水泥行業(yè)CO2主要來(lái)源于鈣質(zhì)原料分解、燃料燃燒和電力消耗，而國(guó)際水泥行業(yè)CO2減排技術(shù)主要集中在以下方面：優(yōu)化水泥制備工藝，減少煅燒熱耗和生產(chǎn)電耗；應(yīng)用替代燃料，減少燃料燃燒CO2排放量；減小單位水泥中熟料的比例，降低整體CO2排放水平等。

工藝過(guò)程技術(shù)

據(jù)CSI對(duì)約占世界水泥總產(chǎn)量25%的967個(gè)水泥企業(yè)的統(tǒng)計(jì)，2011年全球水泥行業(yè)噸熟料熱耗為3560MJ，而考慮熟料理論熱耗和烘干原料用熱耗，水泥窯爐熱效率已達(dá)70%以上，能效進(jìn)一步提高幅度并不大。然而，針對(duì)工藝過(guò)程技術(shù)，國(guó)際水泥行業(yè)依然做了諸多工作。

“筒-管-爐-窯-機(jī)”是熟料煅燒的核心設(shè)備，近年來(lái)國(guó)際上圍繞上述核心設(shè)備的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)工作包括新型低壓損旋風(fēng)筒、適用于二次燃料使用的分解爐、兩檔短窯和旋轉(zhuǎn)盤式冷卻機(jī)。

旋風(fēng)筒內(nèi)筒是“渦流探管”，它可以處理旋轉(zhuǎn)的攜帶固體的氣流，并引出旋風(fēng)筒。但最新研究表明這種氣流常造成不利的流動(dòng)狀態(tài)，其反映就是內(nèi)筒具有很高的壓損，最高可達(dá)旋風(fēng)筒總壓損的90%。而A TEC公司研發(fā)的置于內(nèi)筒中的導(dǎo)流葉片可以減小壓損，其可“困”住旋轉(zhuǎn)氣流，并在旋風(fēng)筒中心形成穩(wěn)定的渦流管，使其壓損降低30%。

針對(duì)水泥行業(yè)二次燃料處置種類的增多和處理量的增加，國(guó)際水泥行業(yè)針對(duì)傳統(tǒng)分解爐進(jìn)行了諸多改造。通過(guò)應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)相關(guān)軟件對(duì)分解爐進(jìn)行模擬分析，有助于詳細(xì)了解分解爐內(nèi)部的工藝過(guò)程，實(shí)現(xiàn)分解爐的高效運(yùn)行見(jiàn)圖4b。同時(shí)，對(duì)應(yīng)用二次燃料的分解爐進(jìn)行模擬研究可確定二次燃料最佳喂入位置、喂入量等參數(shù)。與傳統(tǒng)長(zhǎng)徑比為15的三檔窯相比，長(zhǎng)徑比為10~13的兩檔窯具有以下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備重量降低約10%左右，運(yùn)行平穩(wěn)，安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便等。除此，現(xiàn)有新型干法技術(shù)中入窯生料分解率多在95%，回轉(zhuǎn)窯熱負(fù)荷已大大減輕，長(zhǎng)徑比更小的二檔窯完全能夠滿足熟料煅燒的功能，同時(shí)窯筒體表面散熱量也更低。自上世紀(jì)80年代初第一臺(tái)L/D<11的二檔窯在歐洲投產(chǎn)以來(lái)，二檔窯得到了快速發(fā)展；進(jìn)入21世紀(jì)，國(guó)際上新建生產(chǎn)線投入的二檔窯數(shù)量已超過(guò)三檔窯。如2004年以來(lái)，洪堡公司出售的窯中，兩檔窯占53%，三檔窯占47%。

與傳統(tǒng)的單筒或多筒冷卻機(jī)相比，第三代固定篦板式冷卻機(jī)在冷卻效率、自動(dòng)化程度等方面都取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。而面對(duì)單機(jī)窯產(chǎn)量提高、替代原燃料大規(guī)模應(yīng)用所導(dǎo)致粉狀熟料量增多的情況，第三代篦冷機(jī)存在冷風(fēng)難于透過(guò)粉狀熟料料層，導(dǎo)致未冷卻的熟料量增多，冷卻效率低等缺點(diǎn)。針對(duì)其缺點(diǎn)，20世紀(jì)90年代末期，F(xiàn)LSmidth公司推出了第四代推動(dòng)棒式冷卻機(jī)，其篦床完全固定，并在篦床下安裝了機(jī)械空氣流量控制閥調(diào)整充氣和熟料層的風(fēng)量分配，配置了獨(dú)立的推料單元。而第五代冷卻機(jī)—旋轉(zhuǎn)盤式(RDC)冷卻機(jī)見(jiàn)圖4d是根據(jù)“旋轉(zhuǎn)盤”原理進(jìn)行操作，在該熟料冷卻機(jī)中，活動(dòng)篦板由旋轉(zhuǎn)盤取而代之，該圓盤轉(zhuǎn)一圈用時(shí)30min，輸送效率達(dá)到了100%。冷卻機(jī)進(jìn)口安裝了固定篦床，與窯出口成90°角，這就消除了由窯和熟料冷卻機(jī)不同中心線引起的熟料顆粒離析的問(wèn)題[4]。

除熟料煅燒外，粉磨工序也消耗了大量能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，粉磨工序電耗占水泥生產(chǎn)總能耗的60%以上。因此，新型高效粉磨技術(shù)始終是國(guó)際水泥行業(yè)研究熱點(diǎn)。除OK磨機(jī)、非凡MVR立磨外，作為世界第一臺(tái)磨輥驅(qū)動(dòng)式磨機(jī)，TKRT公司開(kāi)發(fā)的Quadropol RD立磨見(jiàn)圖5a，吸引了全球目光。與傳統(tǒng)磨盤驅(qū)動(dòng)式磨機(jī)相比，Quadropl RD磨機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)更強(qiáng)的喂料粉磨能力。傳統(tǒng)的磨盤驅(qū)動(dòng)，磨輥運(yùn)動(dòng)靠物料的摩擦，因此磨輥較磨盤運(yùn)動(dòng)慢，導(dǎo)致在磨輥前容易形成物料的堆積，影響粉磨；而使用磨輥驅(qū)動(dòng)可以使磨輥運(yùn)動(dòng)速度較磨盤快，從而使物料以更統(tǒng)一的方式進(jìn)入粉磨間隙，提高粉磨效率。

(2)低功率和低齒輪扭矩。磨輥驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力可以根據(jù)磨輥的數(shù)量得以分散，單個(gè)磨輥驅(qū)動(dòng)功率降低；同時(shí)由于磨輥較磨盤運(yùn)動(dòng)速度快(大約為后者的兩倍)，使其傳送的扭矩也減半，這對(duì)于粉磨量較大的磨機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。

(3)高運(yùn)行穩(wěn)定性。由于是磨輥驅(qū)動(dòng)，即使一個(gè)磨輥驅(qū)動(dòng)發(fā)生故障，也不會(huì)對(duì)磨機(jī)的使用產(chǎn)生很大影響。世界第一臺(tái)Quadropol RD立磨見(jiàn)圖5b，于2012年年底在墨西哥的C r u z A z u l實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，其驅(qū)動(dòng)功率為3×1 550kW，用于生產(chǎn)CPC 30RS水泥(熟料大約占75%，火山灰和石灰石大約占25%)，設(shè)計(jì)產(chǎn)量為175t/h，細(xì)度為45μm篩余3%。運(yùn)行表明，在預(yù)期粉磨細(xì)度內(nèi)其產(chǎn)量可達(dá)180~200t/h。同時(shí)，該立磨實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)啟動(dòng)，即只需按一個(gè)按鈕，即可在10min內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。