2022年度回轉窯技術發(fā)展報告

一、我國經(jīng)濟及石灰相關行業(yè)發(fā)展情況
 
1、2022年我國經(jīng)濟發(fā)展概況
 
2022年，面對多重超預期因素沖擊，中國高效統(tǒng)籌疫情防控和經(jīng)濟社會發(fā)展，保持了經(jīng)濟社會大局穩(wěn)定；疫情三年國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）年均復合增長4.5%，在全球主要經(jīng)濟體中居前列。2022年中國經(jīng)濟面臨著需求收縮、供給沖擊、預期轉弱的三重壓力，工業(yè)經(jīng)濟增速回落至低于疫情前的水平。
 
2、石灰相關行業(yè)的發(fā)展情況
 
（1）鋼鐵、氧化鋁、電石三大石灰主要需求行業(yè)產(chǎn)量均有增加
 
1）鋼鐵：十年來，鋼鐵行業(yè)跨區(qū)域、跨所有制兼并重組浪潮席卷全國，尤其是在專業(yè)化的基礎上規(guī)?；⒁詼p少同質化競爭為目的、以資產(chǎn)劃轉為特點的戰(zhàn)略性重組不斷提速，構建起以“南寶武、北鞍鋼”為主框架的產(chǎn)業(yè)新格局，中信泰富特鋼集團重整青島鋼鐵、華菱錫鋼、浙江鋼管、天津鋼管后，鋼鐵年產(chǎn)能超1400萬噸，成為全球范圍內(nèi)規(guī)模最大、品類最全的專業(yè)化特鋼生產(chǎn)企業(yè)，成為名副其實的全球特鋼龍頭企業(yè)。
 
表1 近年來兼并重組較為活躍的企業(yè)

 
中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，我國前10家鋼鐵企業(yè)粗鋼產(chǎn)量占全國比重由2016年的35.9%提升到2021年的41.5%，但整體仍處于較低水平，低于美國、日本、韓國等。
 
2022年前三季度鋼鐵業(yè)再陷困境，價格深度下調。1～9月全國粗鋼消費下降4%，但各品種間存在差異，螺紋需求下降15.8%，熱軋需求下降4.3%，冷軋需求下降2.4%，中厚板需求增長1.6%，長材需求下降，板材需求有增有減，反映出經(jīng)濟結構正在積極調整。
 
2017～2022年粗鋼產(chǎn)量統(tǒng)計見表2。預計2023年鋼鐵原料成本同比上年呈下降趨勢，鐵礦石指數(shù)均價或維持在85美元左右，下跌26%，煤焦指數(shù)均價維持在1600元/噸左右，下跌30%?？傮w鋼材價格先抑后揚，年均價下跌15%。
 
根據(jù)2021年統(tǒng)計數(shù)據(jù)：我國生鐵產(chǎn)量為86856.8萬噸，按噸鐵消耗85kg石灰計算，燒結石灰年用量為7382.828萬噸。2021年粗鋼產(chǎn)量為10.3105億噸，按噸鋼消耗石灰（含精煉）38kg計算，煉鋼石灰年用量為3918萬噸；2021年冶金石灰市場容量為1.13億噸。預計2023年鋼鐵需求同比2022年持平，粗鋼產(chǎn)量約10.2億噸，石灰總需求預計約1.119億噸。
 
表2 2017～2022年粗鋼產(chǎn)量統(tǒng)計表（單位：萬噸）

 
2）氧化鋁：2022上半年國內(nèi)氧化鋁供應總體充裕，且新投產(chǎn)能集中大量釋放。截至5月底，國內(nèi)氧化鋁建成產(chǎn)能9417萬噸，較上年12月底增加5.2%，運行產(chǎn)能8240萬噸，較上年12月底增加12.3%，氧化鋁開工率為87.5%。受產(chǎn)能大幅增加的影響，上半年氧化鋁價格在冬奧限產(chǎn)和夏季疫情影響緩解后大幅回落。
 
表3 2017～2023年及遠期國內(nèi)氧化鋁新建產(chǎn)能列表

 
預計2022年新投氧化鋁產(chǎn)能將達到1290萬噸，在下半年產(chǎn)能繼續(xù)保持快速增加的形勢下，氧化鋁后續(xù)價格或存在下行壓力。
 
2021年氧化鋁實際產(chǎn)量為7717.1萬噸， 2022年1～10月份產(chǎn)量總計為6817.82萬噸，較上年同期增長5.1%，預計全年產(chǎn)量將達到8110萬噸。噸氧化鋁消耗石灰用量約200kg，2022年需求石灰量約1622萬噸。
 
表4 2020～2022年氧化鋁產(chǎn)量統(tǒng)計表

 
3）電石：國內(nèi)電石產(chǎn)業(yè)下游主要集中在PVC生產(chǎn)，近五年電石表觀消費量約2700萬噸/年。PVC需求量穩(wěn)定增長，保守預計未來五年PVC對電石需求拉動維持3%的復合增長。而BDO受到可降解塑料PBAT的拉動，有望保持高速增長，國內(nèi)目前運行、在建和規(guī)劃且已開展前期工作的BDO項目多達220個，到2029年底預計產(chǎn)能超過1750萬噸。預測到2025年電石路線BDO將消耗電石420萬噸/年。假設電石其它需求不變，未來幾年國內(nèi)電石需求量測算結果：2022年約2700萬噸、2023年約3150萬噸，到2025年國內(nèi)電石消耗量約為3385萬噸。
 
上述三大行業(yè)2022年石灰需求量約為1.5512億噸，與上年基本持平。受宏觀經(jīng)濟影響，這些行業(yè)均處于微利或虧損狀態(tài)，外加煤炭等燃料價格高企，石灰行業(yè)整體處于微利狀態(tài)，無配套石灰石礦山企業(yè)處境艱難，不少企業(yè)限產(chǎn)，甚至停產(chǎn)。
 
（2）環(huán)保及農(nóng)業(yè)用石灰持續(xù)增長
 
“十四五”期間，我國將全面開展大氣、水、土壤和新型污染物的治理，推進生態(tài)保護修復，實現(xiàn)減污增容。綠色發(fā)展和美麗中國建設將把環(huán)保產(chǎn)業(yè)推上新的風口。發(fā)達國家環(huán)保和農(nóng)業(yè)用石灰占比達20%以上，而中國環(huán)保及農(nóng)業(yè)用石灰的占比不足10%。石灰作為性價比高、無二次污染的高活性堿劑，在廢氣、廢水、固廢處理、土壤改良等領域得到廣泛應用，已成為中國石灰工業(yè)的一個重要經(jīng)濟增長點。十四五期間，環(huán)保及農(nóng)業(yè)用灰將會形成年需求3000萬噸以上的增量市場。部分環(huán)保領域石灰消耗量估算見表５。
 
表5 部分環(huán)保領域石灰消耗量估算

 
二、回轉窯建設情況
 
截止目前，納入統(tǒng)計途徑的在國內(nèi)已建成投產(chǎn)的石灰及白云石回轉窯約580座。據(jù)石灰協(xié)會骨干企業(yè)初步統(tǒng)計，2022年預計開工建設的石灰回轉窯約25座，投產(chǎn)后形成約800萬噸的生產(chǎn)能力，新增產(chǎn)能在所有窯型中占比較高。
 
三、回轉窯技術特點與發(fā)展
 
1、回轉窯技術特點
 
（1）石灰品質最高：煅燒最均勻、活性度最高、生燒最低、S含量最低；
（2）單機產(chǎn)能最大：單機可達2000t/d；
（3）調節(jié)最靈活：開放式煅燒，預熱、煅燒、冷卻三段獨立可控；
（4）入爐石灰石粒級范圍廣：10～20mm小粒級及40～80mm大粒級石灰石，入爐仍能保證煅燒的高品質；
（5）多燃料混燒：回轉窯燃料適應性強，可用燃料有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，可單燒或混燒，并可自由切換；
（6）可實現(xiàn)超低排放：在現(xiàn)有窯型中，回轉窯是現(xiàn)階段環(huán)保超低排放工藝最成熟的窯型，脫硫脫硝工藝穩(wěn)定成熟，運行成本較低。
 
2、回轉窯技術的創(chuàng)新
 
（1）回轉窯大型化取得跨越式進展
 
2022年新建回轉窯生產(chǎn)線中，窯徑5.8米、日產(chǎn)1600噸窯3條；窯徑5.2米、日產(chǎn)1300噸窯2條（11月份投產(chǎn)）。以上窯型均為國內(nèi)原創(chuàng)設計，且技術跨度大，這些新建回轉窯投產(chǎn)后將對國內(nèi)乃至世界石灰生產(chǎn)裝備產(chǎn)生重大影響。
 
（2）回轉窯能耗逐步下降
 
近年來新建回轉窯熱耗逐步降低，標桿熱耗指標在1050kcal/kg以下，降耗措施：
1）規(guī)范操作管理，提高人員素質和管理水平；
2）降低回轉窯系統(tǒng)漏風率；
3）提高預熱器和冷卻器熱效率，降低廢氣和出灰溫度；
4）優(yōu)化耐火材料，降低筒體散熱損失；
5）充分利用熱能，如窯尾廢氣烘干煤粉、生產(chǎn)蒸汽或熱水進行二次利用，煅燒段輻射熱用于取暖、洗浴等;
6）提高燃燒器燃盡率和熱效率；
7）采用變頻器，降低電能消耗；
8）采用智能燃燒控制系統(tǒng)，優(yōu)化操作程序，降低燃料消耗和生產(chǎn)成本。
 
四、存在問題與解決措施
 
1、生產(chǎn)線建設水平參差不齊
 
回轉窯石灰生產(chǎn)線在現(xiàn)有石灰窯型中最為復雜，對建設單位要求較高，但國內(nèi)從事回轉窯建設單位眾多，水平參差不齊，造成某些生產(chǎn)線建設質量及運行效果不佳。為保證生產(chǎn)線建設質量，建議如下：一是選擇專業(yè)的承建單位。專業(yè)的承建單位應有專業(yè)的團隊，具有專業(yè)設計能力保證廠區(qū)規(guī)劃及工藝合理，強大的制造能力保證制作質量和進度，熟練的安裝隊伍保證安裝質量和進度，專業(yè)的調試團隊保證試生產(chǎn)安全及短時間達產(chǎn)達標。二是業(yè)主不要片面追求低價，應注重生產(chǎn)線投入的性價比，避免頻繁停產(chǎn)、改造造成的損失。三是石灰協(xié)會應加強咨詢服務，引導企業(yè)根據(jù)自身情況和需求正確選擇建設單位。
 
2、石灰生產(chǎn)企業(yè)對原燃料條件的重要性認知不足
 
爐窯運行是否順暢，與原燃料有直接關系，不是所有石灰石均能進入回轉窯進行煅燒，有成分、粒度、硬度、含泥量等一系列指標要求；燃料有熱值、揮發(fā)分、焦渣特征、水分、細度、灰分等各種要求?；剞D窯生產(chǎn)線的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)必須具備穩(wěn)定合格的原燃料條件。
 
3、行業(yè)缺乏高端人才
 
由于歷史原因，石灰企業(yè)普遍規(guī)模小、員工整體素質偏低，制約著企業(yè)的發(fā)展。倡導業(yè)內(nèi)企業(yè)加強員工培訓，員工和團隊素質高低是保障生產(chǎn)順行和指標優(yōu)良的關鍵因素，培養(yǎng)和留住人才對企業(yè)是最劃算的投資。
 
五、回轉窯市場分析與前景預測
 
1、回轉窯市場分析
 
作為世界最大的工業(yè)化國家，我國現(xiàn)有石灰窯型種類多，回轉窯以其獨有的優(yōu)勢，贏得了眾多用戶的信賴。隨著回轉窯技術的創(chuàng)新發(fā)展，其在高端活性石灰市場中的份額將繼續(xù)擴大。
 
（1）鋼鐵行業(yè)不銹鋼、特鋼、煉鋼優(yōu)選回轉窯石灰；隨著回轉窯能耗逐年降低，燒結使用回轉窯灰的范圍逐年擴大，如酒鋼、敬業(yè)鋼鐵、新興鑄管等。
（2）高活性石灰使氧化鋁回收率提高，生產(chǎn)成本降低。目前氧化鋁行業(yè)直接配套爐窯以回轉窯為主，氧化鋁生產(chǎn)優(yōu)選高端回轉窯石灰成為行業(yè)共識。
（3）電石行業(yè)技改配套回轉窯逐年增多，既降低工藝電耗，又能利用回轉窯多燃料混燒優(yōu)勢，將蘭炭除塵灰直接作為燃料入窯燃燒，解決了環(huán)境污染問題。
（4）回轉窯尾氣低硫，成熟的脫硝工藝、較低的脫硝成本有利于回轉窯技術的推廣和應用。
 
2、前景預測
 
石灰生產(chǎn)組織和運營模式的變革將成為回轉窯發(fā)展的契機。
 
（1）隨著產(chǎn)業(yè)協(xié)同及資本重組，石灰企業(yè)將走向集團化和大型化
 
石灰石開采、石灰、重鈣、氫氧化鈣、輕鈣、納米碳酸鈣及衍生品，產(chǎn)業(yè)間相互關聯(lián)且具有互補性，一體化企業(yè)將生產(chǎn)中的固廢、余熱、尾氣等充分循環(huán)利用，成本更具優(yōu)勢、產(chǎn)品質量更有保障，隨著產(chǎn)業(yè)的整合逐漸進行，大規(guī)模一體化綜合企業(yè)將成為趨勢。
 
近年來，石灰行業(yè)已逐漸進入資本的視野。協(xié)會主動作為，為推動行業(yè)轉型升級，已牽頭成立石灰產(chǎn)業(yè)基金。各地政府為改變石灰及上下游企業(yè)“散、亂、污”現(xiàn)狀，積極推進企業(yè)兼并重組。預計未來5年行業(yè)將出現(xiàn)千萬噸級的石灰企業(yè)集團，回轉窯等高端石灰窯型將在骨干企業(yè)中占主導地位。
 
石灰下游的需求端，如鋼鐵、電石、氧化鋁等，隨著行業(yè)重組，未來將出現(xiàn)超級大客戶，不排除出現(xiàn)上下游大客戶間互相持股現(xiàn)象。
 
（2）5G的到來將改變石灰生產(chǎn)企業(yè)運營模式
 
我國5G基礎設施將基本建設完成，“十四五”期間，工業(yè)領域由于大數(shù)據(jù)技術的普遍應用將改變公司的運行生態(tài)。石灰行業(yè)應積極主動，融入本次大數(shù)據(jù)工業(yè)革命。預計大數(shù)據(jù)將會在以下兩方面改變石灰生產(chǎn)企業(yè)的運營模式：一是大數(shù)據(jù)將支持行業(yè)建立統(tǒng)一服務平臺，包括遠程診斷及技術服務配套、備件與維保服務平臺、統(tǒng)一成品銷售及原燃料供應平臺。二是智能控制系統(tǒng)結合公司大數(shù)據(jù)平臺，逐步實現(xiàn)智能工廠，減少人員需求。統(tǒng)一服務平臺和大數(shù)據(jù)平臺的建立，有利于發(fā)揮回轉窯的工藝優(yōu)勢。
 
時代發(fā)展和科技進步，為回轉窯發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間，市場前景看好。
 
六、回轉窯技術發(fā)展趨勢
 
2022年11月2日，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設部等四部門聯(lián)合印發(fā)了《建材行業(yè)碳達峰實施方案》，方案提出，“十四五”期間，建材產(chǎn)業(yè)結構調整取得明顯進展，行業(yè)節(jié)能低碳技術持續(xù)推廣，水泥、玻璃、陶瓷等重點產(chǎn)品單位能耗、碳排放強度不斷下降，水泥熟料單位產(chǎn)品綜合能耗水平降低3%以上。“十五五”期間，建材行業(yè)綠色低碳關鍵技術產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)重大突破，原燃料替代水平大幅提高，基本建立綠色低碳循環(huán)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)體系，確保2030年前建材行業(yè)實現(xiàn)“碳達峰”。
 
為實現(xiàn)上述目標，回轉窯技術必須創(chuàng)新發(fā)展：
 
1、推進回轉窯大型化，降低能源消耗
 
石灰爐窯大型化是降低燃料、電力消耗的有效手段。據(jù)國內(nèi)不完全統(tǒng)計，800t/d以上回轉窯較600t/d以下回轉窯節(jié)能約10%。因此建議根據(jù)市場情況，推廣800t/d以上的回轉窯生產(chǎn)線。
 
2、應用生物質能等替代燃料
 
國際上許多大型石灰跨國公司正在積極開發(fā)替代燃料，如廢棄物燃料、氫能、生物質燃料等，目前替代燃料使用比例超過20%，以大幅減少能源燃燒過程的碳排放。
 
石灰回轉窯生產(chǎn)線燃料適應性強，如生產(chǎn)線附近廢棄物燃料、生物質燃料豐富，可根據(jù)資源特點，選擇合適的替代燃料利用方式，部分或全部代替常規(guī)燃料，減少常規(guī)燃料使用量，降低碳排放。
 
3、應用富氧燃燒技術
 
釆用富氧燃燒后，燃料燃燒更為充分，煙氣量減少，單位燃料所產(chǎn)生的熱量大大增加，有利于節(jié)約燃料資源。但需解決如何控制廢氣中氮氧化物升高和石灰冷卻用風量問題。解決思路是：富氧、減少空氣用量、合理引入窯尾廢氣、提高廢氣中CO2濃度、CO2資源化利用相結合。但其工藝路線設備投資巨大，有待于產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)濟合理才能實施，如碳交易價格升高到合理價位，或在高原缺氧區(qū)域應用。
 
4、開發(fā)節(jié)能工藝、節(jié)能主機和采用節(jié)能設備，提高生產(chǎn)線節(jié)能水平
 
生產(chǎn)線工藝路線的持續(xù)優(yōu)化，主機如預熱器、回轉窯、冷卻器節(jié)能及效率的提高，風機、電機采用高效能產(chǎn)品，可進一步降低生產(chǎn)線的能耗水平。
 
5、采用智能化控制，穩(wěn)定整體能耗水平
 
國內(nèi)同樣的裝備，不同的操作人員和管理水平，能耗指標千差萬別。提高生產(chǎn)線的智能化水平，特別是采用智能燃燒控制系統(tǒng)，可減少人為因素影響，穩(wěn)定生產(chǎn)線能耗水平。
 
6、研發(fā)和推廣低溫余熱高效利用技術
 
由于煅燒方式差異，回轉窯與先進窯型相比熱耗偏高，如能對窯尾廢氣和窯皮余熱合理利用，將克服回轉窯能耗高的劣勢，并降低產(chǎn)業(yè)鏈整體能源消耗，超低排放和脫硝就是回轉窯劣勢變優(yōu)勢的一個例子。
 
7、推進二氧化碳捕集、利用與封存技術的產(chǎn)業(yè)化應用
 
不考慮燃料和電力，每噸石灰煅燒可產(chǎn)生0.78噸CO2。石灰行業(yè)為CO2排放大戶，合理設計工藝，窯尾廢氣中能夠產(chǎn)生高濃度CO2，根據(jù)區(qū)域不同，應選擇合理的CO2資源利用方式，如工業(yè)及食品用CO2、生產(chǎn)小蘇打、水楊酸等，以減少溫室氣體排放。
 
中國石灰協(xié)會技術專家組    閆炳寬、韓海照