水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心：科研平臺(tái)綻放創(chuàng)新之花

  有“城市凈化器”美稱的水泥窯，近年因其協(xié)同處置廢棄物的功能，得到國家相關(guān)部委、建材業(yè)界的高度重視和推廣。而在“吃”掉城市垃圾的過程中，水泥窯需要怎樣的技術(shù)支持？污水廠的污泥如何進(jìn)行深度脫水？污泥直接入水泥窯處理該進(jìn)行怎樣的污泥干化？半固態(tài)類、液態(tài)類、固態(tài)類廢棄物分別需要怎樣的處置技術(shù)？

  正在準(zhǔn)備上馬水泥窯協(xié)同處置廢棄物生產(chǎn)線的水泥企業(yè)，面臨著這樣一系列技術(shù)問題。這些問題，在近日剛剛通過驗(yàn)收的，依托天津中材工程研究中心有限公司建設(shè)的“水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心”，可以得到很好的技術(shù)支持和解決方案。

  日前，在天津中材工程研究中心有限公司，記者通過實(shí)地采訪，訪問科研人員，了解到6種技術(shù)——固體廢棄物處置、低溫SCR、水泥窯尾氣汞減排、高性能海洋固體浮力材料及工業(yè)化生產(chǎn)、脫硫石膏制備高性能產(chǎn)品、高發(fā)射率SiC紅外輻射涂料制備，有的已經(jīng)有成功應(yīng)用，有的探索取得可喜進(jìn)步，仿佛6朵金花，開在水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心這個(gè)科研平臺(tái)上。

  水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心主任胡芝娟接受了中國建材報(bào)記者采訪，她詳細(xì)介紹了該中心通過驗(yàn)收的情況和成立五年來的歷程。在建材行業(yè)亟需科技創(chuàng)新來支撐轉(zhuǎn)型升級，重塑建材行業(yè)發(fā)展競爭新優(yōu)勢的新形勢下，一批關(guān)鍵的新材料新技術(shù)正在水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心嶄露頭角，進(jìn)入業(yè)界的視線，等待轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮作用。

  驗(yàn)收會(huì)開啟新征程

  驗(yàn)收會(huì)是由天津市發(fā)展和改革委員會(huì)組織行業(yè)協(xié)會(huì)、評價(jià)機(jī)構(gòu)、科研院所以及高等院校等相關(guān)單位專家進(jìn)行的。

  驗(yàn)收評審會(huì)議當(dāng)天，中國建筑材料聯(lián)合會(huì)副會(huì)長徐永模、中國水泥協(xié)會(huì)副會(huì)長孔祥忠，以及6位分別來自天津市科技評價(jià)中心、天津市國際工程咨詢公司、合肥水泥設(shè)計(jì)研究院、天津大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、精餾國家工程研究中心等單位的專家，總共8位評審專家出席會(huì)議。

  中材集團(tuán)天津水泥研究院總經(jīng)理隋明潔、中材國際研究總院總工程師俞為民、副總會(huì)計(jì)師王文英、企業(yè)發(fā)展部部長劉軍等領(lǐng)導(dǎo)參會(huì)。

  胡芝娟在匯報(bào)中心建設(shè)完成情況時(shí)說，水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心經(jīng)過五年的建設(shè)，完成了預(yù)期的各項(xiàng)任務(wù)指標(biāo)，對運(yùn)行管理制度進(jìn)行了富有成效的探索，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，為行業(yè)節(jié)能環(huán)保技術(shù)進(jìn)步發(fā)揮了顯著作用。

  專家組成員對工程研究中心建設(shè)期間取得的成果給予了充分肯定，一致同意通過驗(yàn)收。

  驗(yàn)收會(huì)上，各位專家也對水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心未來的發(fā)展提出了建議，寄予很高的期望。專家們表示，希望工程研究中心盡可能整合行業(yè)資源，在解決行業(yè)共性關(guān)鍵性難題的同時(shí)，充分發(fā)揮工程研究中心成果轉(zhuǎn)化的條件與能力，加快行業(yè)新技術(shù)的工程應(yīng)用。在人才培養(yǎng)方面，也可以采取多樣化的方式，同時(shí)，提升工程研究中心在國內(nèi)、行業(yè)的影響力，甚至向國際化發(fā)展。

  胡芝娟表示，水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心將以本次驗(yàn)收會(huì)作為新的起點(diǎn)，開啟節(jié)能、環(huán)保的新征程。

  五年磨礪終成正果

  水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心是應(yīng)國家相關(guān)部委要求而投資建設(shè)的。

  2008年3月，國家發(fā)展和改革委發(fā)布《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于請組織申報(bào)2008年第一批國家工程研究中心及國家工程實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的通知》，決定產(chǎn)業(yè)升級領(lǐng)域建設(shè)水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司組織編制《水泥節(jié)能環(huán)保工程研究中心建設(shè)可行性研究報(bào)告》，通過天津市經(jīng)貿(mào)委上報(bào)國家發(fā)展和改革委，并通過答辯。2008年11月7日，國家發(fā)改委批復(fù)同意天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司聯(lián)合有關(guān)單位共同籌建水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心。2009年1月23日，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司注冊了天津中材工程研究中心有限公司。

  工程研究中心建設(shè)了一批在行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的試驗(yàn)研究平臺(tái)，建成了工程化驗(yàn)證平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證基地、機(jī)械性能分析檢測中心、研發(fā)辦公綜合樓，購置了先進(jìn)的試驗(yàn)測試儀器設(shè)備、產(chǎn)業(yè)化制造加工裝備和機(jī)械檢測設(shè)備，為節(jié)能、減排、環(huán)保關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用提供硬件支撐。

  工程研究中心建設(shè)期內(nèi)，開展了節(jié)能環(huán)保新型干法水泥生產(chǎn)線工藝技術(shù)、燒成、粉磨大型關(guān)鍵節(jié)能成套裝備、水泥窯協(xié)同處置污泥、生活垃圾、工業(yè)廢物、危險(xiǎn)廢物等資源綜合利用及大氣治理技術(shù)、低品質(zhì)原燃料利用、水泥生產(chǎn)智能化多項(xiàng)技術(shù)研究，先進(jìn)成套的技術(shù)裝備在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，取得顯著社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

  截至目前，水泥節(jié)能環(huán)保國家工程研究中心承擔(dān)省部級以上科技項(xiàng)目13項(xiàng)，獲得授權(quán)專利52項(xiàng)，編制了多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，獲得了多項(xiàng)省部級以上科技獎(jiǎng)項(xiàng)，簽訂技術(shù)服務(wù)合同32項(xiàng)。圍繞節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，開展了多人次的培訓(xùn)。

  研究中心的市場總監(jiān)鄭金召告訴記者，他希望研究中心在未來成為建材行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的孵化器，不斷提升，實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化。

  新技術(shù)新材料“花開朵朵”

  當(dāng)記者問及研究中心的技術(shù)成果，研究中心新材料與資源綜合利用研究所單丹博士很高興地介紹了研究中心正在研發(fā)的幾種技術(shù)，有的已經(jīng)得到很好的應(yīng)用，值得進(jìn)一步推廣，為更多的建材企業(yè)服務(wù)。

  固體廢棄物處置技術(shù)以研究廢物處置技術(shù)，實(shí)現(xiàn)固廢的減量化、資源化無害化，解決固廢環(huán)境污染問題為研發(fā)目的，中心擁有一批國際、國內(nèi)領(lǐng)先水平的廢棄物處置技術(shù)及試驗(yàn)檢測設(shè)施。污泥深度脫水+焚燒技術(shù)，可以將城市污水廠產(chǎn)生的每天幾百噸80%含水率污泥減容86%以上，能耗及處置成本遠(yuǎn)低于其他技術(shù)路線；污泥低溫干化技術(shù)，充分利用熱電、水泥廠等產(chǎn)生的低溫120~150℃左右煙氣廢熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保；危險(xiǎn)廢棄物綜合處置、綜合利用技術(shù)，解決國家危險(xiǎn)廢物名錄49大類（腐蝕性、毒性、感染性）廢棄物的綜合處置及利用；一般固廢的綜合處置、綜合利用技術(shù)，包括城市生活垃圾，一般工業(yè)固廢的處置、燃料化、原料化綜合利用；建立了一批先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室及中試試驗(yàn)平臺(tái)及檢測系統(tǒng)。中心主編了國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范《水泥窯協(xié)同處置工業(yè)廢物設(shè)計(jì)規(guī)范》、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》、《水泥窯協(xié)同處置污泥工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水泥窯協(xié)同處置垃圾工程設(shè)計(jì)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)、市政、社會(huì)源等產(chǎn)生的各類固體廢棄物的減量化、資源化、無害化處置。在國內(nèi)外完成污泥協(xié)同處置、污泥深度脫水、廢棄物綜合處置、危廢協(xié)同處置、城市生活垃圾處置等工程項(xiàng)目20余項(xiàng)。代表性工程包括“北京金隅集團(tuán)處理城市工業(yè)廢棄物示范工程10萬/年”。其發(fā)展方向?yàn)楦櫣虖U處置領(lǐng)域的國家政策規(guī)劃方向及相應(yīng)技術(shù)動(dòng)向，結(jié)合各地廢棄物處置需求，開展前沿技術(shù)研究工作及具體項(xiàng)目承接，推廣已有技術(shù)的工程應(yīng)用。

  低溫SCR技術(shù)的研發(fā)目的是解決水泥窯使用難燃燃料（無煙煤等）導(dǎo)致的SNCR效率低（<60%）、氨水消耗量大的問題。單獨(dú)使用或與SNCR技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水泥窯氮氧化物超低排放（NOx排放濃度<100mg/Nm3）。開發(fā)出的低溫SCR催化劑，催化劑活性溫度范圍120~160℃，脫硝效率>85%。并且摒棄了傳統(tǒng)催化劑中的有毒物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)催化劑的無害化。其應(yīng)用領(lǐng)域除水泥及電力行業(yè)外，也可滿足焦化、小型燃煤鍋爐等不能采用SNCR技術(shù)和傳統(tǒng)高溫、中溫SCR脫硝技術(shù)的行業(yè)的氮氧化物減排需求。目前該技術(shù)及產(chǎn)品正在進(jìn)行工業(yè)系統(tǒng)的試驗(yàn)驗(yàn)證工作，未來還將進(jìn)行催化劑脫硝除汞一體化技術(shù)的研究。

  在水泥窯尾氣汞減排技術(shù)方面，公司已經(jīng)對我國典型水泥廠汞的來源、內(nèi)部遷移和排放進(jìn)行了調(diào)查，開發(fā)了改性吸附劑，并對吸附裝置的參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，今年，在我國一家協(xié)同處置污泥的水泥廠進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)，最高的脫除效率達(dá)到了97%，進(jìn)一步證明了改性吸附劑的可靠性，目前已申請實(shí)用新型專利一項(xiàng)。隨著協(xié)同處置過程中，部分廢棄物汞的帶入的增加，水泥廠汞的排放將成為新的環(huán)保問題。新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)使得汞超標(biāo)企業(yè)需要汞減排技術(shù)。國內(nèi)目前還沒有工業(yè)實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)，國外技術(shù)也鮮有報(bào)道，市場潛力巨大。另外，該項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于燃煤電廠，因此有很大的市場前景。

  高性能海洋固體浮力材料及工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，是針對我國海洋工程大而不強(qiáng)、水下設(shè)備及施工技術(shù)薄弱的現(xiàn)狀，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海洋工程、水下裝備關(guān)鍵材料。這種產(chǎn)品是一種可使用于海洋環(huán)境的環(huán)保型材料，特點(diǎn)為輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、可機(jī)械加工、成本低。本產(chǎn)品分為7個(gè)型號(hào)，體積密度為0.38~0.70g/cm3，吸水率低于1%，能夠滿足全海深各種復(fù)雜環(huán)境的使用要求。其應(yīng)用領(lǐng)域：可應(yīng)用于海上油氣開采、水下施工、水下機(jī)器人、海洋潛標(biāo)系統(tǒng)等設(shè)備的浮力補(bǔ)償；布置在采油管道環(huán)形空間內(nèi)，有效防止因壓力過大導(dǎo)致管道破裂；作為輕質(zhì)材料在航空航天、模型制造等領(lǐng)域應(yīng)用；透波材料。研究中心已與國內(nèi)多家用戶簽訂合同，生產(chǎn)十余批次的產(chǎn)品，目前已在水下機(jī)器人、水下勘測等多個(gè)領(lǐng)域投入使用。因產(chǎn)品指標(biāo)先進(jìn)、性能穩(wěn)定，獲得用戶廣泛好評。未來，將努力實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)；開發(fā)高技術(shù)含量、高附加值的下游產(chǎn)品，如隔水套管浮筒、環(huán)空壓力材料等（上述產(chǎn)品國內(nèi)需求量大，但因技術(shù)原因還沒有實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化）。

  脫硫石膏制備高性能產(chǎn)品技術(shù)針對的是國內(nèi)電廠、化肥廠等產(chǎn)生的工業(yè)固廢脫硫石膏及磷石膏深加工利用。利用廢石膏制備的高強(qiáng)石膏與石膏晶須屬于高附加值新材料產(chǎn)品。高強(qiáng)石膏具有強(qiáng)度高、品質(zhì)穩(wěn)定可靠、凝結(jié)時(shí)間隨意可調(diào)等特點(diǎn)，而石膏晶須產(chǎn)品具有長徑比高（>120，國際上屬于先進(jìn)水平）等性能。高強(qiáng)石膏可應(yīng)用于石膏砂漿、陶瓷模具、自流平、精密鑄造等；石膏晶須一般可在造紙、橡膠、輪胎、化妝品等領(lǐng)域進(jìn)行添加應(yīng)用。已與國內(nèi)多家用戶簽訂合同，已在陶瓷模具、砂漿等領(lǐng)域投入使用。因產(chǎn)品性能穩(wěn)定，成本低獲得用戶好評。

  高發(fā)射率SiC紅外輻射涂料制備技術(shù)針對高能耗熱工窯爐的節(jié)能減排，這種產(chǎn)品在波長2.5~15μm的光譜區(qū)間內(nèi)，發(fā)射率都在0.92以上，節(jié)能效率達(dá)5~20%，同時(shí)還起到保護(hù)加熱裝置內(nèi)襯的作用，可以使裝置使用壽命延長3~5年。本產(chǎn)品綠色環(huán)保、對人體無毒無害、不污染環(huán)境、存放期長、節(jié)能效果優(yōu)異、使用壽命長?？蓱?yīng)用于工作溫度在800~1350℃范圍內(nèi)的陶瓷窯爐、軋鋼加熱爐、燒結(jié)爐、沸騰爐、鍋爐、反射爐、重整加氫爐和裂解爐等高溫加熱裝置的耐火爐襯表面，起到高效節(jié)能的效果。發(fā)展方向?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)、開發(fā)工作溫度在1400℃以上的紅外節(jié)能涂料，以及研究可應(yīng)用于金屬基體的耐高溫紅外節(jié)能涂料。