生活垃圾终极处理技术可研.docx

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生活垃圾终极处理技术可研

生活垃圾焚化利用技术可行性报告

湖南耐弗环保有限公司

2013．12．18

用无害、无味、无残余的专利技术完成垃圾处理方法的升级换代，创建无垃圾场的卫生城市。

“循环经济大有可为”

吴邦国

2009年7月3日

“水泥窑可以成为城市环境‘净化器’，应该大力倡导，大力推广”。

中国建筑材料联合会会长张人为、

国务院国有资产监督管理委员会国有

大型企业监事会原主席乔龙德联名题词

2010年11月1日，

专利发明人：

覃宗华

方向

目录

一、公司和专利发明人简介---------------------------------------------5

二、技术研发的背景------------------------------------------------------6

三、焚化利用技术及配套场所介绍--------------------------10

四、关键设备和相关说明-----------------------------------------------14

五、其它焚烧技术介绍----------------------------------------------------20

六、投资估算和运行试分析----------------------------------------------24

七、结论----------------------------------------------------------------------26

八、与政府的战略合作构想----------------------------------------------27

附：

相关参考资料

专利资料证书，----------------------------------------------------------28

相关文件------------------------------------------------------------------29

改性料简介---------------------------------------------------------------34

相关参考数据------------------------------------------------------------36

海螺集团相关情况------------------------------------------------------37

城市垃圾焚烧飞灰处理技术及其在水泥生产中资源化利用—37

序：

垃圾，顾名思义，就是没有用的东西，如果一类物品用上了“垃圾”这个词，就是没有用了。

“垃圾是放错位置的资源”，这是大众化的观念。

现实是，放错了地方的资源不仅仅是没有用，而且有害、并一直有害，不可怕吗？

不过，古人云：

“天生我材必有用”，说明这个世界就没有没用的东西，关键是我们如何去利用罢了。

一、湖南耐弗环保有限公司和专利发明人简介

湖南耐弗环保有限公司有一个刻苦钻研、努力进取的团队，是一个团结务实、奋发有为的集体。

主要致力于开发新型垃圾焚烧装置及其污染治理技术，拥有多项专利。

特别是发明人方向、覃宗华牵头研究的两项发明专利——“一种垃圾处理方法”和“一种垃圾焚烧产生的残渣和尾气的处理方法”，是跨行业的技术总结，处于行业领先地位，吸引了很多投资商的目光。

现在，湖南耐弗环保有限公司正在争取各级政府和投资商的支持，全力促使科技成果转化成生产力。

发明人方向、覃宗华，有多行业的工作经历，多年来潜心进行固体垃圾处理的科学研究。

在多位专家、教授的指导下，成功开发出的“一种垃圾处理方法”和“一种垃圾焚烧产生的残渣和尾气的处理方法”两项专利，有评估机构估价30个亿。

二、技术研发的背景

1、城市生活垃圾的特性

城市生活垃圾，一直是全人类最头痛的事情，因为它的特性就是生活中不需要的东西堆在一起，特别是在我们国家，人们将不需要的物品混合丢弃，形成混合型生活垃圾，再利用是不可想象的，它们不像工业垃圾，成分还比较单纯，再利用比较容易实现。

由于缺乏有效的垃圾处理方法，人们一直提倡分类收集，以利于资源化利用。

在发达国家，人们的整体素质比较好，加上政府的有效引导，分类收集工作做得比较好。

而在欠发达国家和发展中国家，由于各种各样的原因，垃圾的原始分类工作基本没有，自己认为没用的东西都放在一起了，扔进了垃圾桶，成为了垃圾分类和处理困难的根源。

在我国，由于再回收利用有很大的市场，造就了一大批拾荒大军，经过他们的精心挑选，垃圾堆里能挑的都挑走了，留下来的就是垃圾中的垃圾了，这部分直接利用无任何价值，这也是让政府最头痛，而又不得不每天面对的现实。

2、目前采用的处理方法

人们一开始处理垃圾都是采用填埋方式，后来有些地方发现土地值钱或者土地越来越少了（污染问题很多当地政府都没有认真考虑），经济发达的地区就采用焚烧处理，经济不发达的地区就硬撑着采用填埋方式。

后来看到焚烧发电带来的问题也是多多，而且资源又越来越缺乏时，又想起了资源化利用，如堆肥等综合处理。

但是，不管采用何种方法，问题还是多多，可以说，目前处理生活垃圾所采用的方法，都是没有办法的办法，不得已而为之，在新方法出来之前，大家也只好在普通方法上探索了，也可以说是在矮子里比高低而已。

下面简述目前采用的几种方法的特点：

2．1填埋

目前有大约90％的生活垃圾采用的是这种方法，大一点的城市由于土地值钱和管理相对比较完善，大部分采用卫生填埋，但少之又少；小一点的城镇，土地价值还体现不出来，况且资金也跟不上，只好采用简单填埋，这占大部分。

填埋的优点就是简单，看上去省钱，但后遗症比较多，而且造成的后果还是不可逆的。

在填埋时要达到真正的环保标准，处理费用还是比较高的。

所带来的问题，有以下三方面：

2．1．1水源污染:

主要是由渗滤液造成的，渗滤液是由厨余部分造成的，如果没有卫生填埋的保护层，这些渗滤液经过土壤进入地下水，会造成更多的污染，特别是重金属和病原体的污染，可以使周边地区人群处于亚健康状态。

2．1．2易燃废气:

垃圾中的厨余堆放在一起，经过厌氧发酵后，产生成分复杂的废气，这些气体的主要成分是甲烷和二氧化碳，容易造成填埋场存在燃气爆炸等长期安全隐患，如果这些气体没有收集使用，进入大气中可造成大气的污染和产生温室效应。

2．1．3土壤污染:

一方面，渗滤液污染土壤，特别是重金属的污染；另一方面，塑料等不可降解的成分使这片土地永远无法使用，即使填埋场封场后采用诸如植树等生物方法还原生态，也没有办法降解那些成分。

2．2焚烧发电

焚烧发电是将一种能量转化为另外一种能量，但用到处理城市生活垃圾时，如果是全部生活垃圾都要进行焚烧处理，用资源化利用这个词是比较勉强的，应该说是浪费资源的同时回收一部分资源，因为生活垃圾中有50％左右是水，10％左右的无机物，它们是无热值或者是负热值，再先进的焚烧炉也需遵循能量守恒定律，无可奈何之。

要能焚烧到较顺利发电的程度，就必须进行生活垃圾的预处理，目前大约有以下几种方法：

——添加燃油，不过由于燃油比较贵，比较少用；

——添加煤炭或者高热值的工业垃圾，目前大部分使用这种方式，使垃圾发电变为小火力发电；

——将原生垃圾堆放一段时间，发酵后的垃圾水分减少了很多，然后再添加适当的煤炭，这样能节省费用，不过大型化就比较困难了；

由于土地非常昂贵，如果要将垃圾运送到很远的地方去填埋，涉及到运输费用和土地资源的问题，焚烧发电对发达的大城市来说，也是一个不错的选择。

但在我们国家，目前焚烧发电也存在诸多问题：

——采用BOT方式建设的焚烧发电厂，大部分采用处理量来结算垃圾处理费，建设方为了得到更多的处理费，往往垃圾还没有烧完就推出来去填埋了。

所以在建设焚烧发电厂时，填埋场的建设往往同步甚至超前的，政府成为冤大头。

——由于垃圾发电有优惠政策，垃圾发电往往就变成小火力发电，基本上不处理或者少处理生活垃圾，垃圾还是送到填埋场。

——尾气处理需要比较高的成本，很多运营商都会在这方面下工夫省钱，致使排放往往达不到标准，成为污染大户。

事实上，焚烧发电变成双重污染，既有填埋的污染，又有焚烧的大气污染。

——政府给的补贴往往不够或者不到位，使焚烧发电厂运转困难。

最终还是选择填埋。

——技术难题造成效益、利益和管理等诸多问题，终将部分焚烧发电厂变成摆设。

也就是说：

焚烧发电目的是为了处理垃圾，不是为了发电，还是一个得不偿失、费力不讨好的事。

如果硬要让垃圾焚烧发电达到理想的要求，在我们国家，最好的途径就是政府运营，焚烧发电厂是政府的，花多少钱也是政府的，而且严格按照企业管理的角度去管理，只有这样才能使焚烧发电厂达到真正的目的，但当地政府要很有钱，我们国家大部分城市目前还是没有条件。

2．3、资源化利用

资源化利用是目前最流行的用语，但任何资源再利用的首要条件是物品单一或者是性质相近，对于生活垃圾的资源化利用，其首要条件是原生垃圾的分类。

目前为止，还没有有效的分类方式正式投入使用，所以资源化利用也只是在简单分类的基础上尽量利用罢了。

　三、　焚化利用技术及配套场所介绍

1、焚化利用技术简介

按照国家《全国城市生活垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》中“在经济发达、生活垃圾热值符合条件、土地资源紧张的城市，可加大发展焚烧处理技术”的文件精神，凭借在机立窑高温煅烧、废气治理、水泥加工、水泥再加工领域的经验和研究，经反复摸索试验，湖南耐弗环保有限公司终于成功开发出了两项具有自主知识产权的发明专利——“一种垃圾处理方法”和“一种垃圾焚烧产生的残渣和尾气的处理方法”，这两项发明组合成一项全新的垃圾处理技术——焚化利用技术。

焚化利用技术能够减少有害物质的生成、充分利用焚烧时的热能、利用垃圾处理后的灰渣生产出有用的建材原料。

符合“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划”中“积极开展水泥窑协同处理等技术的试点示范。

有条件的地区，宜集成多种处理技术统筹解决生活垃圾处理问题”的要求，焚化利用技术为世界首创，将会给人类生活垃圾终极处理带来一场暂新的现代革命！

运用焚化利用技术首先在洞口县高沙镇建了一个垃圾处理项目进行试点。

效果非常好，每小时可处理垃圾5吨，并生产出砌筑灰原料2.5吨。

如此，每年可节约大量的煤、石灰、砂子，并减排大量的二氧化碳。

该项目经验证各项指标完全合格。

“焚化利用”比“焚烧发电”更为科学、有效。

几乎可以说是“无害、无味、无残余”的垃圾处理新方法。

相比其他垃圾处理方式，节能减排效果好，属典型的循环经济模式。

该技术具有如下显著特点：

1．1、对垃圾适应性好。

城市生活垃圾不需筛选、分拣，对生活垃圾的适应性很强。

1．2、污染物少。

因为添加了改性料与垃圾一起焚烧，有利于吸收氯离子，控制氯源，，大大减少了二噁英等有害物质的生成。

1．3、高效处理二噁英。

环保焚烧机立窑内温度高（900-1100℃左右），垃圾气体燃烧时间充足（7秒以上），二噁英能够完全被分解。

1．4重金属得到固化。

垃圾中的重金属焚烧后进入改性料中，以稳定的化合态形式与改性料形成混和结晶体，实现安定化。

1．5、、资源化程度高。

垃圾煅烧产生的热量利用率达80%以上，窑渣可用做生产建筑用砌筑灰的原料，资源化程度高。

1．6、窑内燃烧稳定、垃圾燃烧彻底、废热可以部分回收。

1、7、可最大限度地节约因处理垃圾而占用的土地。

2、配套场所简介

垃圾环保焚烧生产厂需地100亩左右。

内需建生产用房、办公生活用房各一栋。

两栋房应相距300米左右。

生产用房分混合车间、焚化车间、窑气处理车间、砌筑灰加工车间。

厂区平面图见下页插图。

3、流程简介

废渗混烟空

气滤合尘气

液垃

圾

灰

渣

（生产流程方框图）

流程说明：

2．1、生活垃圾用密封运输车运送进混合车间，卸入垃圾坑，加入改性料、助燃料搅拌进行均化，再喂入垃圾机立窑内焚化。

2．2、改性料分解、吸收垃圾中的有毒有害物质，垃圾燃烧产生热量，借肋机立窑的高保温性实现垃圾的无害化焚化。

2．3、灰渣从窑底排出，用作生产砌筑灰的原料。

2．4、垃圾坑渗出的垃圾污水经过滤后，送到机立窑内高温氧化，完全分解有机成分，实现无害化。

也可进行污水处理，达标后排放。

2．5、机立窑的窑气经脱硫、脱硝、除尘、等处理，达标后排放，部分也可加入二次风后再送入机立窑内燃烧，以节约能源。

四、关键设备和相关说明

1、环保焚烧机立窑

机立窑是直径为4至10米，高为12米左右的园形体，下面有一4米左右的底座，上面是吸风装置，中心是加料口，空气由窑底风道送入窑内，风压高低视立窑的有效高度和窑内燃烧物密度而定，风量大小视生产能力而定。

底渣借助窑底出料机的转动卸出，温度应维持在60至80度。

从窑顶出来的窑气进入除尘器，其温度应维持在120至150度。

根据窑内物料和气体所经历的物理、化学程度的不同，可以沿窑的高度自上而下将窑分为3个区：

预热区、煅烧区和冷却区。

预热区

预热区位于窑的上部，约占窑的2/10左右，在该区中物料自上而下从常温升高到900度，从下一区（燃烧区）上升的气体则自下而上从约900度降到约120度。

物料从常温升高到900度的过程中物料的水分被完全蒸发掉，所以在该区中物料所经历的主要过程是干燥和预热。

而气体在从约900度降低到约120度的过程中，所经历的主要过程是增湿和冷却。

如果预热区的高度不够（燃烧区上移），则不仅物料得不到充分的预热和干燥，而且会使气体的温度过高。

燃烧区

燃烧区位于窑的中部，约占窑的1/2左右。

在该区中物料自上而下从900度升高到约1200度，然后又从1200度降低到900度。

从下一区（冷却区）上升的气体（空气）自下而上也是从900度升高到约1200度，然后又从1200度降低到900度，并且空气变成窑气。

如果煅烧区的高度不够，那么物料可能会造成“生烧”，反之如果煅烧区高度过高，则一定会造成“过烧”。

冷却区

冷却区位于窑的下部，约占窑的有效高度的3/10左右，在该区中物料自上而下约从900度降低到60度。

而气体则自下而上从常温升高到约900度。

如果冷却区的高度不够，则气体得不到充分的预热而且会使物料的温度过高。

各区段的位置和高度并不是恒定的，而且各区段的界限也难以准确划分。

如果预热区和冷却区的高度足够高，而且窑体的保温层足够厚，热效率可以达到80%以上。

（机立窑）

2、几点说明

焚化利用技术是吸附解毒技术、垃圾焚烧技术与机立窑技术的完美结合，具有高效、节能、低造价、低污染的特点。

整个生产系统由垃圾的混合处理及供料、垃圾焚化、灰渣处理、污水处理、烟气处理等工艺流程组成，其主要工艺设备有垃圾混合匀化设备、机立窑、灰渣加工机、脱硫器、脱硝器、除尘器等等。

在生活垃圾中加入改性料、助燃料后，直接送入垃圾机立窑中煅烧。

对垃圾的要求低，能正常处理各类型的固体垃圾。

机立窑传热方式是所有窑炉中最好的，有最佳的物料热导、燃烧、高温反应工况条件。

机立窑中物料燃烧温度高、热交换率高、散热损失小。

温度高就能有效、彻底燃烧低热值生活垃圾；垃圾燃烧彻底又能充分获得热能。

改性料具有超强吸附力和抗菌解毒能力。

因为添加了改性料，焚烧时产生的有害物质大为减少。

无需建设复杂的尾气净化系统。

防止恶臭扩散。

垃圾坑和处理厂房采用全密封结构，且用通风机将垃圾坑内产生的臭气抽出送入机立窑内燃烧，使垃圾坑处于负压状态，避免了垃圾恶臭的扩散。

另外，还配置了除臭机，当机立窑停机时，将垃圾坑内臭气抽出净化后排出，防止垃圾恶臭外逸。

无害化处理污水。

垃圾坑渗出的垃圾污水主要成份是有机物，具有不耐热的特性，经过过滤后送入贮存槽，采用专用泵喷射到机立窑内，进行高温氧化处理，完全分解有机成分，实现无害化。

机立窑系统中的脱硫、脱硝、除尘等装置，根据本公司的设计，量身定做。

部分余热被利用加热风，减少了热能浪费。

应用计算机控制使机立窑运行在最佳运行工况，并且有先进的尾气处理设备和严格的排放监测手段，使得垃圾焚烧对大气造成的污染降到最低点。

机立窑系统每天可处理垃圾一千吨以上，并且，可扩展、占地少。

3、砌筑灰的生产加工

3．1垃圾焚烧残渣的基本性质

垃圾焚烧的残渣主要包括飞灰和底渣。

为了正确地处理城市垃圾焚烧后的灰渣，应全面了解这些灰渣的物理和化学性质，　

垃圾焚烧后灰渣的化学基本组成（％）

化学成分

SiO243.6

CaO13.11

Al2O38.76

Fe2O37.29

MgO7.74

K2O1.63

Na2O3.92

BaO0.08

Cr2O30.062

PbO0.29

SO31.89

C1.66

H2O2.25

其他含量7.1

3.2残渣用于生产砌筑灰

垃圾焚烧后，分散于垃圾有机质中的无机组分在高温后急冷的热动力条件下，形成的主要成分以及主要物相内储存了大量化学内能，有大量游离状态的Al2O3、SiO2及金属氧化物（K2O、Na2O、Fe2O3、CaO、MgO）存在；灰颗粒微细，比表面积大，易于与其它成分反应形成新的物相。

因此，这些灰渣可作为重要的无机资源用于建材、建工、陶瓷、化工等领域，广泛用于建筑材料的生产与建设工程，今后仍将是灰渣最主要的利用途径。

用于生产砌筑灰是最为环保的有效途径。

把焚烧垃圾灰再无害化利用越来越受到人们的青睐。

（砌筑灰生产设备）

4、生活垃圾焚烧厂中二噁英的产生和控制

二恶英不是一种物质，而是多达210种物质（异构体）的统称。

二恶英在标准状态下呈固态，熔点约为303～305℃。

二恶英极难解溶于水，在常温情况下其溶解度在水中仅为7.2×10-6mg/L。

二恶英对人体的影响，至今还没有试验数据。

在定性分析和理论推测的基础上，二恶英是一种对人体非常有害的物质，会引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠等症。

二恶英是生活垃圾焚烧厂特有的公害问题，这是一种偏面的认识，其实二恶英是有机物与氯一起加热就会产生的化合物，只要使用水的场所都有可能产生二恶英，它是一种普遍的化学现象。

二恶英在空气、土壤、水和食物中都能发现，火山爆发及森林火灾是自然界中二恶英的主要来源。

另外，除草剂、发电厂、木材燃烧、造纸业、水泥业、金属冶炼、纸桨加氯漂白及垃圾焚烧处理均会释放出二恶英。

据有关报道，人体从生活垃圾焚烧厂排放烟气中接触二恶英的机率要比从其它途径（如食物、空气等）接触二恶英的机率小。

由于我国生活垃圾中含氯化合物和重金属含量相对较少，只要生活垃圾在焚烧炉中能达到完全燃烧，保证较高的燃烧温度（温度不低于800℃）并有较长的停留时间，在烟气的排放过程中尽量避开300～500℃温度域，加上其它喷射活性碳、设置袋式除尘器等辅助措施配合，生活垃圾焚烧厂中二恶英的排放浓度是可以有效控制的，一般不会超过环保标准。

5、环境保护

为防止处理厂对周边的污染和改善厂内工作环境，要采用以下措施对灰尘、臭气、噪音、渗滤液和蚊蝇进行控制：

5．1卸料大厅和砌筑灰生产车间采用封闭结构，防止臭气和灰尘外溢并减少噪音对周边的影响。

用通风机将卸料大厅内产生的臭气和灰尘抽出送入机立窑内燃烧，使卸料大厅处于负压状态，避免了垃圾恶臭和灰尘的扩散。

另外，还配置了除臭机，当机立窑停机时，将卸料大厅内臭气抽出净化后排出，防止垃圾恶臭外逸。

砌筑灰生产车间安装降尘设备保证正常的工作环境。

工人配发劳保用品。

5．2喷雾除尘除臭系统主要由泵、管路、阀门、和喷嘴组成。

在卸料大厅倾倒垃圾时，喷嘴喷洒含消毒液和除臭剂的水雾。

减少灰尘消毒除臭灭蚊，彻底改变臭气污染现象，并使虫蝇明显减少，同时喷雾除尘系统还配有冲水枪，可用于垃圾站的清洁卫生工作。

5．3卸料大厅渗出的垃圾污水，可视情送到机立窑内高温氧化，完全分解有机成分，实现无害化。

也可以进行污水处理后达标排放。

5．4、机立窑的窑气经脱硫、脱硝、除尘、并过水去除CO等后达标排放，也可再加入二次风后再送入机立窑内煅烧，以节约能源。

（脱硫、脱硝、除尘设备）

5．5每天工作结束后，对作业区的场地和设备进行冲洗。

视情况喷洒药水消毒灭蚊。

6、改性料的作用

改性料蕴含的矿物质非常丰富，能释放出远红外线和负离子，使酸性转化为碱性。

有超强的吸附力，空气中有害气体、异味统统被吸除干净。

有高超的调湿能力。

具有清毒、解毒、杀菌功效，能预防和抑制霉菌及其他有害菌类的生长繁殖。

五、其它焚烧技术简介

　随着生产的飞速发展和经济的迅速崛起，我国已经步入城市生活垃圾高产国的行列。

据统计，1990年中国城市垃圾的总产量为6900万t。

1995年全国城市垃圾的总产量已达1亿t，2010年垃圾年产量将达约2亿t。

我国城市的垃圾产量以每年10%的速度递增，预计到2020年垃圾年产量将达约10亿t。

目前全国垃圾的历年堆存量已达60多亿t，侵占土地面积多达5亿m2（合75万亩）。

全国600多座城市中，有200多座已为垃圾山所包围。

垃圾的长期露天堆放对大气环境、地下水和土壤等已经造成了明显的威胁和危害。

因此，大力进行我国城市垃圾焚烧技术的研究和设备的开发应用势在必行。

各国已投入运行的垃圾焚烧炉燃烧方式有：

1．多级阶梯式链条炉排，倾斜往复式炉排和反送式的马丁炉排等炉排炉；

2．流化床焚烧炉；

3．旋转式燃烧--回转炉；

以下就上述三种焚烧处理技术做简单介绍，并进行比较分析。

多级阶梯炉排炉

多级阶梯炉排是由往复移动部件组成，垃圾经由给料装置推送至倾斜之炉排上，在炉内高温加热，使得部份垃圾得以干燥，另经炉排的运动除将垃圾往前推送外，并将垃圾层松化及均能经历干燥、燃料及后燃等各阶段，以达完全燃烧。

目前应用中的多级阶梯式有很多种，炉排设计大多属于设计厂商的专利，如我国深圳引进的新炉排即是德国专利。

不过转动式炉排炉排汽化容易堵塞，维修工作量大，大件物品夹住的可能性较大，移动式炉排占地面积大，风道系统复杂，对高水份、低值的垃圾焚烧还不完全，着火较为困难，使用较少。

扇形反转式炉排由于燃烧不易控制，炉温较高，还处在不断完善阶段。

马丁炉排由于国内还未能自行制造，必须进口国外设备，造价昂贵。

一般中小城镇无法承受其投资费用。

我国仅有深圳市引进了日本的三台马丁炉运行较好，不过马丁炉排的燃烧工况较易受垃圾品位波动的影响。

炉排炉的优点是不需要对垃圾进行预处理。

技术比较成熟，国外应用较广泛，其不足之处如下：

1．炉排必须耐热，在长期连续运行期间，热应力必须不变，这样炉排对材质要求高，而且炉排加工复杂，由于炉排需转动，可靠性低及能耗高构成其问题。

2．由于垃圾成份复杂，普通炉排维持在整个炉排内均匀移动，均匀完全地燃烧是困难的。

3．炉排难以适应水份变动范围较宽的垃圾焚烧，因为水份较高的垃圾需较宽的干燥区，这给水份高的垃圾完全燃烧带来困难。

4．炉温较难控制，垃圾的熔渣在1000℃以上和1050--1100℃时处于软化和粘性状态，成为特殊的腐蚀性物质，可能腐蚀炉壁，同时在高温状态下Nox浓度上升。

5．炉排炉不易实现大型化，难以实现炉内脱除HCI气体，需要在尾部加装专门的和HCI脱除设备，增加了投资费用。

6．难予处理垃圾渗滤液需设置专门污水处理设施。

7．炉排炉的炉排不仅制造复杂，成本高，而且体积庞大，占地面积大，因而不适合于中小城镇垃圾处理量不十分大的场合。

回转炉

回转炉焚烧系统系衍生于已广泛用于水泥工