9月25日由中國水泥網，中國混凝土與水泥制品網主辦，中國混凝土與水泥制品協(xié)會預拌混凝土分會支持的2014第二屆中國水泥發(fā)展論壇在浙江寧波濃重開幕，會上中國建筑材料科學研究總院高工房晶瑞做了《水泥行業(yè)碳減排技術》的主題報告。

一.水泥行業(yè)碳減排技術—富氧燃燒

向燃燒區(qū)通入充足的氧氣，使燃料在富氧乃至純氧條件下進行燃燒。

富氧燃燒技術優(yōu)勢：提高產能，最大可以達到超過20%產能的提高根據爐窯具體情況；產能提高能力在5-20%之間。提高燃燒效率，燃料節(jié)省3-5%，最大可節(jié)約10%以上。當用替代燃料時，燃料節(jié)約效果更明顯 提高便利性最少的初期投入在合同簽訂的60天內，達到產能提高的目的在于可延長耐才壽命可延， 減少煙氣中的粉塵 ，提高爐窯穩(wěn)定性。

  國外水泥企業(yè)應用富氧燃燒情況

1.燃料代替技術

替代燃料是指CO₂排放因子小于標煤的替代燃料，標煤CO₂排放因子為0.094kgCO₂/Mj，而廢輪胎的排放因子為0.085kg/Mj，廢玻璃鋼為0.083kg/Mj，均低于標煤CO₂排放因子，因此使用這類替代燃料，可以降低CO₂排放量。

對于浸漬木屑污泥木材、木材廢棄物農業(yè)、有機織物廢棄物、生活垃圾篩上物等含100%生物質碳，可不計入其CO2排放量，因此生物質燃料的使用也可以降低CO₂排放量。對于廢棄玻璃鋼10%替代傳統(tǒng)燃料，其指標如下：

減排效果：噸熟料CO₂減排量4.2kg，年減排CO₂約0.63萬噸；經濟效益：設備投資400-500萬元，則投資回收期為0.25-0.31年；社會效益：廢棄物回收量11.1kg/tcl，年回收廢棄玻璃鋼1.7萬噸；示范情況：北京水泥廠利用廢棄玻璃鋼項目、華新秭歸自用長江漂浮物項目等。

燃料代替技術的運用原理

2.污泥燃料化技術

污泥燃料化技術的優(yōu)點是：1. 工藝簡單，運行容易，循環(huán)利用污泥的蒸發(fā)蒸汽，僅排出剩余蒸汽的簡單工藝；2. 對惡臭氣體容易采取相應措施，干燥機內為微負壓，不會有惡臭氣體漏出，惡臭氣體在熱源爐內可以得到分解；3. 干燥熱源的多樣化蒸汽、空、低溫廢氣等熱源可以得到利用。

污泥燃料化技術運用原理

3. 協(xié)同處置廢棄物

利用窯爐高溫特性，焚毀廢物中的有害組分，并達到綜合利用的目的。

水泥窯協(xié)同處置廢棄物流程圖[Page]

根據2006年GNR的數據，全球范圍內水泥行業(yè)能源供給的7%是替代燃料，3%是生物質，剩余90%是傳統(tǒng)化石燃料。2008年德國水泥工業(yè)按全國熟料熱耗計的替代燃料對化石燃料的替代率已達58%、荷蘭81%、法國34%、比利時50%、瑞典29%、捷克45%、美國24%、日本12%。

城市生活垃圾具有一定熱值，其灰渣可用作熟料燒成原料或水泥制備混合材，因此協(xié)同處置城市生活垃圾具有一定的燃料替代率和原料替代率。

減排效果：對5000t/d新型干法線，其處理垃圾量為200t/d，即處置垃圾量占總熟料產量4%，其燃料替代率為5-10%，原料替代率為2-4%，則年減排CO2排放量約為0.9-1.6萬噸；

社會效益：噸熟料回收城市生活垃圾40kg，年處置垃圾量為6萬噸；

經濟效益：設備投資7000-12000萬元，以政府每噸垃圾補貼150元，則回收期為5-12年；

示范情況：臺灣水泥有限公司，北京金隅集團琉璃河水泥有限公司 ，安徽銅陵海螺 ，華新等。

4.國家標準《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術規(guī)范》

標準規(guī)定了水泥窯協(xié)同處置固體廢物的術語和定義、協(xié)同處置固體廢物的鑒別和檢測、處置工藝技術和管理要求、入窯生料和水泥熟料重金屬含量限值及水泥可浸出重金屬含量限值、檢測方法及檢測頻次等。

二.水泥行業(yè)碳減排技術—預燒成技術

1.預燒成技術

回轉窯中仍存在堆積態(tài)傳熱，窯尾部分生料傳熱及反應熱量需求與熱量供給間存在矛盾，限制了熟料燒成熱耗的降低和單機窯產量的提高；通過提高入窯生料活性，縮短物料在窯內的緩慢升溫，加快后續(xù)固液相反應。

基于熟料燒成過程中多階段形成的客觀事實，提出的具有創(chuàng)新性的概念型生產工藝——水泥預燒成技術，以期進一步增強換熱效率，提高物料反應活性，減少回轉窯熱損失和熱負荷，建立新一代，高能效水泥窯爐工藝模型。

強調增強分解爐煅燒功能，使物料全部分解反應及部分固相反應在分解爐中進行；物料入窯后直接進行后續(xù)的固相反應和液相反應，提高反應速率，增強有效傳熱，從而大幅度提高回轉窯產量，降低生產熱耗。

魯南中聯(lián)水泥有限公司2000t/d預分解窯爐進行技術改造，以驗證水泥預燒成技術理論成果及配套研發(fā)的多功能耐高溫材料。

減排效果：噸熟料CO₂削減量約為2.0-3.7 %，5000t/d生產線年減排CO₂約2.7-4.5萬噸。

經濟效益：綜合能耗降低5-10%，噸熟料運行成本降低5.9-10.8元，設備投資3000-9000元，則回收期為1.5-9年。

三.水泥行業(yè)碳減排技術--CCUS

1.CCUS

2.ECRA

工業(yè)化應用 2025 燃燒后捕集2030 全氧燃燒捕集成本分析（包含投資、運輸、儲存）燃燒后： 50?100 €/t全氧燃燒： 40?60 €/t 。

3.水泥窯全氧燃燒技術

水泥窯全氧燃燒就是把燃料與85% ~ 100%的氧氣以及富含CO₂的循環(huán)廢氣按預定燃料比混合，將其代替空氣鼓入分解爐和回轉窯爐中助燃燃料的技術。

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四.水泥行業(yè)碳減排技術——能源管控技術

1.水泥生產能源管控技術

以能源為核心，通過數據采集、管理、分析和應用對水泥生產實時監(jiān)控、生產管理、設備管理、能源管理、質量管理等進行信息化管理，對分解爐、回轉窯、篦冷機、粉磨系統(tǒng)等重要工段進行智能控制，形成水泥生產能源管控一體化技術。

數據采集

安裝數據儀表對各種能源進行實時的監(jiān)測，通過多種通訊方式傳輸到能源數據服務器

數據管理和分析

對海量的能源數據進行整理和統(tǒng)計，實時對能耗進行管理，并發(fā)現(xiàn)能耗異常情況，對能耗的各種影響因素進行分析，自動需找能效薄弱環(huán)節(jié)。

生產報表和指標

生成幾十種報表，如：能耗報表、能源費用報表、碳排放報表、能源成本分攤報表、節(jié)能效果報表。生成企業(yè)所關注的關鍵能耗指標，提升能源管理水平。

實時高效數據庫技術

以國外主流實時數據庫系統(tǒng)為基礎，結合國內用戶的具體情況自主研發(fā)VEGOO實時數據庫系統(tǒng)；

智能點檢儀技術

具有振動、溫度信號的自動測量與采集技術，數據錄入技術，點檢定位管理技術。

非線性模型預測控制技術

通過預測模型來預估過程未來的偏差值，以滾動優(yōu)化確定當前的最優(yōu)輸入策略

基于神經網絡的復雜過程建模技術

解決水泥生產過程中的大數據、多變量、非線性、大時滯、多耦合等過程建模問題，建立精確的數學模型

基于逆向差分的不可測干擾抑制技術，預先調節(jié)操縱變量，實現(xiàn)超前調節(jié)。

五.水泥行業(yè)碳減排技術—余熱發(fā)電

1.余熱發(fā)電技術

通過余熱回收裝置——余熱鍋爐將水泥窯窯頭、窯尾排出大量的廢氣余熱進行熱交換回收，產生過熱蒸汽推動汽輪機實現(xiàn)熱能向機械能的轉換，從而帶動發(fā)電機工作的技術。

現(xiàn)階段我國實行的純低溫余熱發(fā)電技術的熱力系統(tǒng)方案有以下三種：單壓系統(tǒng)、雙壓系統(tǒng)和閃蒸系統(tǒng)。從理論上分析三種系統(tǒng)的發(fā)電效率和余熱回收效率：采用單壓系統(tǒng)，產生主蒸汽后的煙氣低溫廢氣余熱無法利用，導致窯頭預熱鍋爐的排煙溫度較高，余熱沒有得到充分利用，發(fā)電效率較低；采用雙壓單極補氣系統(tǒng)，可余熱按不同能級得到充分利用，發(fā)電能力最高；采用復合閃蒸系統(tǒng)其發(fā)電能力和余熱利用水平和雙壓系統(tǒng)相當。

2.高效篦冷機熱回收技術

第三代篦冷機在冷卻效率、冷卻效果、液壓傳動、自控系統(tǒng)等方面都有了長足的進步。

第三代篦冷機缺點：冷風難于透過粉狀熟料料層，未冷卻的熟料量增多，冷卻效率低，設備事故率高，結構較為復雜。20世紀90年代末期，F(xiàn)LSmidth公司推出了推動棒式冷卻機，篦床完全固定，篦床下安裝了機械空氣流量控制閥調整充氣和熟料層的風量分配，以及獨立的推料單元。

3.高效煅燒技術

減排效果：多通道燃燒器一次風用量較低，約為7%-10%，較傳統(tǒng)燃燒器低4%-11%，熟料燒成熱耗降低33-138kj/kg，即降低1-4% ，噸熟料減排CO₂約3-12kg，年減排CO₂量0.45-1.35萬噸。

經濟效益：采用高效燃燒器技術運行成本降低1-4元/t熟料，增加初次投資30萬元，則投資回收期為0.05-0.2 年。

示范情況：目前50%左右的水泥生產企業(yè)都采用了此技術，如魯中水泥廠等。

六.水泥行業(yè)碳減排技術—立磨技術

立磨技術

減排效果：較傳統(tǒng)圈流球磨水泥粉磨技術單位產品電耗40kwh/t水泥，立磨終粉磨水泥技術單位產品，電耗在27-35kwh/t，節(jié)電約12.5~32.5%。

經濟效益：采用立磨終粉磨水泥技術運行成本降低2.5-6.5元/t熟料，其投資為4000萬元-7000萬元，則投資回收期為3-13年。

示范情況：湖北亞東、云南東駿、四川星船城等水泥公司。

在水泥生產中，傳統(tǒng)的粉磨系統(tǒng)是球磨機，而當立磨出現(xiàn)以來，便以獨特的粉磨原理克服了球磨機粉磨的諸多缺陷 ，同時集中碎、粉磨、烘干、選粉、運輸等功能于一體。

第一臺立磨是上個世紀二十年代在德國研制出來的。

立磨的類型很多，結構和功能各有特色，但基本結構大同小異，它們都具有傳動裝置、磨盤、磨輥、噴口環(huán)、液壓拉伸裝置、選粉裝置、潤滑系統(tǒng)、機殼等，其主要工作原理也基本相同。

七.水泥行業(yè)碳減排技術—原料替代

原料替代技術

通過采用電石渣、高鈣粉煤灰等含CaO的廢物替代石灰石，用于水泥熟料生產，可減少CO₂排放。依據替代原料成分和替代量，CO₂減排量在10~400 kg/t之間變化。假設CO₂減排量原料替代比例為30%，CO₂減排量為153 kg/t熟料。替代原料的單位價格比天然原料低50%左右，能有效降低熟料生產成本，增加水泥生產企業(yè)的經濟效益。應用案例：都江堰拉法基水泥、唐山冀東、北京新北水。

專題：2014第二屆中國水泥發(fā)展論壇