隨著“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型深化，水泥行業(yè)作為碳排放領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注對象，正面臨前所未有的節(jié)能環(huán)保壓力。

替代燃料以其資源循環(huán)利用屬性和低碳潛力，成為水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳與成本優(yōu)化的重要路徑。然而，替代燃料種類繁雜，直接引入將對水泥窯煅燒系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜影響。因此，水泥企業(yè)在引入替代燃料熱處理技術(shù)時(shí)，需針對實(shí)際應(yīng)用情況以進(jìn)行系統(tǒng)性調(diào)整分析，并結(jié)合自身生產(chǎn)規(guī)模、原料特性及環(huán)保要求科學(xué)選擇適配工藝方案。

對此，中國水泥網(wǎng)特別采訪了中國科學(xué)院工程熱物理研究所熱工專家王俊杰，聚焦水泥企業(yè)替代燃料使用工藝的選擇，分類探析工藝原理。

王俊杰表示，替代燃料的熱處理非常關(guān)鍵，對于水泥行業(yè)來講，利用替代燃料就是利用它含有的熱量，不同的熱處理過程也會影響到替代燃料熱量的利用效果。這里所說的熱處理指的是替代燃料在接收一定熱量、給入一定氣體（比如空氣）后發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)過程，包括烘干、熱解、氣化、燃燒等。水泥企業(yè)主要接觸烘干和燃燒，比如分解爐和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)發(fā)生的都是燃燒反應(yīng)，生料磨和煤磨則包括烘干過程，相對缺少對于熱解、氣化的認(rèn)識。

（一）熱解

熱解指替代燃料在無氧或缺氧的條件下，高溫分解成燃?xì)狻⑷加偷任镔|(zhì)的過程。就是說直接給替代燃料加熱到一定溫度，比如500-800℃，但是不通空氣或者少通空氣，這樣替代燃料里面的水分會蒸發(fā)、揮發(fā)分會析出等，析出的揮發(fā)分會進(jìn)一步冷凝或裂解為氣體（如CH4、H2）和液體（焦油）等，固定碳則因?yàn)樗终舭l(fā)、揮發(fā)分析出等孔隙結(jié)構(gòu)變得發(fā)達(dá)。

水泥行業(yè)有天然的“熱源”，那就是預(yù)熱器里面的熱生料，如果將倒數(shù)第二級預(yù)熱器的熱生料和替代燃料混合，不通空氣或者少通空氣，在熱生料的加熱下替代燃料就會發(fā)生熱解，熱解后的產(chǎn)物再隨生料一起進(jìn)入分解爐，這樣替代燃料水分蒸發(fā)了，揮發(fā)分也大量析出了，尺寸也會有所減小，再到分解爐里燃燒就更加容易。國際上Taiheiyo、FLSmidth分別有自己的TTR?、FUELFLEX? Pyrolyzer反應(yīng)器，就是屬于熱解爐，均在水泥行業(yè)得到了應(yīng)用。

（二）氣化

氣化就是用氣化劑對替代燃料進(jìn)行熱加工的過程，使其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體等，溫度通常在600-900℃。通常水泥行業(yè)替代燃料氣化所用氣化劑為空氣。通入空氣不能太多，如果通入空氣太多就是燃燒反應(yīng)了。

水泥行業(yè)接觸氣化不多，但是最早在上世紀(jì)90年代就有歐洲水泥企業(yè)采用了替代燃料氣化工藝，通過氣化將大尺寸的替代燃料變成熱燃?xì)?同時(shí)含有少量的固體顆粒，包括炭和灰)，再送入分解爐去燃燒。這樣一來就把本來是大尺寸、高水分且入爐溫度低的替代燃料變成了高溫的氣體燃料，在保證燃燒效率的同時(shí)能避免替代燃料顆粒的沉降，且氣化產(chǎn)生的可燃?xì)膺€有助于過程脫硝。

替代燃料氣化后除了直接用于后續(xù)燃燒外，國外有個(gè)HYIELD計(jì)劃，計(jì)劃在CEMEX集團(tuán)下屬的企業(yè)建設(shè)一套制氫系統(tǒng)，利用生物質(zhì)廢棄物通過氣化等諸多過程后轉(zhuǎn)化為純度超過99.7%的綠氫。

（三）總結(jié)

總之，這些熱處理過程的適應(yīng)情景、對生產(chǎn)的影響、運(yùn)行操作等各有差異。對于水泥企業(yè)來講，首先要理解這些熱處理過程，然后了解其實(shí)際的應(yīng)用情況，最后再結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn)、采用的替代燃料等，選擇適合自己的熱處理工藝過程。

當(dāng)前，水泥行業(yè)正面臨節(jié)能環(huán)保及產(chǎn)業(yè)智能化升級雙重考驗(yàn)，為貫徹相關(guān)政策要求，加速推進(jìn)水泥工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展，中國水泥網(wǎng)定于9月23日-24日，在山東淄博召開“第十四屆中國水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會暨第六屆智能化高峰論壇”。本次大會將匯聚行業(yè)專家、企業(yè)代表及眾多產(chǎn)業(yè)相關(guān)方，集群體智慧，推動水泥行業(yè)節(jié)能環(huán)保及智能化轉(zhuǎn)型升級。屆時(shí)，中國科學(xué)院工程熱物理研究所熱工專家王俊杰將重點(diǎn)就替代燃料熱處理技術(shù)及其在水泥行業(yè)的應(yīng)用帶來精彩報(bào)告。

會議期間還將組織參觀青州中聯(lián)水泥有限公司年產(chǎn)20萬噸二氧化碳全氧燃燒耦合碳捕集示范項(xiàng)目。