2022年度回轉窯技術發(fā)展報告

一、我國(guó)經(jīng)濟及石灰相關行業發(fā)展情況
 
1、2022年我國(guó)經(jīng)濟發(fā)展概況
 
2022年，面(miàn)對(duì)多重超預期因素沖擊，中國(guó)高效統籌疫情防控和經(jīng)濟社會發(fā)展，保持了經(jīng)濟社會大局穩定；疫情三年國(guó)内生産總值（GDP）年均複合增長(cháng)4.5%，在全球主要經(jīng)濟體中居前列。2022年中國(guó)經(jīng)濟面(miàn)臨着需求收縮、供給沖擊、預期轉弱的三重壓力，工業經(jīng)濟增速回落至低于疫情前的水平。
 
2、石灰相關行業的發(fā)展情況
 
（1）鋼鐵、氧化鋁、電石三大石灰主要需求行業産量均有增加
 
1）鋼鐵：十年來，鋼鐵行業跨區域、跨所有制兼并重組浪潮席卷全國(guó)，尤其是在專業化的基礎上規模化、以減少同質化競争爲目的、以資産劃轉爲特點的戰略性重組不斷提速，構建起(qǐ)以“南寶武、北鞍鋼”爲主框架的産業新格局，中信泰富特鋼集團重整青島鋼鐵、華菱錫鋼、浙江鋼管、天津鋼管後(hòu)，鋼鐵年産能(néng)超1400萬噸，成(chéng)爲全球範圍内規模最大、品類最全的專業化特鋼生産企業，成(chéng)爲名副其實的全球特鋼龍頭企業。
 
表1 近年來兼并重組較爲活躍的企業

 
中國(guó)鋼鐵工業協會數據顯示，我國(guó)前10家鋼鐵企業粗鋼産量占全國(guó)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(guó)、日本、韓國(guó)等。
 
2022年前三季度鋼鐵業再陷困境，價格深度下調。1～9月全國(guó)粗鋼消費下降4%，但各品種(zhǒng)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%，中厚闆需求增長(cháng)1.6%，長(cháng)材需求下降，闆材需求有增有減，反映出經(jīng)濟結構正在積極調整。
 
2017～2022年粗鋼産量統計見表2。預計2023年鋼鐵原料成(chéng)本同比上年呈下降趨勢，鐵礦石指數均價或維持在85美元左右，下跌26%，煤焦指數均價維持在1600元/噸左右，下跌30%。總體鋼材價格先抑後(hòu)揚，年均價下跌15%。
 
根據2021年統計數據：我國(guó)生鐵産量爲86856.8萬噸，按噸鐵消耗85kg石灰計算，燒結石灰年用量爲7382.828萬噸。2021年粗鋼産量爲10.3105億噸，按噸鋼消耗石灰（含精煉）38kg計算，煉鋼石灰年用量爲3918萬噸；2021年冶金石灰市場容量爲1.13億噸。預計2023年鋼鐵需求同比2022年持平，粗鋼産量約10.2億噸，石灰總需求預計約1.119億噸。
 
表2 2017～2022年粗鋼産量統計表（單位：萬噸）

 
2）氧化鋁：2022上半年國(guó)内氧化鋁供應總體充裕，且新投産能(néng)集中大量釋放。截至5月底，國(guó)内氧化鋁建成(chéng)産能(néng)9417萬噸，較上年12月底增加5.2%，運行産能(néng)8240萬噸，較上年12月底增加12.3%，氧化鋁開(kāi)工率爲87.5%。受産能(néng)大幅增加的影響，上半年氧化鋁價格在冬奧限産和夏季疫情影響緩解後(hòu)大幅回落。
 
表3 2017～2023年及遠期國(guó)内氧化鋁新建産能(néng)列表

 
預計2022年新投氧化鋁産能(néng)將(jiāng)達到1290萬噸，在下半年産能(néng)繼續保持快速增加的形勢下，氧化鋁後(hòu)續價格或存在下行壓力。
 
2021年氧化鋁實際産量爲7717.1萬噸， 2022年1～10月份産量總計爲6817.82萬噸，較上年同期增長(cháng)5.1%，預計全年産量將(jiāng)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年氧化鋁産量統計表

 
3）電石：國(guó)内電石産業下遊主要集中在PVC生産，近五年電石表觀消費量約2700萬噸/年。PVC需求量穩定增長(cháng)，保守預計未來五年PVC對(duì)電石需求拉動維持3%的複合增長(cháng)。而BDO受到可降解塑料PBAT的拉動，有望保持高速增長(cháng)，國(guó)内目前運行、在建和規劃且已開(kāi)展前期工作的BDO項目多達220個，到2029年底預計産能(néng)超過(guò)1750萬噸。預測到2025年電石路線BDO將(jiāng)消耗電石420萬噸/年。假設電石其它需求不變，未來幾年國(guó)内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(guó)内電石消耗量約爲3385萬噸。
 
上述三大行業2022年石灰需求量約爲1.5512億噸，與上年基本持平。受宏觀經(jīng)濟影響，這(zhè)些行業均處于微利或虧損狀态，外加煤炭等燃料價格高企，石灰行業整體處于微利狀态，無配套石灰石礦山企業處境艱難，不少企業限産，甚至停産。
 
（2）環保及農業用石灰持續增長(cháng)
 
“十四五”期間，我國(guó)將(jiāng)全面(miàn)開(kāi)展大氣、水、土壤和新型污染物的治理，推進(jìn)生态保護修複，實現減污增容。綠色發(fā)展和美麗中國(guó)建設將(jiāng)把環保産業推上新的風口。發(fā)達國(guó)家環保和農業用石灰占比達20%以上，而中國(guó)環保及農業用石灰的占比不足10%。石灰作爲性價比高、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(chéng)爲中國(guó)石灰工業的一個重要經(jīng)濟增長(cháng)點。十四五期間，環保及農業用灰將(jiāng)會形成(chéng)年需求3000萬噸以上的增量市場。部分環保領域石灰消耗量估算見表５。
 
表5 部分環保領域石灰消耗量估算

 
二、回轉窯建設情況
 
截止目前，納入統計途徑的在國(guó)内已建成(chéng)投産的石灰及白雲石回轉窯約580座。據石灰協會骨幹企業初步統計，2022年預計開(kāi)工建設的石灰回轉窯約25座，投産後(hòu)形成(chéng)約800萬噸的生産能(néng)力，新增産能(néng)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）單機産能(néng)最大：單機可達2000t/d；
（3）調節最靈活：開(kāi)放式煅燒，預熱、煅燒、冷卻三段獨立可控；
（4）入爐石灰石粒級範圍廣：10～20mm小粒級及40～80mm大粒級石灰石，入爐仍能(néng)保證煅燒的高品質；
（5）多燃料混燒：回轉窯燃料适應性強，可用燃料有氣态、液态和固态，可單燒或混燒，并可自由切換；
（6）可實現超低排放：在現有窯型中，回轉窯是現階段環保超低排放工藝最成(chéng)熟的窯型，脫硫脫硝工藝穩定成(chéng)熟，運行成(chéng)本較低。
 
2、回轉窯技術的創新
 
（1）回轉窯大型化取得跨越式進(jìn)展
 
2022年新建回轉窯生産線中，窯徑5.8米、日産1600噸窯3條；窯徑5.2米、日産1300噸窯2條（11月份投産）。以上窯型均爲國(guó)内原創設計，且技術跨度大，這(zhè)些新建回轉窯投産後(hòu)將(jiāng)對(duì)國(guó)内乃至世界石灰生産裝備産生重大影響。
 
（2）回轉窯能(néng)耗逐步下降
 
近年來新建回轉窯熱耗逐步降低，标杆熱耗指标在1050kcal/kg以下，降耗措施：
1）規範操作管理，提高人員素質和管理水平；
2）降低回轉窯系統漏風率；
3）提高預熱器和冷卻器熱效率，降低廢氣和出灰溫度；
4）優化耐火材料，降低筒體散熱損失；
5）充分利用熱能(néng)，如窯尾廢氣烘幹煤粉、生産蒸汽或熱水進(jìn)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(néng)消耗；
8）采用智能(néng)燃燒控制系統，優化操作程序，降低燃料消耗和生産成(chéng)本。
 
四、存在問題與解決措施
 
1、生産線建設水平參差不齊
 
回轉窯石灰生産線在現有石灰窯型中最爲複雜，對(duì)建設單位要求較高，但國(guó)内從事(shì)回轉窯建設單位衆多，水平參差不齊，造成(chéng)某些生産線建設質量及運行效果不佳。爲保證生産線建設質量，建議如下：一是選擇專業的承建單位。專業的承建單位應有專業的團隊，具有專業設計能(néng)力保證廠區規劃及工藝合理，強大的制造能(néng)力保證制作質量和進(jìn)度，熟練的安裝隊伍保證安裝質量和進(jìn)度，專業的調試團隊保證試生産安全及短時間達産達标。二是業主不要片面(miàn)追求低價，應注重生産線投入的性價比，避免頻繁停産、改造造成(chéng)的損失。三是石灰協會應加強咨詢服務，引導企業根據自身情況和需求正确選擇建設單位。
 
2、石灰生産企業對(duì)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(néng)進(jìn)入回轉窯進(jìn)行煅燒，有成(chéng)分、粒度、硬度、含泥量等一系列指标要求；燃料有熱值、揮發(fā)分、焦渣特征、水分、細度、灰分等各種(zhǒng)要求。回轉窯生産線的穩産高産必須具備穩定合格的原燃料條件。
 
3、行業缺乏高端人才
 
由于曆史原因，石灰企業普遍規模小、員工整體素質偏低，制約着企業的發(fā)展。倡導業内企業加強員工培訓，員工和團隊素質高低是保障生産順行和指标優良的關鍵因素，培養和留住人才對(duì)企業是最劃算的投資。
 
五、回轉窯市場分析與前景預測
 
1、回轉窯市場分析
 
作爲世界最大的工業化國(guó)家，我國(guó)現有石灰窯型種(zhǒng)類多，回轉窯以其獨有的優勢，赢得了衆多用戶的信賴。随着回轉窯技術的創新發(fā)展，其在高端活性石灰市場中的份額將(jiāng)繼續擴大。
 
（1）鋼鐵行業不鏽鋼、特鋼、煉鋼優選回轉窯石灰；随着回轉窯能(néng)耗逐年降低，燒結使用回轉窯灰的範圍逐年擴大，如酒鋼、敬業鋼鐵、新興鑄管等。
（2）高活性石灰使氧化鋁回收率提高，生産成(chéng)本降低。目前氧化鋁行業直接配套爐窯以回轉窯爲主，氧化鋁生産優選高端回轉窯石灰成(chéng)爲行業共識。
（3）電石行業技改配套回轉窯逐年增多，既降低工藝電耗，又能(néng)利用回轉窯多燃料混燒優勢，將(jiāng)蘭炭除塵灰直接作爲燃料入窯燃燒，解決了環境污染問題。
（4）回轉窯尾氣低硫，成(chéng)熟的脫硝工藝、較低的脫硝成(chéng)本有利于回轉窯技術的推廣和應用。
 
2、前景預測
 
石灰生産組織和運營模式的變革將(jiāng)成(chéng)爲回轉窯發(fā)展的契機。
 
（1）随着産業協同及資本重組，石灰企業將(jiāng)走向(xiàng)集團化和大型化
 
石灰石開(kāi)采、石灰、重鈣、氫氧化鈣、輕鈣、納米碳酸鈣及衍生品，産業間相互關聯且具有互補性，一體化企業將(jiāng)生産中的固廢、餘熱、尾氣等充分循環利用，成(chéng)本更具優勢、産品質量更有保障，随着産業的整合逐漸進(jìn)行，大規模一體化綜合企業將(jiāng)成(chéng)爲趨勢。
 
近年來，石灰行業已逐漸進(jìn)入資本的視野。協會主動作爲，爲推動行業轉型升級，已牽頭成(chéng)立石灰産業基金。各地政府爲改變石灰及上下遊企業“散、亂、污”現狀，積極推進(jìn)企業兼并重組。預計未來5年行業將(jiāng)出現千萬噸級的石灰企業集團，回轉窯等高端石灰窯型將(jiāng)在骨幹企業中占主導地位。
 
石灰下遊的需求端，如鋼鐵、電石、氧化鋁等，随着行業重組，未來將(jiāng)出現超級大客戶，不排除出現上下遊大客戶間互相持股現象。
 
（2）5G的到來將(jiāng)改變石灰生産企業運營模式
 
我國(guó)5G基礎設施將(jiāng)基本建設完成(chéng)，“十四五”期間，工業領域由于大數據技術的普遍應用將(jiāng)改變公司的運行生态。石灰行業應積極主動，融入本次大數據工業革命。預計大數據將(jiāng)會在以下兩(liǎng)方面(miàn)改變石灰生産企業的運營模式：一是大數據將(jiāng)支持行業建立統一服務平台，包括遠程診斷及技術服務配套、備件與維保服務平台、統一成(chéng)品銷售及原燃料供應平台。二是智能(néng)控制系統結合公司大數據平台，逐步實現智能(néng)工廠，減少人員需求。統一服務平台和大數據平台的建立，有利于發(fā)揮回轉窯的工藝優勢。
 
時代發(fā)展和科技進(jìn)步，爲回轉窯發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間，市場前景看好(hǎo)。
 
六、回轉窯技術發(fā)展趨勢
 
2022年11月2日，工業和信息化部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會、生态環境部、住房和城鄉建設部等四部門聯合印發(fā)了《建材行業碳達峰實施方案》，方案提出，“十四五”期間，建材産業結構調整取得明顯進(jìn)展，行業節能(néng)低碳技術持續推廣，水泥、玻璃、陶瓷等重點産品單位能(néng)耗、碳排放強度不斷下降，水泥熟料單位産品綜合能(néng)耗水平降低3%以上。“十五五”期間，建材行業綠色低碳關鍵技術産業化實現重大突破，原燃料替代水平大幅提高，基本建立綠色低碳循環發(fā)展的産業體系，确保2030年前建材行業實現“碳達峰”。
 
爲實現上述目标，回轉窯技術必須創新發(fā)展：
 
1、推進(jìn)回轉窯大型化，降低能(néng)源消耗
 
石灰爐窯大型化是降低燃料、電力消耗的有效手段。據國(guó)内不完全統計，800t/d以上回轉窯較600t/d以下回轉窯節能(néng)約10%。因此建議根據市場情況，推廣800t/d以上的回轉窯生産線。
 
2、應用生物質能(néng)等替代燃料
 
國(guó)際上許多大型石灰跨國(guó)公司正在積極開(kāi)發(fā)替代燃料，如廢棄物燃料、氫能(néng)、生物質燃料等，目前替代燃料使用比例超過(guò)20%，以大幅減少能(néng)源燃燒過(guò)程的碳排放。
 
石灰回轉窯生産線燃料适應性強，如生産線附近廢棄物燃料、生物質燃料豐富，可根據資源特點，選擇合适的替代燃料利用方式，部分或全部代替常規燃料，減少常規燃料使用量，降低碳排放。
 
3、應用富氧燃燒技術
 
釆用富氧燃燒後(hòu)，燃料燃燒更爲充分，煙氣量減少，單位燃料所産生的熱量大大增加，有利于節約燃料資源。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，有待于産業鏈經(jīng)濟合理才能(néng)實施，如碳交易價格升高到合理價位，或在高原缺氧區域應用。
 
4、開(kāi)發(fā)節能(néng)工藝、節能(néng)主機和采用節能(néng)設備，提高生産線節能(néng)水平
 
生産線工藝路線的持續優化，主機如預熱器、回轉窯、冷卻器節能(néng)及效率的提高，風機、電機采用高效能(néng)産品，可進(jìn)一步降低生産線的能(néng)耗水平。
 
5、采用智能(néng)化控制，穩定整體能(néng)耗水平
 
國(guó)内同樣的裝備，不同的操作人員和管理水平，能(néng)耗指标千差萬别。提高生産線的智能(néng)化水平，特别是采用智能(néng)燃燒控制系統，可減少人爲因素影響，穩定生産線能(néng)耗水平。
 
6、研發(fā)和推廣低溫餘熱高效利用技術
 
由于煅燒方式差異，回轉窯與先進(jìn)窯型相比熱耗偏高，如能(néng)對(duì)窯尾廢氣和窯皮餘熱合理利用，將(jiāng)克服回轉窯能(néng)耗高的劣勢，并降低産業鏈整體能(néng)源消耗，超低排放和脫硝就是回轉窯劣勢變優勢的一個例子。
 
7、推進(jìn)二氧化碳捕集、利用與封存技術的産業化應用
 
不考慮燃料和電力，每噸石灰煅燒可産生0.78噸CO2。石灰行業爲CO2排放大戶，合理設計工藝，窯尾廢氣中能(néng)夠産生高濃度CO2，根據區域不同，應選擇合理的CO2資源利用方式，如工業及食品用CO2、生産小蘇打、水楊酸等，以減少溫室氣體排放。
 
中國(guó)石灰協會技術專家組    闫炳寬、韓海照