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1、水泥行业碳达峰碳减排技术路径(三)提升能效技术中国是全球最大的水泥生产国和消费国,2021年中国水泥生产占世界的57%,中国共生产水泥23.63亿吨，共消费水泥23.8亿吨，消费量也占全球一半以上.2021年水泥行业碳排放量约为13.45亿吨，占全国破排放总量的13%左右，是次于电力行业和钢铁行业的第三大碳排放行业，所以水泥行业是中国实现碳中和的关键行业之一.科学做好水泥行业节能降碳改造升级，推动水泥行业节能降碳和绿色转型实现2025年水泥行业能效标杆水平以上的熟料产能比例达到30%,能效基准水平以下熟料产能基本清零，行业节能降碳效果显著，绿色低碳发展能力大幅增强.到2030年,能效基准水平和
2、标杆水平进一步提高，达到标杆水平企业比例大幅提升，行业整体能效水平和碳排放强度达到国际先进水平，为如期实现碳达峰目标提供有力支撑.一、水泥行业节能降碳主要技术节能降碳主要技术包括：提升能效技术、原燃料替代技术、低碳水泥技术、碳捕集封存技术。本系列将分四期详细介绍节能降碳技术，本期为提升能效技术介绍.二、水泥行业节能降碳技术路径-提升能效技术提升能效技术旨在提高现有水泥工业设备的性能和效率，通过技术优化和局部改进降低系统能耗，达到碳减排的目的，水泥企业可根据实际使用的设备及工艺状况组合使用。1.生产过程能效提升技术(1)水泥窑炉用耐火材料整体提升技术预热器及篦冷机内衬采用低导热系数的纳米隔热板代
3、替传统硅酸钙板，回转窑内衬采用低导热系数的豆合破代替传统硅英砖及高铝砖，或者采用气凝胶隔热材料等新型高效隔热材料，可降低烧成系统热耗.(2)预热器分离效率提升及降阻优化技术更换原有旋风筒蜗壳部分，增大旋风筒进口面积,合理设计蜗壳结构形式，以达到提高旋风筒分离效率、减小旋风筒内切风速和降低系统阻力的目的；采用预热器控制漏风、结皮技术，优化下料管及撒料盒结构，提升物料在预热器进风管道中的分散效果，增强气固换热效率，可大幅降低预热器出口温度和阻力，降低烧成系统热耗和电耗.(3)五级预热器改造低能耗六级预热器技术在土建条件允许的情况下，将传统五级预热器增加一级旋风筒变为六级预热器，预热器塔架新增一层楼
4、面，原有顶级旋风筒上移一层；通过增加一级换热及堤高预热器换热效率、分离效率，从而提升预热器整体的换热效率，降低废气排放热量摒失，实现水泥烧成节能减碳.(4)分解炉自脱硝及犷容优化技术增大原有分解炉炉容，优化进入分解炉的三次风、尾煤及入炉物料下料点位置,创造分解炉自脱硝还原区，改善分解炉内煤的燃烧及生料分解，提高煤粉燃尽率和生料的分解率，从而降低烧成系统热耗和提高分解炉自脱硝效率.(5)冷却机升级换代技术(三代更换为四代)将原有三代篦式冷却机整体更换为第四代步进式冷却机，增加篦床面积，同时优化固定斜坡的布冒形式、篦板及供风方式，提高冷却机的热回收效率，降低熟料温度，可降低烧成系统热耗。预期效果：
5、熟料烧成综合能耗降低13kgcet.(6)冷却机更换为中置辑破技术将原锤式破碎机改造为中重掘破形式，提高熟料冷却效果，增加余热发电能力，可提高篦冷机运转率，降低烧成系统综合能耗.(7)富氧燃烧技术由膜法、深冷法、变压吸附等方法获得高浓度的氧气，通入燃烧器一次风及窑头窑尾送煤风中，将一次风及送煤风的氧气浓度提升至28%36%范围，以加强窑内燃烧温度，提高分解炉难燃燃料或替代燃料的燃尽率，降低系统综合能耗.(8)窑头燃烧器优化改造根据燃料特性，进行窑头燃烧器结构优化或整体改造，强化回转窑燃烧器性能，提升窑内爆烧温度，降低一次风用量或改造成可使用生物质、塑料微粒、像胶微粒等高品位替代燃料的多功能燃烧
6、器，减少化石燃料使用量,降低系统综合能耗。(9)生料易烧性和操作管理提升技术通过加入节煤剂、矿化剂等技术，改善燃料的燃烧特性或生料的易烧性，如磷渣、萤石等矿化剂明显降低熟料烧成温度，减少燃料的使用量，提升熟料质量.通过提升操作管理，减少系统漏风，均能降低综合能耗，降低水泥生产成本.(10)立式辑磨生料外循环技术采用外循环立式混磨系统工艺，将立式辐磨的研磨和分选功能分开,物料在外循环立式轻磨中经过研磨后全部排到磨机外，经过提升机使研磨后的物料进入组合式选粉机进行分选，分选后的成品进入旋风收尘器收集，粗颗粒物料回到立式混磨进行再次研磨,系统气体阻力降低5000Pa,降低了通风能耗和电耗。(11)轻
7、压机生料终粉磨技术采用料床粉磨原理，不断优化混压机设备结构并进行系统工艺创新，轻压机生料终粉磨系统比球磨机生料粉磨系统和立庭生料粉溶系统更节电。(12)水泥粉磨优化提升技术基于增加料床粉磨做功比重的理论方法，低能耗水泥粉磨成套技术装备进行了系统创新，有多种不同的选项如纯球磨改联合(混压机、立式混磨联合1磨系统)，小辑压机改大混压机，增加高效三分离选粉或高效选粉机，可降低水泥粉磨系统电耗.(13)钢渣/矿渣混压机终粉磨技术以混压机和动静组合式选粉机为核心设备，全部物料为外循环，除铁方便，避免块状金属富集，混面寿命可达立磨的2倍，具有广泛的物料适应性，可以单独粉磨矿渣、钢渣，也可用于成品比表面积7
8、00mkg的类似物料的粉磨，系统阻力低，节电效果明显。(14)钢渣立式混磨终粉磨技术采用料层粉磨、高效选粉技术，集破碎、粉磨、烘干、选为一体，集成了粉磨单元与选粉单元；通过磨内除铁排铁、外循环除铁、高压力少磨辐研磨等技术，使得钢渣中的金属铁有效去除.(15)风机效率提升节能技术目前，随着风机/电机整体节能技术的进步，水泥工业使用高效风机、新型悬浮风机、永磁电机(低负荷运行时)、高效联轴器等节能通用设备能够起到很好的节电效果.近年来节能风机技术开始广泛应用，能够实现节能30%40%,噪声由120dB降到80dB.2.数字化、智能化技术围绕构建智能装备、智能生产、智能运维、智能运营、智能决策等五大
9、维度，打造数据、算力、算法、场景和全链路”的技术集群，实现水泥生产线层级的生产管控智能决策、自动化专家系统、智能优化控制及自主寻优，整体完成或分步完成四个维度的生产管控智能化平台建设。(1)智能装备：实现原料自动配料、烧成系统智能优化控制、出磨生料智能控制,全自动化蛉室采样/送样/成分化验等过程全自动完成,石灰石、原煤辅料堆场无人值守，自动调车和自动堆取料、实现堆场数字化管理.(2)智能生产：从石灰石破碎、原料磨、煤磨、脱硫脱硝、熟料发散、辅料原煤堆场均实现无人值守、一键后停、自动控制，各种异常工况均能全自动联锁保护，初步实现烧成系统自寻优控制，完成质量全自动闭环控制，实现智能自动配料，风、煤
10、、料、窑速匹配，生料及窑况稳定性明显增强.(3)智能运维:由视频巡检与主辅机振动在线监测、视频监控系统、油品在线监测系统、现场专业巡检融合构建一体化高效智能巡检体系；全自动智能润滑系统；设备巡检、检修、隐患处理通过自动工单流转方式实行闭环管控.(4)智能运营：能耗分析过渡为自动取数、自动统计汇总、自动分析、自动能耗异常根源分析，改变数据分析模式，有效提升能耗分析效率、精准性.实现质量一体化管控，打通质量数据、质量管控和智能优化控制链路；安全管理由人工跟踪监管变为信息化多维度防控，中高危区域分级防控，在线验证防护措施及监管到位，实施电力运行安全监控系统.(5)智能决策：逐步落地在线热工诊断、生料
11、质量闭环控制、能耗分析及异常定位、在线物料平衡等算法；生产智能控制平台借助APC+大数据+AI算法，实现窑况异常工况识别、全局自主寻优、游离氧化钙和28天熟料强度预测；在窑头喂煤控制、篦冷机风量控制及与余热发电经济平衡控制方面，应用专家AI算法优势，进一步兼顾余热发电量、降低吨熟料煤耗.三、提升能效技术存在的挑战相比于其它三种节能降碳主要技术，工艺能效提升手段减碳效果相对较弱，并且由于技术和经济效益条件都早已成熟，已经被大部分水泥企业应用，未来的减排空间不高.四、总结水泥企业绿色发展中取得竞争优势的关键就是需要不断适应低碳环境的变化趋势，探索新的商业模式和技术创新，减碳路径可以通过推动低碳+数字化转型、产业链下游延伸、探索绿色增长新机遇等多维度探索。不断提升效率，结合数字化运营和低碳转型，降低企业的能耗和斐排放。通过碳足迹评估和减排成本曲线评估，进行端到端的碳减排工作。根据地区特征尽早布局可持续燃料资源的获取，以实现碳减排目标.利用人工智能、机器学习等技术在生产过程中减少波动、提高能效。数字化运营与低碳转型的结合可帮助企业在竞争中取得优势.水泥行业在实现碳中和过程中，有能力未雨绸缪、大刀阔斧地推动技术创新，把握低碳转型机遇期的企业将率先引领水泥这一传统行业倏发新活力，碳中和旅程中行稳致远。
