的出口的冲击下，卡玲娜循环优势开始不明显，我国产品价廉物美，工期短，发电量可观。

另外就是在新疆多条线开始使用旁路防风进行余热发电，但是这一方法还需要不断验证，比如放出来30%的热风会不会造成熟料热耗的增加。在新疆运用的生产线反馈，在放出30%的热风后，熟料热耗增加2%，所以在科技创新的时候要大胆想象，不断实践改进，实现想象。总体看，我国水泥零电耗的进程在不断进步。

最后，高长明认为，熟料生产对外界电能的零消耗将于2030年之前首先在中国水泥工业中实现；水泥生产对外界电能的零消耗将在2050年之前首先在中国水泥工业中实现；水泥窑预热高效回收100%再利用将于2030年之前在发达国家得以实现。