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        探尋降碳密碼—解析傳統(tǒng)能源與清潔能源聯(lián)產(chǎn)石灰關(guān)鍵技術(shù)

       “十四五”以來，我國石灰產(chǎn)業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展新時期，通過持續(xù)淘汰落后產(chǎn)能、大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、嚴(yán)格實施環(huán)保改造等一系列舉措持續(xù)發(fā)力，產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展取得顯著進(jìn)步。同時，在碳達(dá)峰、碳中和背景下，所有石灰生產(chǎn)企業(yè)均面臨著嚴(yán)峻的降碳壓力和挑戰(zhàn)。隨著我國“雙碳”政策的逐步實施，石灰產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展課題已經(jīng)開始成為“重中之重”，基于我國石灰生產(chǎn)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和基本國情，在實施煤炭清潔高效利用的基礎(chǔ)上，選擇應(yīng)用新的清潔能源和可再生生源是實現(xiàn)石灰生產(chǎn)能源轉(zhuǎn)型的必由之路和首要任務(wù)，也是石灰產(chǎn)業(yè)向?qū)崿F(xiàn)“零污染物排放、零碳排放”目標(biāo)邁進(jìn)的關(guān)鍵一步。

       目前，為了實現(xiàn)“碳中和目標(biāo)”，我國將加緊推進(jìn)能源體系清潔低碳發(fā)展，推動低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。我國能源結(jié)構(gòu)正向綠色低碳轉(zhuǎn)型，煤炭將從主體能源地位逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕�能源平抑波動的穩(wěn)定器，在相當(dāng)長的時期內(nèi)將與可再生能源相互依存，并支撐可再生能源的大規(guī)模消納需求。所以，在決定石灰產(chǎn)業(yè)未來的關(guān)鍵、前沿技術(shù)大開發(fā)上，一定要走協(xié)同創(chuàng)新之路，在關(guān)鍵低碳石灰生產(chǎn)技術(shù)方面，要在研發(fā)組織上實現(xiàn)變革和突破。要鼓勵先進(jìn)協(xié)同減排技術(shù)示范應(yīng)用，對典型行業(yè)源頭及過程碳減排控制技術(shù)和裝備開展研究，研發(fā)可行技術(shù)。

      從目前我國石灰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r來看，以技術(shù)創(chuàng)新推動碳達(dá)峰和碳中和才是平衡環(huán)境與發(fā)展的根本之道。在加快經(jīng)濟綠色轉(zhuǎn)型、大力發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)、推進(jìn)資源節(jié)約集約循環(huán)利用、發(fā)展共享經(jīng)濟、擴大碳匯潛力，推進(jìn)綠色低碳循環(huán)發(fā)展的過程中，需要全面圍繞低碳技術(shù)創(chuàng)新為中心不動搖，在普及推廣“適用性”低碳技術(shù)的同時，尋求“顛覆性”低碳技術(shù)也是我們行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

       為此，專門對目前可用的先進(jìn)石灰生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)行了調(diào)研，重點對清潔能源、可再生能源等新型能源在石灰生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用情況進(jìn)行了專項調(diào)研，以期解開新能源在石灰產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中的可行性和技術(shù)關(guān)鍵點，供大家交流參考。
      單膛豎窯采用天然氣與生物質(zhì)燃料聯(lián)產(chǎn)石灰工藝及裝備主要特征：

       該項技術(shù)提供了一種新的活性石灰生產(chǎn)工藝及裝置，通過設(shè)計應(yīng)用爐外周邊燃燒裝置、爐內(nèi)中心噴吹裝置、爐內(nèi)中心燃燒裝置、爐內(nèi)空氣預(yù)熱裝置、燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)裝置等措施與碳循環(huán)工藝有機結(jié)合，可以使用天然氣和生物質(zhì)氣兩種不同熱值的燃?xì)夂蜕�物質(zhì)粉料燃料在同一爐膛內(nèi)混合燃燒，并且在混合燃燒中達(dá)到理想的著火溫度、著火濃度極限、火焰?zhèn)鞑ニ俣取⑷紵�反�?yīng)速度等工藝特性要求。不但達(dá)到了二氧化碳回收利用和減排降碳的目的，而且結(jié)構(gòu)簡單實用、緊湊，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)量高、經(jīng)濟性好。尤其單獨使用生物質(zhì)燃料時比使用煤炭可以降低40%以上燃料成本，而且對生物質(zhì)燃料的深層次利用，減少礦物燃料的使用給環(huán)境帶來的嚴(yán)重污染，對提高整體石灰生產(chǎn)工藝水平、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)，以及在減污降碳、改善生態(tài)環(huán)境、保障國家能源安全等方面具有重要意義。

       唐山金泉公司推出的這項技術(shù)把天然氣等高熱值燃料燃燒特性與生物質(zhì)燃料等低熱值燃?xì)馊紵�特性有機的組合，達(dá)到了理想的燃燒特性，使單膛豎窯實現(xiàn)了高產(chǎn)化、燃料多樣化。而且適應(yīng)范圍廣、造價低，十分適合我國國情，有廣泛的推廣價值。

      目前國內(nèi)采用中心燃燒器燃燒方式的單膛豎窯生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，采用低熱值工業(yè)尾氣的窯型單窯日產(chǎn)量已經(jīng)*高可以達(dá)到800噸。其產(chǎn)能和產(chǎn)品品質(zhì)已經(jīng)可以與國外雙膛豎窯技術(shù)相媲美，尤其是其投資性價比和占地面積更具優(yōu)勢，同等產(chǎn)量下其投資僅為雙膛豎窯的50-60%范圍，占地面積也可以節(jié)省30%以上的面積。

      所以，就是不考慮“雙碳”背景，隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴大，國內(nèi)現(xiàn)有的單膛氣燒豎窯的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)能力也已經(jīng)難以適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，更多的用戶希望用大型單膛豎窯取代中小型豎窯，以節(jié)約用地，減少投資，降低消耗、減少排放和提高產(chǎn)品品質(zhì)。

     唐山金泉公司清潔能源聯(lián)產(chǎn)石灰技術(shù)（天然氣+生物質(zhì)+煤炭）”系列技術(shù)的推出，很好的詮釋了上述特征。該項技術(shù)的核心價值在于讓傳統(tǒng)石灰窯找到能夠持續(xù)發(fā)展的新路徑，即解決了目前石灰行業(yè)“減碳、降污”的難題，也實現(xiàn)了“節(jié)能、降耗、提質(zhì)、增效”的目的。

      這項工藝通過實施天然氣與生物質(zhì)燃料聯(lián)產(chǎn)活性石灰的各項工藝方法及裝置，可以解決現(xiàn)有單膛豎爐技術(shù)存在的生產(chǎn)石灰時不能使用高熱值燃?xì)夂偷蜔嶂等細(xì)饣旌先紵�、不能噴吹固體粉料燃料問題。通過在單膛豎爐爐體內(nèi)部設(shè)置的爐內(nèi)中心燃燒裝置與爐體外部設(shè)置的爐外燃燒裝置組合應(yīng)用，實現(xiàn)了使用天然氣燃料和生物質(zhì)氣燃料及生物質(zhì)粉燃料三種清潔燃料在同一爐膛內(nèi)燃燒生產(chǎn)活性石灰的目的。不但結(jié)構(gòu)簡單實用、緊湊，煅燒時間短、生產(chǎn)效率高，產(chǎn)量高、產(chǎn)品品質(zhì)好、經(jīng)濟性好，生產(chǎn)成本低；而且實現(xiàn)了清潔能源替代礦物質(zhì)燃料和對生物質(zhì)燃料深層次利用的目的。同時還大幅度降低了污染物和二氧化碳的排放，在減污降碳、改善生態(tài)環(huán)境、保障國家能源安全等方面具有重要意義。

       該項技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點：

（1）、采用的燃料以天然氣燃料為主，天然氣是*清潔的燃料，燃燒后生成二氧化碳和水，與煤炭和重油比較，燃燒天然氣產(chǎn)生的有害物質(zhì)大幅度減少，以天然氣代替燃煤，可減少氮氧化物排放量 80 — 90 ％，一氧化碳排放量可減少 52 ％，并基本杜絕二氧化硫的排放和城市酸雨的產(chǎn)生。

（2）、采用天然氣為燃料還具有安全的特點，燃燒時不會產(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體，不會危害人體健康，密度比空氣輕，即使泄泄露，也是往上空飄散，不易形成爆炸源。 

（3）、采用的生物質(zhì)燃料能源中的有害物質(zhì)含量很低，屬于清潔能源。每利用1000噸秸桿或枝柴來代替煤，在減少約1400噸CO2排放的同時，還可減少約4噸SO2和約10噸煙塵的排放。

（4）、采用的生物質(zhì)燃料能源的轉(zhuǎn)化過程是通過綠色植物的光合作用將二氧化碳和水合成生物質(zhì)，生物質(zhì)能源的使用過程又生成二氧化碳和水，形成二氧化碳的循環(huán)排放過程，能夠有效減少人類二氧化碳的凈排放量，降低溫室效應(yīng)。

（5）、可實現(xiàn)溫室氣體CO2零排放。大氣中的CO2通過光合作用進(jìn)入生物體，生物體的碳通過燃燒、降解和呼吸作用重新變成CO2又回到自然界，從而構(gòu)成碳元素的循環(huán)鏈。從理論上講，生物質(zhì)能源的利用基本可以達(dá)到CO2的零排放。根據(jù)《京都議定書》機制，生物質(zhì)燃料CO2為生態(tài)“0”排放。

（6）、不改變傳統(tǒng)燃煤石灰豎爐及燃?xì)馐�灰豎爐主要工藝結(jié)構(gòu)特征，使大部分石灰豎爐都可以應(yīng)用本發(fā)明的工藝方法和裝置，利于工業(yè)化推廣。

（7）、能夠單獨全部使用天然氣燃料生產(chǎn)。

（8）、能夠單獨全部使用生物質(zhì)氣燃料生產(chǎn)。

（9）、能夠在使用燃?xì)馍�產(chǎn)時噴吹部分生物質(zhì)粉料，達(dá)到助燃和降低燃料成本的目的。

（10）、能夠?qū)崿F(xiàn)在爐外燃燒裝置使用天然氣燃料和在爐內(nèi)燃燒裝置使用生物質(zhì)氣燃料生產(chǎn)，實現(xiàn)兩種不同熱值的燃料在不同裝置中燃燒在同一區(qū)域內(nèi)供熱的混合燃燒供熱方式，解決了天然氣等高熱值燃料和生物質(zhì)氣等低熱值燃料不能直接混合后燃燒的關(guān)鍵性問題。

（11）、通過天然氣和生物質(zhì)氣等潔凈燃料的組合，使環(huán)保排放指標(biāo)更低，在線達(dá)標(biāo)排放指標(biāo)：顆粒物≤10mg/m³，二氧化硫≤50mg/m³，氮氧化物≤100mg/m³。

（12）、由于設(shè)置了爐內(nèi)中心燃燒裝置，使?fàn)t內(nèi)中心熱能供應(yīng)更加均衡，解決了傳統(tǒng)周邊式燒嘴式燃?xì)庳Q窯因窯體直徑過大時熱能無法達(dá)到爐中心而造成的產(chǎn)量低、石灰生燒率高的問題，使傳統(tǒng)單膛豎爐的產(chǎn)量成倍增長，產(chǎn)量和生產(chǎn)利用系數(shù)已經(jīng)高于目前的雙膛石灰窯。

（13）、窯膛采用圓形與環(huán)形相結(jié)合的斷面結(jié)構(gòu)，窯的下部帶有中心分料柱，內(nèi)裝中心燃燒裝置；物料在上部的圓形斷面窯膛內(nèi)預(yù)熱和焙燒，在下部的環(huán)形斷面窯膛內(nèi)冷卻。

（14）、窯型立面工藝斷面采用AHA型仿形結(jié)構(gòu)，解決了煅燒帶高溫煅燒容易產(chǎn)生棚料（懸料）的弊病，使冷卻帶物料下降更平穩(wěn)、冷卻效果更佳，有利于提高石灰活性度。

（15）、保留了使用煤炭等固體燃料生產(chǎn)石灰的各項功能，實現(xiàn)了氣煤兩用生產(chǎn)。其技術(shù)關(guān)鍵點是爐內(nèi)中心燃燒裝置為可拆卸結(jié)構(gòu)，用于當(dāng)長時間采用煤炭等固體燃料生產(chǎn)石灰時的生產(chǎn)工藝要求。

（16）、新型爐內(nèi)篩分傾動旋轉(zhuǎn)布料器實現(xiàn)了燃?xì)夂腿济簝煞N不同工藝的布料要求，通過調(diào)節(jié)及更換不同角度的布料鐘，可在使用燃?xì)馍�產(chǎn)時把大顆粒石料布置在窯壁周邊，在使用煤炭等固體燃料生產(chǎn)時可以把小顆粒石料布置在窯壁周邊，有效降低了窯壁效應(yīng)。

（17）、在豎爐爐體內(nèi)部出灰系統(tǒng)設(shè)置多點旋轉(zhuǎn)計量出灰裝置，采用分區(qū)減量稱量卸料，達(dá)到在使用不同燃料時可通過以精準(zhǔn)控制出灰量控制和調(diào)整爐況。

（18）、在爐內(nèi)設(shè)置二氧化碳?xì)怏w回收裝置進(jìn)行二氧化碳?xì)怏w循環(huán)利用，利用二氧化碳滅火阻燃原理達(dá)到當(dāng)使用天然氣等高熱值燃料時降低其燃燒反應(yīng)速度的目的。

（19）、通過對爐內(nèi)二氧化碳?xì)怏w的循環(huán)利用，達(dá)到了二氧化碳?xì)怏w增加濃度的目的，使二氧化碳?xì)怏w回收、捕集成本進(jìn)一步降低。

（20）、生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，尤其是采用生物質(zhì)燃料，其生產(chǎn)成本僅為煤炭燃料成本的60%左右，僅為天然氣成本的40%左右。當(dāng)采用組合燃料生產(chǎn)時其生產(chǎn)成本也低于采用單獨燃煤燃料成本。

（21）、綜合能耗低，單位能耗低于870Kcal/kg石灰.

（22）、通過實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，采用天然氣和生物質(zhì)氣等氣體燃料生產(chǎn)時與普通混料式燃煤豎爐相比，該項技術(shù)的工藝和裝置生產(chǎn)的石灰活性度可以提高80-150ml范圍，石灰生過燒率可以降低8%以上，石灰鈣點可以提高8%以上。

（23）、投資低，延續(xù)了傳統(tǒng)石灰豎爐投資回報率和投資性價比高的特征。與傳統(tǒng)單膛混料式燃煤石灰豎爐投資相比，除去增加的燃燒系統(tǒng)裝置投資外，整個生產(chǎn)系統(tǒng)的投資沒有增加。與雙膛石灰窯投資相比，同等產(chǎn)量下投資只有雙膛石灰窯的三分之一左右。      

      2022年是推進(jìn)“十四五”發(fā)展、實施“雙碳”規(guī)劃、構(gòu)建新發(fā)展格局的關(guān)鍵之年。唐山金泉公司技術(shù)團(tuán)隊立足新發(fā)展階段，堅持新發(fā)展理念，構(gòu)建新發(fā)展格局，以推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展為主題，強化科技創(chuàng)新為支撐，在創(chuàng)新之路行穩(wěn)致遠(yuǎn)。“鳳凰涅槃，只為重生。其羽更豐，其音更清。其神更髓，其業(yè)更精”。唐山金泉公司品牌始創(chuàng)至今已經(jīng)34年，自1992年率先研發(fā)成功國內(nèi)首座低熱值煤氣燃料氣燒石灰豎窯開始，一直走在行業(yè)創(chuàng)新的前沿，它們的每一次創(chuàng)新，都是對自身的突破和超越，都是對理想初心的堅持和追求。此次石灰行業(yè)系列產(chǎn)品的鑒定將會為新時代背景下的新技術(shù)推廣開啟應(yīng)用元年，也為石灰產(chǎn)業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展貢獻(xiàn)力量。