汪瀾：綠氫煅燒水泥熟料關(guān)鍵技術(shù)研究

2月11日國家發(fā)改委等部委聯(lián)合發(fā)布了《水泥行業(yè)節(jié)能降碳改造升級實施指南》，指出水泥行業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，在促進國家經(jīng)濟建設(shè)和國防安全中起到了重要作用，提出要“加強先進技術(shù)攻關(guān)”，“積極開展水泥行業(yè)節(jié)能低碳技術(shù)發(fā)展路線研究，加快研發(fā)綠色氫能煅燒水泥熟料關(guān)鍵技術(shù)，加快先進適用節(jié)能低碳技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”；與此同時，為進一步推動建材行業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展，中國建材聯(lián)合會開展了“揭榜掛帥”科技項目攻關(guān)工作，其中，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）和中材節(jié)能共同承擔的“雙供氫系統(tǒng)水泥熟料氫能煅燒及窯爐煙氣CO₂轉(zhuǎn)化利用研究”受到了行業(yè)內(nèi)外的普遍關(guān)注。

大連化物所于1949年建所，現(xiàn)有高級職稱科研人員750多人、兩院院士14人，近十年來在新能源等領(lǐng)域的研究分別獲得國家科技發(fā)明、科技進步、自然科學(xué)3個一等獎。由大連化物所牽頭中科院20余個研究所組建的潔凈能源創(chuàng)新研究院將更加聚焦國民經(jīng)濟各行各業(yè)潔凈能源利用技術(shù)的研發(fā)和推廣應(yīng)用，例如，近日由中國石油和化工聯(lián)合會組織成果評價的“二氧化碳加氫制汽油中試技術(shù)”項目，整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。這次“揭榜掛帥”表明大連化物所將基于建材行業(yè)（包括水泥行業(yè)）節(jié)能降碳新的迫切需求，全力研發(fā)革命性高新技術(shù)，為行業(yè)“雙碳”目標的實現(xiàn)提供重要的技術(shù)支撐。

我國現(xiàn)有水泥熟料生產(chǎn)線近2千條，產(chǎn)能約為20億噸，2021年實際產(chǎn)量也達到15多億噸，由煤炭消費產(chǎn)生的直接CO₂排放約為3.5億噸。隨著我國清潔能源的發(fā)展，非化石能源的應(yīng)用會有快速的增長，預(yù)計在2030年風力、太陽能發(fā)電量可達11萬億kWh。然而，水泥熟料煅燒需要燃料燃燒產(chǎn)生熱量，再通過傳導(dǎo)、輻射和對流進行傳熱。為此，國際上的一些水泥公司正償試采用綠氫代替燃煤進行水泥熟料煅燒。例如，墨西哥西麥斯水泥在西班牙的水泥廠大多采用電解水制氫、氫能替代燃煤用量達20%；德國海德堡水泥在英國的一家水泥廠采用液氫代替燃煤、替代率接近40%。

由大連化物所等單位提出的綠氫煅燒水泥熟料技術(shù)路線，其最終目標則是要實現(xiàn)水泥熟料煅燒所用燃煤的全部替代，并實現(xiàn)窯爐煙氣CO₂部分捕采利用。這首先是通過風力、光伏發(fā)電和水電的輸入，采用高效電解水制備氫氣和氧氣技術(shù)，隨后是將氫氣和氧化由多射流燃燒器噴入到水泥窯爐中煅燒水泥熟料，排出窯爐的煙氣進行水汽和二氧化碳分離，分離的水汽冷凝后返回到電解水槽中進行循環(huán)使用，分離的二氧化碳則可采用加氫制備甲醇、或是制備其他工業(yè)產(chǎn)品。

“雙供氫系統(tǒng)水泥熟料氫能煅燒及窯爐煙氣CO₂轉(zhuǎn)化利用”這一技術(shù)路線，既適應(yīng)了我國清潔能源發(fā)展，又使得既有水泥生產(chǎn)技術(shù)裝備基本保持不變，為水泥生產(chǎn)帶來的節(jié)能降碳作用也非常重大，相關(guān)研究工作正在快速推進過程中。大連化物所也希望國內(nèi)水泥生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注項目研究進展，并且聯(lián)合開展項目示范工程前期研究，共同培育標桿示范企業(yè)，為水泥行業(yè)“雙碳目標”的實現(xiàn)及企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出較大的貢獻！

水泥企業(yè)節(jié)能、降碳不僅是成本問題，更是生死問題！一場以提升資源利用率，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系為核心的時代浪潮正在滾滾襲來！為此，中國水泥網(wǎng)將于2022年9月1-2日，在安徽蕪湖海螺國際大酒店舉辦以“節(jié)能降碳 創(chuàng)新增效 綠色升級”為主題的“第九屆中國水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會暨水泥‘雙碳’大會”。會上，中國建筑材料科學(xué)研究院總院教授汪瀾將帶來精彩報告。敬請期待！