2022年度回转窑技术发展报告

一、我国经济及石灰相关行业发展情况
 
1、2022年我国经济发展概况
 
2022年，面对多重超预期因素冲击，中国高效统筹疫情防控和经济社会发展，保持了经济社会大局稳定；疫情三年国内生产总值（GDP）年均复合增长4.5%，在全球主要经济体中居前列。2022年中国经济面临着需求收缩、供给冲击、预期转弱的三重压力，工业经济增速回落至低于疫情前的水平。
 
2、石灰相关行业的发展情况
 
（1）钢铁、氧化铝、电石三大石灰主要需求行业产量均有增加
 
1）钢铁：十年来，钢铁行业跨区域、跨所有制兼并重组浪潮席卷全国，尤其是在专业化的基础上规模化、以减少同质化竞争为目的、以资产划转为特点的战略性重组不断提速，构建起以“南宝武、北鞍钢”为主框架的产业新格局，中信泰富特钢集团重整青岛钢铁、华菱锡钢、浙江钢管、天津钢管后，钢铁年产能超1400万吨，成为全球范围内规模最大、品类最全的专业化特钢生产企业，成为名副其实的全球特钢龙头企业。
 
表1 近年来兼并重组较为活跃的企业

 
中国钢铁工业协会数据显示，我国前10家钢铁企业粗钢产量占全国比重由2016年的35.9%提升到2021年的41.5%，但整体仍处于较低水平，低于美国、日本、韩国等。
 
2022年前三季度钢铁业再陷困境，价格深度下调。1～9月全国粗钢消费下降4%，但各品种间存在差异，螺纹需求下降15.8%，热轧需求下降4.3%，冷轧需求下降2.4%，中厚板需求增长1.6%，长材需求下降，板材需求有增有减，反映出经济结构正在积极调整。
 
2017～2022年粗钢产量统计见表2。预计2023年钢铁原料成本同比上年呈下降趋势，铁矿石指数均价或维持在85美元左右，下跌26%，煤焦指数均价维持在1600元/吨左右，下跌30%。总体钢材价格先抑后扬，年均价下跌15%。
 
根据2021年统计数据：我国生铁产量为86856.8万吨，按吨铁消耗85kg石灰计算，烧结石灰年用量为7382.828万吨。2021年粗钢产量为10.3105亿吨，按吨钢消耗石灰（含精炼）38kg计算，炼钢石灰年用量为3918万吨；2021年冶金石灰市场容量为1.13亿吨。预计2023年钢铁需求同比2022年持平，粗钢产量约10.2亿吨，石灰总需求预计约1.119亿吨。
 
表2 2017～2022年粗钢产量统计表（单位：万吨）

 
2）氧化铝：2022上半年国内氧化铝供应总体充裕，且新投产能集中大量释放。截至5月底，国内氧化铝建成产能9417万吨，较上年12月底增加5.2%，运行产能8240万吨，较上年12月底增加12.3%，氧化铝开工率为87.5%。受产能大幅增加的影响，上半年氧化铝价格在冬奥限产和夏季疫情影响缓解后大幅回落。
 
表3 2017～2023年及远期国内氧化铝新建产能列表

 
预计2022年新投氧化铝产能将达到1290万吨，在下半年产能继续保持快速增加的形势下，氧化铝后续价格或存在下行压力。
 
2021年氧化铝实际产量为7717.1万吨， 2022年1～10月份产量总计为6817.82万吨，较上年同期增长5.1%，预计全年产量将达到8110万吨。吨氧化铝消耗石灰用量约200kg，2022年需求石灰量约1622万吨。
 
表4 2020～2022年氧化铝产量统计表

 
3）电石：国内电石产业下游主要集中在PVC生产，近五年电石表观消费量约2700万吨/年。PVC需求量稳定增长，保守预计未来五年PVC对电石需求拉动维持3%的复合增长。而BDO受到可降解塑料PBAT的拉动，有望保持高速增长，国内目前运行、在建和规划且已开展前期工作的BDO项目多达220个，到2029年底预计产能超过1750万吨。预测到2025年电石路线BDO将消耗电石420万吨/年。假设电石其它需求不变，未来几年国内电石需求量测算结果：2022年约2700万吨、2023年约3150万吨，到2025年国内电石消耗量约为3385万吨。
 
上述三大行业2022年石灰需求量约为1.5512亿吨，与上年基本持平。受宏观经济影响，这些行业均处于微利或亏损状态，外加煤炭等燃料价格高企，石灰行业整体处于微利状态，无配套石灰石矿山企业处境艰难，不少企业限产，甚至停产。
 
（2）环保及农业用石灰持续增长
 
“十四五”期间，我国将全面开展大气、水、土壤和新型污染物的治理，推进生态保护修复，实现减污增容。绿色发展和美丽中国建设将把环保产业推上新的风口。发达国家环保和农业用石灰占比达20%以上，而中国环保及农业用石灰的占比不足10%。石灰作为性价比高、无二次污染的高活性碱剂，在废气、废水、固废处理、土壤改良等领域得到广泛应用，已成为中国石灰工业的一个重要经济增长点。十四五期间，环保及农业用灰将会形成年需求3000万吨以上的增量市场。部分环保领域石灰消耗量估算见表５。
 
表5 部分环保领域石灰消耗量估算

 
二、回转窑建设情况
 
截止目前，纳入统计途径的在国内已建成投产的石灰及白云石回转窑约580座。据石灰协会骨干企业初步统计，2022年预计开工建设的石灰回转窑约25座，投产后形成约800万吨的生产能力，新增产能在所有窑型中占比较高。
 
三、回转窑技术特点与发展
 
1、回转窑技术特点
 
（1）石灰品质最高：煅烧最均匀、活性度最高、生烧最低、S含量最低；
（2）单机产能最大：单机可达2000t/d；
（3）调节最灵活：开放式煅烧，预热、煅烧、冷却三段独立可控；
（4）入炉石灰石粒级范围广：10～20mm小粒级及40～80mm大粒级石灰石，入炉仍能保证煅烧的高品质；
（5）多燃料混烧：回转窑燃料适应性强，可用燃料有气态、液态和固态，可单烧或混烧，并可自由切换；
（6）可实现超低排放：在现有窑型中，回转窑是现阶段环保超低排放工艺最成熟的窑型，脱硫脱硝工艺稳定成熟，运行成本较低。
 
2、回转窑技术的创新
 
（1）回转窑大型化取得跨越式进展
 
2022年新建回转窑生产线中，窑径5.8米、日产1600吨窑3条；窑径5.2米、日产1300吨窑2条（11月份投产）。以上窑型均为国内原创设计，且技术跨度大，这些新建回转窑投产后将对国内乃至世界石灰生产装备产生重大影响。
 
（2）回转窑能耗逐步下降
 
近年来新建回转窑热耗逐步降低，标杆热耗指标在1050kcal/kg以下，降耗措施：
1）规范操作管理，提高人员素质和管理水平；
2）降低回转窑系统漏风率；
3）提高预热器和冷却器热效率，降低废气和出灰温度；
4）优化耐火材料，降低筒体散热损失；
5）充分利用热能，如窑尾废气烘干煤粉、生产蒸汽或热水进行二次利用，煅烧段辐射热用于取暖、洗浴等;
6）提高燃烧器燃尽率和热效率；
7）采用变频器，降低电能消耗；
8）采用智能燃烧控制系统，优化操作程序，降低燃料消耗和生产成本。
 
四、存在问题与解决措施
 
1、生产线建设水平参差不齐
 
回转窑石灰生产线在现有石灰窑型中最为复杂，对建设单位要求较高，但国内从事回转窑建设单位众多，水平参差不齐，造成某些生产线建设质量及运行效果不佳。为保证生产线建设质量，建议如下：一是选择专业的承建单位。专业的承建单位应有专业的团队，具有专业设计能力保证厂区规划及工艺合理，强大的制造能力保证制作质量和进度，熟练的安装队伍保证安装质量和进度，专业的调试团队保证试生产安全及短时间达产达标。二是业主不要片面追求低价，应注重生产线投入的性价比，避免频繁停产、改造造成的损失。三是石灰协会应加强咨询服务，引导企业根据自身情况和需求正确选择建设单位。
 
2、石灰生产企业对原燃料条件的重要性认知不足
 
炉窑运行是否顺畅，与原燃料有直接关系，不是所有石灰石均能进入回转窑进行煅烧，有成分、粒度、硬度、含泥量等一系列指标要求；燃料有热值、挥发分、焦渣特征、水分、细度、灰分等各种要求。回转窑生产线的稳产高产必须具备稳定合格的原燃料条件。
 
3、行业缺乏高端人才
 
由于历史原因，石灰企业普遍规模小、员工整体素质偏低，制约着企业的发展。倡导业内企业加强员工培训，员工和团队素质高低是保障生产顺行和指标优良的关键因素，培养和留住人才对企业是最划算的投资。
 
五、回转窑市场分析与前景预测
 
1、回转窑市场分析
 
作为世界最大的工业化国家，我国现有石灰窑型种类多，回转窑以其独有的优势，赢得了众多用户的信赖。随着回转窑技术的创新发展，其在高端活性石灰市场中的份额将继续扩大。
 
（1）钢铁行业不锈钢、特钢、炼钢优选回转窑石灰；随着回转窑能耗逐年降低，烧结使用回转窑灰的范围逐年扩大，如酒钢、敬业钢铁、新兴铸管等。
（2）高活性石灰使氧化铝回收率提高，生产成本降低。目前氧化铝行业直接配套炉窑以回转窑为主，氧化铝生产优选高端回转窑石灰成为行业共识。
（3）电石行业技改配套回转窑逐年增多，既降低工艺电耗，又能利用回转窑多燃料混烧优势，将兰炭除尘灰直接作为燃料入窑燃烧，解决了环境污染问题。
（4）回转窑尾气低硫，成熟的脱硝工艺、较低的脱硝成本有利于回转窑技术的推广和应用。
 
2、前景预测
 
石灰生产组织和运营模式的变革将成为回转窑发展的契机。
 
（1）随着产业协同及资本重组，石灰企业将走向集团化和大型化
 
石灰石开采、石灰、重钙、氢氧化钙、轻钙、纳米碳酸钙及衍生品，产业间相互关联且具有互补性，一体化企业将生产中的固废、余热、尾气等充分循环利用，成本更具优势、产品质量更有保障，随着产业的整合逐渐进行，大规模一体化综合企业将成为趋势。
 
近年来，石灰行业已逐渐进入资本的视野。协会主动作为，为推动行业转型升级，已牵头成立石灰产业基金。各地政府为改变石灰及上下游企业“散、乱、污”现状，积极推进企业兼并重组。预计未来5年行业将出现千万吨级的石灰企业集团，回转窑等高端石灰窑型将在骨干企业中占主导地位。
 
石灰下游的需求端，如钢铁、电石、氧化铝等，随着行业重组，未来将出现超级大客户，不排除出现上下游大客户间互相持股现象。
 
（2）5G的到来将改变石灰生产企业运营模式
 
我国5G基础设施将基本建设完成，“十四五”期间，工业领域由于大数据技术的普遍应用将改变公司的运行生态。石灰行业应积极主动，融入本次大数据工业革命。预计大数据将会在以下两方面改变石灰生产企业的运营模式：一是大数据将支持行业建立统一服务平台，包括远程诊断及技术服务配套、备件与维保服务平台、统一成品销售及原燃料供应平台。二是智能控制系统结合公司大数据平台，逐步实现智能工厂，减少人员需求。统一服务平台和大数据平台的建立，有利于发挥回转窑的工艺优势。
 
时代发展和科技进步，为回转窑发展提供了广阔的发展空间，市场前景看好。
 
六、回转窑技术发展趋势
 
2022年11月2日，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部、住房和城乡建设部等四部门联合印发了《建材行业碳达峰实施方案》，方案提出，“十四五”期间，建材产业结构调整取得明显进展，行业节能低碳技术持续推广，水泥、玻璃、陶瓷等重点产品单位能耗、碳排放强度不断下降，水泥熟料单位产品综合能耗水平降低3%以上。“十五五”期间，建材行业绿色低碳关键技术产业化实现重大突破，原燃料替代水平大幅提高，基本建立绿色低碳循环发展的产业体系，确保2030年前建材行业实现“碳达峰”。
 
为实现上述目标，回转窑技术必须创新发展：
 
1、推进回转窑大型化，降低能源消耗
 
石灰炉窑大型化是降低燃料、电力消耗的有效手段。据国内不完全统计，800t/d以上回转窑较600t/d以下回转窑节能约10%。因此建议根据市场情况，推广800t/d以上的回转窑生产线。
 
2、应用生物质能等替代燃料
 
国际上许多大型石灰跨国公司正在积极开发替代燃料，如废弃物燃料、氢能、生物质燃料等，目前替代燃料使用比例超过20%，以大幅减少能源燃烧过程的碳排放。
 
石灰回转窑生产线燃料适应性强，如生产线附近废弃物燃料、生物质燃料丰富，可根据资源特点，选择合适的替代燃料利用方式，部分或全部代替常规燃料，减少常规燃料使用量，降低碳排放。
 
3、应用富氧燃烧技术
 
釆用富氧燃烧后，燃料燃烧更为充分，烟气量减少，单位燃料所产生的热量大大增加，有利于节约燃料资源。但需解决如何控制废气中氮氧化物升高和石灰冷却用风量问题。解决思路是：富氧、减少空气用量、合理引入窑尾废气、提高废气中CO2浓度、CO2资源化利用相结合。但其工艺路线设备投资巨大，有待于产业链经济合理才能实施，如碳交易价格升高到合理价位，或在高原缺氧区域应用。
 
4、开发节能工艺、节能主机和采用节能设备，提高生产线节能水平
 
生产线工艺路线的持续优化，主机如预热器、回转窑、冷却器节能及效率的提高，风机、电机采用高效能产品，可进一步降低生产线的能耗水平。
 
5、采用智能化控制，稳定整体能耗水平
 
国内同样的装备，不同的操作人员和管理水平，能耗指标千差万别。提高生产线的智能化水平，特别是采用智能燃烧控制系统，可减少人为因素影响，稳定生产线能耗水平。
 
6、研发和推广低温余热高效利用技术
 
由于煅烧方式差异，回转窑与先进窑型相比热耗偏高，如能对窑尾废气和窑皮余热合理利用，将克服回转窑能耗高的劣势，并降低产业链整体能源消耗，超低排放和脱硝就是回转窑劣势变优势的一个例子。
 
7、推进二氧化碳捕集、利用与封存技术的产业化应用
 
不考虑燃料和电力，每吨石灰煅烧可产生0.78吨CO2。石灰行业为CO2排放大户，合理设计工艺，窑尾废气中能够产生高浓度CO2，根据区域不同，应选择合理的CO2资源利用方式，如工业及食品用CO2、生产小苏打、水杨酸等，以减少温室气体排放。
 
中国石灰协会技术专家组    闫炳宽、韩海照