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                    建材行業十大科技突破領軍人物 | “硬核”總工李樂意

                    來源:中國建筑材料聯合會(官網),《中國建材》雜志  撰稿人:  發布時間:2022年09月27日 瀏覽:
                    摘要:

                    今年上半年,中國建筑材料聯合會提出了“六零”示范工廠的概念和最新詮釋,成為建材行業轉型發展的重要目標導向??v觀中國水泥業,海螺無疑是走在行業前列的龍頭企業,也是最有希望實現“六零”概念的水泥企業。

                      翻開李樂意厚厚的2021年年度工作報告,好像進入了一座龐大而先進的現代化水泥工廠。

                      看著白紙上一行行數據,恍惚間,眼前浮現了一條條整齊穿梭的履帶,一座座安靜又紅火的窯爐;浮現了數控室里繁星般閃爍的指示燈,碼頭上隨著水波搖曳的貨輪;還有花園工廠里拂水白鵝,一輛輛載滿熟料的車安靜地從它們身旁路過。從礦山開采到破碎運輸,從配料研磨到燒成破碎,從粉磨到運輸出廠,每一個細節、每一個數據、每一次調試都被記錄在案。

                      本期將要介紹的建材行業2021年度十大科技突破領軍人物,是安徽海螺水泥股份有限公司原工藝總工程師李樂意(現為安徽海螺集團有限責任公司技術中心工藝總監)。今年4月,李樂意暫離了堅守半生的生產一線,作為海螺水泥當之無愧的技術擔當,他帶著積攢近40年的豐厚經驗,任職三碳(安徽)科技研究院有限公司執行院長,開始了新領域、新工藝的探索,也同時擔負起了為海螺水泥培養下一代技術股肱的重任。

                      他用貫穿水泥生產全流程的“硬核技術”,構建出一座座現代化、數字化、花園式的水泥工廠。

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                    知識,就是力量!

                      李樂意是長子,家中還有三位弟妹,在那個吃飽飯都成問題的年代,李樂意一邊照顧弟弟妹妹,一邊干農活,一邊堅持讀書。他一直堅信“知識改變命運”的真理,通過自身的堅忍和不懈努力,成為了那年整個公社唯一一個走出農村、接受高等教育的人。

                      1983年,系統學習了無機非金屬材料知識的李樂意進入寧國水泥廠,開始了他堅持一生的水泥之旅。這樣的開端,對作為“技術控”的李樂意而言可以說是相當幸運的。

                      就在他進入寧國水泥廠的前一年,我國“六五”重點建設項目——日產4000噸新型干法水泥熟料生產線正式開工。這條被譽為寧國廠“母親窯”的生產線主機設備由日本三菱重工引進,作為技術員,李樂意剛剛入職就能接觸當時國內最先進的水泥設備和工藝,他也沒有辜負這份幸運。

                      通過不舍晝夜的摸索,李樂意逐步掌握了日方的生產工藝,但他并未就此止步,在熟練掌握工藝的基礎上,又開始了探索與創新。這期間,生產線經常因為系統結皮造成預熱器溜管堵料,生產線一停產,就要組織人員清理,生產過程不是很順利。為徹底解決反復出現的問題,李樂意打印了分解爐溫度曲線和系統負壓曲線,在電腦還沒有普及的年代,大數據的分析非常繁瑣,工作量也比較大,但是他硬是靠著過人的毅力和扎實的理論基礎,率先提出了窯尾溫度、分解爐出口溫度、預熱器出口溫度三溫度場管控臨界關系。在此基礎上,他率先提出了水泥生產線溫度聯鎖控制的理念,從硬件上規避了分解爐溫度異常情況的發生。在水泥行業還處于濕法生產線為主力生產線的那個年代,李樂意提出的系統聯鎖的概念,是非常超前的。緊接著,他還提出將系統負壓、喂料量、溜管溫度、設備軸承溫度等一系列運行安全、設備安全的參數建立聯鎖聯系,逐步形成了具有海螺特色的聯鎖體系。這項先進的水泥窯系統聯鎖體系后來在行業內得到了推廣,甚至現在廣泛使用的DCS控制系統,都把系統聯鎖作為一個重要的工藝控制手段。

                    寧國水泥廠“六五”重點項目日產4000噸干法水泥熟料生產線控制系統

                      如今,寧國水泥廠中控室還保留著當年“母親窯”的電控操作設備:電流、電壓完全靠讀儀表參數,設備開停完全靠手撥動開關。李樂意在這臺設備上摸索了多年,積累了豐富的水泥工藝經驗。

                      1996年,隨著海螺集團的成立,李樂意一身的“硬核”本領也有了更大的展示平臺。

                      2001年9月,李樂意帶領團隊僅用10個月的工期就在樅陽海螺建成自主設計、全流程設備國產化的2條日產2500噸生產線,實現當年開工、當年建成投產、當年達產達標,創造了世界同類窯型建設周期最短、投資最省、達產達標最快的紀錄。

                      2003年,他首次提出了新線試生產“堅持運行、暴露問題、集中整改、循環提升”的十六字方針,并以此為依據成功編制完成了生產線的試生產方案,為海螺乃至水泥行業生產線試生產提供了一套系統的方案。

                      這一時期,李樂意開始逐漸形成一套完整的、先進的、具有超越性的水泥工藝理念,隨著中國水泥工業的不斷發展和智能化技術的不斷進步,李樂意手中關于“智能工廠”的藍圖也愈發完善……

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                    用智能制造為水泥工業升級換代

                      海螺水泥連續四年位列《財富》世界500強,更是在2021年成本上升、需求減弱、供給沖擊等復雜的行業環境下,實現營業收入1680億元、利潤總額441億元,取得了“福布斯全球企業2000強”第374位的傲人成績,排名位列水泥行業全球第一。

                      水泥業素有“世界水泥看中國,中國水泥看海螺”的美談。這“看”,看的是營收,看的是質量,看的是發展模式,看的更是海螺超前的工藝理念和對技術的大膽探索。

                      可以說,作為海螺的第一代水泥工藝技術人員,李樂意為海螺的發展作出了巨大的貢獻。敢闖敢試的海螺精神,在李樂意身上完美體現,集團每一個重大項目幾乎都有他的身影,越是有挑戰性、有開創性的任務,他越來勁兒。

                      2017年,海螺全流程智能工廠項目開始建設,李樂意作為總工帶領團隊集成水泥工業技術的深厚經驗,通過搭建控制結構,把最優秀的專家操作思想集成到軟件系統中,發揮程序精準監控作用,同時讓系統具備了分析、判斷能力。這期間,他勾畫多年的藍圖被一筆一筆鑄就成現實,他積攢了多年的技術底蘊也在這一項目中盡情釋放。經過兩年多時間的摸索和修正,逐步實現了水泥生產全流程的智能化,隨著研究的不斷深入、工藝的不斷完善、系統的不斷優化,終于——世界首條全流程水泥智能制造示范線在海螺誕生,也從此開啟了中國水泥工業的全新時代。

                    全椒海螺智能工廠中控室僅需一人就能保障生產線穩定運行

                      2018年,安徽全椒海螺水泥公司建成全流程的水泥智能工廠,包含“三大平臺”和“七大系統”,形成了“以智能生產為核心、以運行維護做保障、以智慧管理促經營”的水泥智能制造新模式,通過更少的資源消耗和環境代價,滿足了社會經濟建設的需求。其中,智能工廠平臺是全流程生產協同平臺,涵蓋數字化礦山管理系統、專家自動化操作系統和智能質量控制系統,率先實現了水泥生產的“一鍵輸入、全程智控”,改變了傳統的生產模式。

                      “過去,談到水泥工人,大家都知道是辛苦活,是臟活累活,我也是其中一員,吃過不少苦,”李樂意說道,“但現在不一樣了,有了智能制造,人就可以從過去那些臟活累活中解放出來,有了技術,生產力也大大提升了?!?/span>

                      經測算,全椒海螺智能工廠投運后,2條生產線綜合運轉率達到94.26%,勞動生產率提升19.96%,每年帶來的綜合經濟效益超過2000萬元?!拔覀兘o各個流程編寫系統,并將它們串聯成網,從礦山到生產到包裝再到財務……子系統和總系統互聯互控,將提升生產力、解放勞動力落到了實處,我們做到了用智能制造為水泥工業‘錦上添花’?!?/span>

                      有了先進的技術和穩定的系統,海螺生產線穩定性在行業內成為有口皆碑的楷模。李樂意率先提出了“穩產就是高產”的先進管理理念,強調水泥生產線運行的穩定對于產能發揮的重要作用,少故障、少停機次數是產能發揮、成本優勢的重要體現。他牽頭對生產線耐火材料配置進行了升級,對工藝操作進行了細化,再搭配上智能制造的“錦上添花”,達到的效果令人驚喜。李樂意驕傲地告訴筆者:“從2019年開始,我們一直在刷新水泥窯最長運行周期的紀錄,截至目前,海螺集團累計有14條生產線連續運行365天,其中荻港1條生產線連續運行了439天,創造了整個行業的連續運行周期紀錄?!?/span>

                      在“水泥工廠智能制造關鍵技術的研發與應用”課題中,李樂意作為骨干帶領有關人員進一步優化專家系統控制策略,指導開發系統智能判斷。這套系統推動了行業技術進步及轉型升級,實現了裝備智能化、生產管控智能化和商業智能化的深度融合,對我國水泥行業轉型升級和高質量發展具有重要意義,也成為了海螺高質量發展的引擎。穩定的運行、超高的產品質量、不斷提升的生產力,大獲成功的“全椒海螺”模式正在快速地復制到水泥生產線上,海螺水泥也迎來了全新的智能制造時代。

                    海螺高溫高塵SCR脫硝項目

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                    “我們正在努力地實現‘六零’”

                      今年上半年,中國建筑材料聯合會提出了“六零”示范工廠的概念和最新詮釋,成為建材行業轉型發展的重要目標導向??v觀中國水泥業,海螺無疑是走在行業前列的龍頭企業,也是最有希望實現“六零”概念的水泥企業。

                      對此,李樂意客觀地表示:“通過近年來的技術工藝改造、智能制造發展,離盡善盡美雖然還存在一定距離,但海螺已經基本在‘六零’工廠零外購電、零污染物排、零員工這三個方面取得了階段性的成果,而在零化石能源、零一次資源、零碳排放三方面,海螺下足了功夫,這也是我們正在全力攻關的方向?!?/span>

                      在零外購電方面,海螺通過余熱發電、垃圾發電、光伏發電、風力發電等多措并舉,因地制宜,因時制宜,基本實現了零外購電目標,“山東濟寧海螺”成為全球第一個零外購電水泥工廠。由李樂意帶頭完成的“農林生物質替代水泥窯燃料關鍵技術研發與應用”項目,開發的技術成功應用于海螺水泥部分5000t/d熟料生產線,實現工業化生產,在燃料替代率上取得了重大突破,同時也為總量極大的農林生物質廢棄物等提供了廣闊的應用前景。

                      零廢棄物排放方面,海螺集團實施了濕法脫硫、升級袋收塵、推廣SCR脫硝技術等顆粒物、污染物排放控制技術,現在水泥生產線基本上實現了超低排放。同時,海螺集團還是行業內最早實施水泥窯協同處置工藝的水泥企業,2010年4月在銅陵海螺建成年處理量達20萬噸的城市生活垃圾處理項目。這個與銅陵市政府合作建設的項目,也是國內第一個利用水泥窯協同處置城市生活垃圾系統。由李樂意擔任組長的協同處置固危廢開發小組,已經實現處理領域拓展和應用推廣,聯合海創公司建成的110多個協同處置項目,年可處理生活垃圾、固廢危廢、黑臭水體近3000萬噸。

                      SCR脫硝技術最早應用電廠鍋爐煙氣處理,李樂意看準了SCR脫硝技術在脫硝效率和氨逃逸控制方面優勢,苦于高溫高塵的煙氣環境限制了SCR脫硝技術在水泥工業的應用?!半姀S可以用,水泥廠也一定可以?!崩顦芬庑闹斜镏@股勁。2018年,他親自帶隊拜訪了國外知名企業,探索水泥窯系統的高溫高塵SCR脫硝技術路徑,經過近兩年的深入探索,在SCR脫硝催化劑使用蜂窩狀催化劑上取得成功,在催化劑清灰裝置上開發出立體、大切入角的清灰形式,一舉突破了水泥窯系統SCR脫硝技術應用的壁壘。2020年,國內首套國產化高溫高塵SCR脫硝項目在海螺集團白馬山水泥廠投入運行,不僅大大提升了水泥窯脫硝效率,比進口SCR系統,每套建設成本還降低數千萬元。

                      關于零污染物排放,李樂意坦言:水泥工廠,目前廢棄物正在趨零排放,同時還發揮著消納其他工業廢棄物的作用,這是水泥工業特點賦予環境的綠色回饋。當然,要做到完全“零排放”和全方位消納工業固廢還要“水泥人”進一步攻堅探索。

                      海螺集團積極拓展智能制造關鍵技術,成為全國第一個開發應用露天水泥礦山無人駕駛礦車技術的企業,走進海螺,走進空曠的廠區,也會深刻地感受到智能制造、現代工業對水泥行業的影響,“零員工”工廠,仿佛近在眼前。

                      隨著海螺智能制造工作的不斷推進,能源資源消耗也呈現大幅降低的趨勢,建設數字化礦山管理系統、專家優化控制系統以及智能質量管理系統等智能生產平臺,有效提升了能源資源的綜合利用率,搭配低品位石灰石,實現零排廢,節約標準煤耗2.24萬噸。李樂意牽頭完成的富氧燃燒技術與水泥窯爐煅燒工藝成功結合,保障了海螺水泥生產線的穩定運行,可在不停機的情況下實現切換,噸熟料綜合電耗、標準煤耗等主要指標優化顯著。目前富氧燃燒系統已經穩定運行將近兩年時間。

                    李樂意在全椒海螺指導數字化智能礦山系統建設

                      “目前來看,想要實現零化石能源、零碳排放、零一次資源這幾點,技術上存在一定難度,主要是成本較高,但這也不是不可能實現的任務。我們正聯合研發氫燃燒等關鍵技術,就目前來看,使用天燃氣等清潔能源成本偏高,無法投入大規模的使用,下一步要研究的就是如何降低成本,讓其真正運用到生產中來。而尋找能夠替代石灰石等一次資源的原料,也是一個大課題?!崩顦芬鈱P者講道,“節能減碳要做到‘前后兼顧’,隨著社會的發展,人類社會以后水泥用量可能會減少,未來水泥行業的發展在于精而不在于多,所以我們倡導減少生產,用更好、更優質的水泥去滿足需求,從前端減產減排;而末端治理,則是要做碳捕集之類的嘗試,我們也在做,這個過程大致是,將窯尾排放的氣體收集起來,捕捉二氧化碳并將其純化提煉,再將提煉后的高純度二氧化碳轉化為有用的物質,再用于生產線。雖然前期投入巨大,但這是海螺減碳方面的一大突破,也是水泥行業碳捕集技術應用‘零’的突破。我們驚喜地發現,這可能會有更廣闊的應用空間。海螺白馬山水泥廠目前工業級二氧化碳產能可以達到5萬噸/年,食品級二氧化碳可以達到3萬噸/年?!?/span>

                      談到這里,李樂意的語氣里滿是掩蓋不住的興奮。

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                    “三十九點五”

                      在接受筆者采訪時,李樂意十分驕傲地說道:“我如今已經工作39.5年了!”如今的海螺集團,是當年那個剛剛步入寧國水泥廠、癡迷技術的李樂意難以想象的,但如今這一切也是他同數代海螺人一磚一瓦搭砌出來的。

                      擔任總工這些年,李樂意從來都是一個敢想敢拼的“硬核技術控”,他也深知自己肩上的責任和必須承擔的后果,但還是義無反顧地選擇跟進國際先進技術,大膽引進一些在當時看來天馬行空的工藝技術。幸運的是,在領導的全力支持下,李樂意同其他技術人員齊心協力,共同開墾出了海螺這片科技的沃土,無數個當時看來不可思議的新奇技術在海螺得到了全面吸收,并開花結果。到如今,海螺創造了全國乃至全球“九個第一”:全球第一個水泥窯尾煙氣碳捕集純化項目、全球第一個水泥全流程智能工廠、全球第一個水泥窯協同處置生活垃圾系統、全球第一個零外購電水泥工廠、全球第一個5G超級上行技術商業應用示范、全國第一個開發應用露天水泥礦山無人駕駛礦車、全國第一個開發應用水泥窯純低溫余熱發電系統、全國第一個實施生物質替代燃料技術、全國第一個實施水泥高溫高塵SCR脫硝技術。

                    海螺露天水泥礦山無人駕駛項目

                      39.5年,李樂意和他的隊友們,用硬核的技術、敏銳的視角和不斷付出的汗水為如今龐大的水泥王國賦能,讓海螺水泥生產線更強大、更成熟、更智慧、更綠色,也讓海螺品牌更加響亮。

                      “現在,我又有了新的工作方向,就是去助推實現我們集團的碳達峰、碳中和目標?!崩顦芬庹f。4月,李樂意開始了全新的征程,擔任三碳研究院執行院長,主持三碳研究院日常研發工作。李樂意成為了海螺集團開拓水泥行業碳達峰、碳中和的第一人。

                      三碳研究院是海螺集團的全資子公司,以“產業降碳、技術減碳、綠色低碳”為研究方向,以全博士學位組建了研發班底。李樂意在公司工作會議上玩笑似地講道:“你們是大研究員,我是小院長,我為你們的青春和智慧提供開花結果的沃土?!?/span>

                      他是這樣說的也是這樣做的,三碳研究院成立初期,他帶頭研究學習國家政策,調研行業減碳降碳瓶頸,認真把握行業發展趨勢,將三碳研究院的業務擴展為水泥工業減碳技術、碳捕集及資源化利用、碳科技成果轉化與應用、知識產權與標準運營等四個方面,讓研發方向細化落地。

                      “我將把工作重點放在完成‘雙碳’任務這件事上,這既是對國家、行業政策的積極響應,也是我個人挑戰自我的一個全新課題?!比缃?,李樂意已近耳順之年,回看過去這“39.5”個年頭,海螺翻天覆地變化的是規模,是技術,是環境,是行業地位,不變的是一代代海螺人團結創新、敬業奮進的品格和文化?!拔覀兒B萑?,可能每個人都不是最優秀的,但我們成為一個團隊時,就是所向披靡的?!崩顦芬馊缡钦f。

                      

                    責任編輯:單建慶
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