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李叶青:带水泥“跨界”

李叶青,华新水泥股份有限公司总裁兼技术中心主任,享受国务院特殊津贴专家,硅酸盐国家重点实验室学术委员,武汉理工大学产学研合作特聘首席专家,入选国家百千万人才工程。在水泥工业技术、产品、装备、工程、新材料及可替代原燃料等领域,先后主持完成了国家“863”、“973”重点科技攻关和省部级科技攻关项目20余项,主持并荣获国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步一等奖5项;主持制定国家标准4项,获授权发明专利36件,获重大科技成果21项,发表科研论文50余篇,被公认为我国水泥产业技术进步及产业化的领军人物。



提起水泥,你想到什么?

颜色灰扑扑、使用扬尘多?

高污染、高能耗、落后产能代言者?

的确,混凝土是人类最大宗的建筑材料,水泥作为保持混凝土性能的核心产品,每生产一吨会消耗1吨石灰石、100公斤煤、80度电,同时排放0.7吨二氧化碳和大量的二氧化硫、粉尘等有害气体和颗粒。到2016年,我国全年水泥生产量达到了24亿吨,达到了世界总产量的60%。

不过,事情正在起变化。水泥这种灰色物质,正由于李叶青和华新人的努力,开启“跨界”之旅。

在李叶青和华新人的努力之下,水泥将会成为前段时间因分类难题而刷屏朋友圈、让你头疼的垃圾的归宿之一。

“水泥不应该是‘污染’的代名词,华新也要让‘美好的世界从我们开始’。”李叶青誓言。

他是怎样带水泥由“灰”变“绿”,从污染代言到环保先锋的?


华新桑植工厂


技术革新,让老企业焕发新生机


华新水泥是我国水泥工业的摇篮。上世纪50年代,毛主席曾将华新誉为“远东第一”,她为新中国的社会经济发展作出了巨大贡献。

1987年,李叶青23岁,来到华新当了一名技术员。

李叶青到华新时,这个曾经无限荣耀的水泥界“共和国长子”,却在近四十年的时间里停止了成长,产量始终徘徊在年产一百万吨的水平,企业影响力也跌至历史低谷。

深入车间、工段、班组,李叶青很快便熟悉了水泥生产、工艺、设备、销售等环节,迅速成长为一名技术骨干。

他发现:当时华新70%以上的设备仍在超期服役,不仅生产能力达到极限,而且能耗高,效率低,污染重。

他坐不住了。他多次呼吁:“再不创新、再不发展,华新将被市场无情淘汰。”

1993年初,凭着工作中展露的激情和智慧,年仅29岁,李叶青就任华新副总经理,主管技术改造与扩建发展工作。

这一年,满载着华新人希望的4号窑正式破土动工,李叶青任总指挥。

日产2000吨水泥熟料的4号窑,引进的是当时具有国际先进水平的干法生产线,这对华新人来说是个新概念。

李叶青带领技术人员盯紧施工图、吃住在工地,想方设法消化吸收。

为了加快进度,他与技术人员自主开发计算机软件,将计划、资金、材料、统计、设备等纳入管理网络。此外,他还力主组建公司设备安装队伍,逐步独立完成有关项目。

1994年12月,4号窑建成试车成功,比国家计委核定的工期缩短近半年,比同等规模项目节省投资2亿多元。

4号窑成了华新发展史上的一个里程碑。国内外水泥专家说:“这是一个了不起的技改奇迹。”李叶青本人也因此被评为省“八五”重点建设标兵。

上世纪90年代初,随着三峡工程被列入我国国民经济和社会发展规划以及上海浦东大开发的进程加快,一个依托沿江、沿海的经济带正快速成型。面对千载难逢的发展机遇,李叶青建议建设华新5号窑。

支持者众,反对的意见也不少。为此,李叶青拿出了详细的工程可行性研究报告。

1996年4月,华新职代会表决通过,明确把日产4000吨水泥熟料的5号窑作为企业发展重点。 

1999年2月,5号窑一次点火成功,比国家经贸委核定的30个月工期提前14个月,节省投资3.8亿元,创造国内同行业中工期最短、投资最省、技术装备最先进、实际生产能力最佳等多项之最,被国家建材局认定为水泥工业技术进步的样板工程。

5号窑的建成投产,不仅使华新的生产规模和技术装备水平再次跃居国内前列,而且使华新形成了一套完善的技术创新机制,培养和锻炼了一支能打硬仗的队伍,为华新的快速发展奠定了基础。


勇挑重担,创新成果提升企业核心竞争力


技术革新成功了,能效提高了,污染下降了。但是,新技术始终是“拿来”的,这成了李叶青的一块“心病”。

为了给企业打造一个能够提供持续创新动力和成果的平台,1997年,李叶青主持创建了华新技术中心,并担任主任。

在“创新驱动发展,超越引领行业前沿”的理念指引下,华新逐步建立了一整套完善的技术创新体系,培养了大批创新人才。中心1998年被认定为省级技术中心,2012年升格为国家级企业技术中心。

中心成立22年来,李叶青主持实施和完成了华新所有重大技术创新项目。与研发人员共同分析、研讨、解决技术难题,极大地调动了员工的积极性和创造性,取得了丰硕的成果。

在新型干法生产线项目建设中,他率研发人员自主设计、制造和安装新型干法生产线,使设备国产化率达到了100%。

2005年2月25日,完全依靠自身力量设计制造的国际最大风扫原料磨在华新武穴水泥有限公司日产6000吨水泥熟料生产线正式落位安装。经过生产实践,这台直径6米、长12米、重达487吨的生料磨具有运转率高、能耗低、故障少、产能大等特点。与该磨机同时交付使用的还有一台Φ5M×15M水泥磨和两台选粉机,均创国内之最。

目前,华新是国内行业唯一能自主设计、制造和安装国内最大万吨水泥干法生产线整套主机设备的企业;享有水泥窑、磨、篦冷机等系列技术专利30多项;在大型球磨、立式辊磨、高效选粉机、篦冷机制造技术方面处于国际领先水平。

这些不仅表明华新已掌握领先同行的核心技术优势,也让公司在水泥制造之外跻身于中国一流水泥机械制造企业行列。


不忘初心,“水泥摇篮”到“环保先锋”蝶变


2001年,国家863计划项目提出水泥的低环境负荷化方向。

针对我国水泥工业亟需摆脱关键装置和技术需引进、资源和能源消耗量大、环境污染严重、粗放式使用混合材料造成水泥性能劣化的现况,李叶青带领研发团队集智攻关。

在不懈努力下,终于攻克了新型分解-预烧炉结构设计及制造、新增预烧炉与现有预热分解窑系统工艺匹配及热工参数优化、与新工艺相适应的熟料形成机理和结皮堵塞机理及解决方法、高灰分无烟煤的强化燃烧理论和技术、不同品质的工业废渣表面改性与激发技术等技术难关,取得了一系列具有自主知识产权的水泥低环境负荷化成套技术与装备核心技术群。

这些先进技术,陆续在湖北、云南、湖南、四川、河南等地和塔吉克、柬埔寨、蒙古等国的20多条生产线上成功推广应用,取得显著经济效益和社会效益,累计实现产值370.6亿元。

示范生产线显示,该集成技术群可实现石灰石消耗降低20%,水泥生产综合能耗降低20%;CO2等排放减少15%以上;固体废弃物的处理量增加20%以上。

经专家鉴定,该系列成果整体达国际先进水平,其中窑单位容积产量、单位熟料热耗和NOX排放量和普适性抗硫水泥等均居国际领先水平。实现了水泥行业资源、能源消耗和环境污染排放最低化,高效利用工业废渣并大幅提高产品性能,促进了我国水泥低环境负荷化成套技术与装备跨越式发展,有力支撑着新型干法水泥生产技术进步和我国水泥工业可持续发展。获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖2项,获授权发明专利3项,重大科技成果11项。

污染虽然降低了,但是水泥“灰色”的基底没变。 

让“灰色”水泥转型为“绿色”水泥,让美丽家园保持山青水秀天蓝,既是李叶青30多年前的初心,也是他作为一名科技工作者的责任担当。

如何转变?

李叶青将目光放在了垃圾的再生利用上。

与普通人的眼光不一样,华新人将垃圾看作最具开发潜力永不枯竭的“城市矿藏”。

我国668座城市,目前有2/3被垃圾环带所包围,形成了触目惊心的“垃圾围城”。垃圾累积堆存量逐年增加,侵占了大量土地的同时形成严重的二次污染,城乡生态环境正在迅速恶化。焚烧、填埋或用其它手段,已经无法解决日益增长的垃圾量。

实现垃圾资源化利用,让大量城市生活垃圾得到安全、无害化处置,既是紧迫的任务,也是对科技创新工作者的考验。

但谈何容易。

利用生产水泥回转窑烧成系统高温、长流程与碱性环境特点协同处置固废技术,不仅无害化环保效果好,而且可将固废预处理的衍生燃料(简称RDF)和灰渣用作水泥生产燃原料。该技术已成为当今世界水泥生产和固废处置技术的重要创新发展方向,也是实现我国“十三五”水泥产业战略转型升级的重点发展方向。但在我国推广,面临以下技术瓶颈:

我国固体废弃物多为原生混合态,成分复杂且波动大、含水率高,制成达到国外水泥窑处置标准的RDF (含水率<20%、尺寸<20mm、热值稳定)技术难度大、成本高;

目前国内外日处理废弃物生产线最大规模为350吨,与我国大多城市需求处置量极不匹配;

需解决处理过程中伴随气、液、固有害物产生和排放,对环境污染以及处理成本等问题。

2007年,李叶青带领团队针对我国固废特性,开始了研发和实践。

十年磨剑,终有所成:

他们首创出水泥窑协同处置大替代率衍生燃料(RDF)系统装备与稳定控制技术,实现RDF对煤替代率超过50%。使RDF入炉含水率限制由20%扩至30%;RDF的3D尺度上限由30mm扩到80mm;非SNCR的水泥窑减氮率由30%提升至80%,CO2减排率由8%上升到37%;5000t/d熟料生产线每天可处置1500吨原生垃圾和500吨污泥。

开发了超大规模生活垃圾生态化预处理与RDF制备技术,显著提高了衍生燃料的选取效率和环保排放水平。通过技术的集成,形成世界最大规模日处理1000吨生活垃圾生态化预处理与高品质RDF制备技术。

设计出协同处置过程有害排放物的全程高环保标准系列消解技术。水泥窑烟气、二噁英以及废气废水等排放水平优于国家环保标准,大幅度提升了垃圾无害化处置水平。

集成了多种固废生态化预处理和水泥窑协同处置系列技术。针对生活垃圾、市政污泥、有机污染土、工业危废、水面漂浮物等多种固废不同理化特性,开发出分类固废生态化预处理技术,并与水泥生产相结合,构成水泥窑协同处置系列技术,实现固废100%无害资源化利用。

这一系列成果达到国际先进水平,获省部级科技进步一等奖1项。并获授权发明专利28件,获重大科技成果6项,获授权软件著作权1项,主持制定《GB30760-2014 水泥窑协同处置固定废物技术规范》等国家标准4项。

2017年1月9日,华新“水泥窑高效生态化协同处置固体废弃物成套技术与应用”荣获国家科学技术进步奖二等奖,成为水泥行业在水泥窑协同处置领域唯一获奖单位。

目前,华新水泥在湖北、湖南、重庆、广东、河南、云南、四川等省市运行和在建的环保工厂共计46家,年处置各类废弃物能力超过550万吨。

截至目前,华新水泥已安全生态化处置生活垃圾714.85万吨、市政污泥255.25余万吨、三峡库区水面垃圾漂浮物73.54万立方米、危险废弃物13.13万吨、污染土77万吨,修复城市毒地上千亩,年生活垃圾处置量已占全国水泥窑协同处置总量的61%以上,取得的直接和间接经济效益超百亿。

水泥工业是当前我国产能过剩程度最严重的行业之一,但水泥仍然是国家经济发展必不可少的刚需产品,未来需求体量巨大。

以上所述技术的应用实现了“环境效益、社会效益和经济效益”三统一,将高能耗、高排放、高资源消耗的三高水泥企业转变为“以解决社会环境问题”为核心的环保服务商,带动了水泥行业绿色转型升级、创新发展,为水泥这种传统原材料产业向环保功能产业转型提供了方向、途径和技术支撑,是世界水泥工业的一次技术革命,意义重大。

华新水泥在实现自身从“水泥摇篮”到“环保先锋”跨界转型的同时,也为全国废弃物处理、生态文明建设提供了切实可行的解决方案。

作为一名亲历中国水泥30年发展历程的从业者,李叶青深知,水泥的绿色发展之路还任重道远。他表示,“今后,华新将变身为一家集环保处置、建筑材料供应的企业,在帮助社会解决环境问题的同时,生产出高质量、高技术的建材产品,为社会提供双重服务!”

这既是个新的梦想,也是一种新的使命,将激励着他和华新人一如既往地在技术创新之路执着前行、向着更高目标迈进!