水泥網(wǎng)獨(dú)家：海螺水泥綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)與應(yīng)用
在綠色低碳的浪潮中，海螺水泥以其卓越的節(jié)能降碳成果，引領(lǐng)著行業(yè)的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。作為行業(yè)的先行者，海螺水泥在技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排、資源循環(huán)利用等方面取得了顯著成就。
10月24日，“2024中國水泥雙碳大會(huì)暨第十二屆節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會(huì)”在安徽蕪湖盛大召開。海螺水泥運(yùn)營部副部長軒紅鐘分享了《海螺水泥綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)與應(yīng)用》。軒紅鐘表示，結(jié)合水泥行業(yè)市場情況及海螺水泥高質(zhì)量低碳發(fā)展需求，海螺將加大在節(jié)能降碳、綠色環(huán)保、清潔能源及低碳水泥等技術(shù)研發(fā)攻關(guān)，未來海螺科技創(chuàng)新主要研究方向如下：1、水泥行業(yè)原燃料替代研發(fā)工程；2、水泥熟料質(zhì)量提升研發(fā)工程；3、節(jié)能降碳技術(shù)裝備研發(fā)工程；4、清潔綠色能源研發(fā)制造工程；5、未來碳科技產(chǎn)業(yè)探索工程。
一、水泥行業(yè)碳排放及海螺技術(shù)性碳減排概況
生態(tài)環(huán)境部于2024年9月9日對《全國碳排放權(quán)交易市場覆蓋水泥、鋼鐵、電解鋁行業(yè)工作方案》（征求意見稿）公開征求意見，文中提出“水泥等行業(yè)2025年底前完成首次履約工作”，推動(dòng)了水泥行業(yè)納入全國碳交易市場的進(jìn)程。
水泥熟料生產(chǎn)過程中，過程（即碳酸鹽分級）二氧化碳排放約58-62%，燃料燃燒二氧化碳排放約33-38%，電力使用間接排放二氧化碳約2-5%。
圍繞“雙碳、雙控”等戰(zhàn)略要求，海螺水泥在“源頭減碳、過程降碳及末端固碳”多維度加大綠色低碳等技術(shù)性碳減排的發(fā)和應(yīng)用，助力水泥行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。主要降碳減排技術(shù)有：
源頭減碳：通過原燃材料替代、生活污泥資源化利用、清潔能源使用等技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)源頭降碳。
過程降碳：通過提高能源利用效率、富氧燃燒、構(gòu)建“零外購電”平臺超低排放技術(shù)升級及系統(tǒng)數(shù)字化、智能化改造等綜合能效技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程降碳。
末端固碳：通過制備可燃?xì)?、礦化建筑材料、CO2儲能等二氧化碳捕集和轉(zhuǎn)化利用等技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用助力水泥生產(chǎn)碳”近零”排放。
二、綜合能效提升技改及工程化應(yīng)用
1.技術(shù)開發(fā)目標(biāo)及預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的開發(fā)
為提高能源利用效率，強(qiáng)化窯爐運(yùn)行質(zhì)量，圍繞“噸熟料標(biāo)煤耗低于94kg，噸熟料綜合電耗低于45kWh”的目標(biāo)，開展預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)性能提升、高效粉磨、高效冷卻等一系列技術(shù)研發(fā)及工程化應(yīng)用。
2.綜合能效提升改造運(yùn)行情況
41%水泥熟料線（63條）實(shí)施綜合能效提升改造。
改造后，噸熟料標(biāo)煤耗、綜合電耗基本達(dá)到GB16780-2021標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1級指標(biāo)。
三、替代燃料技術(shù)開發(fā)及在水泥窯上應(yīng)用
1.水泥窯替代燃料技術(shù)開發(fā)要點(diǎn)
考慮到替代燃料燃燒需要充足的氧氣，同時(shí)避免替代燃料落入煙室造成窯工況波動(dòng)影響生產(chǎn)，替代燃料喂料點(diǎn)設(shè)計(jì)位置：
方案①：三次風(fēng)管頂部：靠近分解爐接口處；
方案②：三次風(fēng)管正上方分解爐柱體上：距離三次風(fēng)管頂部1-1.5m左右；
方案③：分解爐柱體上：下料口底邊與三次風(fēng)管中心線平齊處，靠近三次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口且位于其切向上軌跡上。
通過CFD數(shù)值模擬分析，多組分廢棄物預(yù)燒裝置能促進(jìn)不同替代燃料共燃，預(yù)燒裝置、分解爐內(nèi)流場穩(wěn)定，不會(huì)引起分解爐流場紊亂或局部高溫；燃燒較為充分。
2.替代燃料在水泥窯爐上應(yīng)用情況
輕質(zhì)替代燃料應(yīng)用方面成功案例：ZYHL農(nóng)林生物質(zhì)替代水泥窯燃料應(yīng)用項(xiàng)目
項(xiàng)目主要利用秸稈和稻殼作為水泥窯爐的替代燃料；
替代燃料系統(tǒng)使用稻殼時(shí)，投加分解爐的稻殼量為20-25t/h；
替代燃料系統(tǒng)使用秸稈時(shí)，投加分解爐的秸稈量為12-15-25t/h。
混合替代燃料應(yīng)用方面成功案例：TLHL替代水泥窯燃料應(yīng)用項(xiàng)目
項(xiàng)目替代燃料主要是：生活垃圾、廢紡等替代燃料；
替代燃料處置量20.1t/h(其中生活垃圾8.9t/h)。
目前，海螺水泥已在50余家子公司生產(chǎn)線推廣應(yīng)用了替代燃料技術(shù)；涉及替代燃料種類有RDF、帶熱值工業(yè)固廢、生物質(zhì)燃料、廢舊橡膠、炭黑等類別；上半年替代燃料使用量約占用煤總量的11%。
四、水泥工廠熟料線SCR脫硝技術(shù)應(yīng)用
1.海螺高溫高塵SCR脫硝系統(tǒng)布置
2.海螺高溫高塵SCR脫硝系統(tǒng)工程應(yīng)用效果
SCR工程應(yīng)用效果
自主研發(fā)設(shè)計(jì)的國內(nèi)高溫高塵SCR脫硝系統(tǒng)在90余條水泥窯推廣應(yīng)用；
國內(nèi)首套高溫高塵SCR脫硝系統(tǒng)項(xiàng)目于2020年5月在白馬山水泥廠2#窯建成投運(yùn)；
NOx穩(wěn)定控制在50mg/Nm3，氨逃逸控制在5mg/Nm3，氨水用量大幅度下降40%左右；
該技術(shù)成果經(jīng)行業(yè)專家鑒定達(dá)到國際先進(jìn)水平。
五、海螺節(jié)能減碳降污新技術(shù)探索及示范應(yīng)用
1.海螺水泥摻氫燃燒關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及中試
關(guān)鍵技術(shù)：
研究綠氫煅燒氣氛下燒成系統(tǒng)氣固流場、熱-能-質(zhì)傳遞機(jī)制，形成不同比例氫氣摻燒時(shí)系統(tǒng)煙氣量、節(jié)煤效果、CO2生成量及露點(diǎn)理論計(jì)算模型；
攻克氫能高效利用煅燒水泥的裝備產(chǎn)品，研發(fā)出氫氣燃燒器核心技術(shù)設(shè)備；
結(jié)合氫氣燃燒速度快、瞬時(shí)需氧大及分解爐溫度場分布，制定不同比例摻氫耦合煤粉燃燒技術(shù)方案。
水泥窯摻氫燃燒中試結(jié)果：
氫氣在分解爐內(nèi)摻燒，替代分解爐煤粉3.6%~5.5%，與傳統(tǒng)化石燃料煅燒方式高度耦合，系統(tǒng)溫度場穩(wěn)定，對燒成工藝及熟料品質(zhì)無影響。
缺氧狀態(tài)下，分解爐錐部摻氫燃燒不僅能替代4%煤粉，且分解爐出口NOx含量降低了25%，脫氮效果明顯。
2.富氧燃燒技術(shù)在水泥生產(chǎn)線上的應(yīng)用
海螺首套富氧燃燒系統(tǒng)于2020年在CZ海螺建成投用；采用深冷直送技術(shù)，制得氧氣濃度約為35-37%，富氧流量約為8500Nm3/h，帶壓富氧直接供窯頭一次風(fēng)和送煤風(fēng)，經(jīng)行業(yè)鑒定，水泥窯爐富氧燃燒成果技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
海螺第二套富氧裝置已于2024年10月在BS海螺投用；富氧制氧量約1500Nm3/h，氧濃度約99.6%；混合形成氧濃度約40%的富氧主供一次風(fēng)和窯頭送煤風(fēng)，提高窯頭空氣助燃能力，增強(qiáng)窯的煅燒能力。
3.CO2礦化纖維板中試示范項(xiàng)目