祝賀|中心燒嘴式石灰窯再次榮獲國家專利授權

                                                                        祝賀|中心燒嘴式石灰窯再次榮獲國家專利授權
      2023年03月27日，唐山金泉冶化科技產業有限公司榮獲中華人民共和國國家知識產權局頒發的“中心燒嘴式石灰窯（專利號：202320170978.7）”專利證書，本證自發行之日起生效，無論其“實用新型專利”及同步實施的“發明專利”均受到國家自主知識產權保護。
       自生效之日起：無論該項專利技術的名稱及發明內容以及本領域人員在此基礎上的任何修改、改進、模仿等均屬于本發明要求保護的范圍。
       據悉：該項專利匯集了唐山金泉公司近15年來研發應用的“中心燒嘴式石灰窯”相關核心技術，在保留了傳統燃氣中心燒嘴式石灰窯的特征及功能外，創新實現了工業尾氣（高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣、電石尾氣等）及發生爐煤氣等氣燒石灰技術與生物質燃氣+生物質粉體燃料的綜合應用。該項技術是在該公司獲得“中心燒嘴式石灰窯”系列技術之“一種天然氣與生物質燃料聯產活性石灰的裝置”專利技術后再次獲得專利授權。至此，唐山金泉公司完成了低熱值工業尾氣+高熱值天然氣+生物質燃料等全系列燃料在中心燒嘴式石灰窯應用技術的開發。
      該項專利的獲得既是唐山金泉公司研發人員心血凝聚的結晶，也是該公司科研創新實力的展示，同時提升了公司的核心技術競爭力，標志著金泉公司在創新發展的道路上又邁出了堅實的一步。
      

      研發背景
      進入“十四五”時期，我國生態環境保護已經進入減污降碳協同治理的新階段，我國已經逐步淘汰和嚴禁建設采用煤炭等固體傳統化石能源燃料的石灰窯，而且已經把石灰生產環節列為需要進行超低排放改造的重點領域。所以，在國家碳達峰和碳中和目標下，石灰行業在改進生產技術的同時，開發可替代的新型能源以減少一次化石燃料的消耗，是實現其低碳發展的必由之路。
       在各種可替代的再生能源中，由于核能、大型水電具有潛在的生態環境風險，風能和地熱等區域性資源制約，大力發展遭到限制和質疑，而生物質能卻以遍在性、豐富性、可再生性等特點得到人們認可。生物質的獨特性，不僅在于能貯存太陽能，還是一種可再生的碳源，可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料，煤、石油、天然氣等能源實質上也是由生物質能轉變而來的。而且，生物質能作為一種清潔可再生能源，具有來源廣泛、環境友好和碳中性等特點被列為“第四大能源”。據預測，到21世紀中葉，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40％以上。
      天然生物質能揮發分含量高、易燃燒，而熱解后的生物炭的理化性能與煤粉接近，將生物質能作為燃料用于石灰生產，可以有效發揮其節能減排作用。劇測算，按照年產10萬噸的一座石灰豎窯產量計算，如果采用生物質燃料代替燃煤，每年可減少碳排放1萬噸，減少二氧化碳排放3.6萬噸，如果按照全國3.2億噸石灰產能計算，每年可減少碳排放3200萬噸，減少二氧化碳排放1.15億噸，可見減排和節能潛力巨大。
      目前，石灰生產方式主要為豎窯工藝，無論是單膛豎窯、雙膛豎窯都采用單一的燃料結構方式生產：一是采用固體塊狀煤炭燃料與石料混合燃燒的混料式生產工藝。二是采用燃氣及燃油等流體燃料進行生產。雖然業界也一直嘗試采用生物質顆粒或壓塊等固體燃料直接與石料混合燃燒等生產方式，由于生物質燃料具有熱值低、揮發分高、灰分高、燃燒時間短等缺點，無法在常規的豎窯中使用生物質燃料。尤其是其熱值只有4000大卡左右，直接燃燒無法達到石灰生產的分解溫度，而且揮發分高達70%以上，致使在豎窯生產中無法到達石灰豎窯的煅燒帶參與燃燒就隨著煙氣排出窯外，致使熱量損失較大，更加無法達到石灰生產的分解溫度。
      發明內容
      本發明突破傳統的生物質利用方式，運用一種新思維去研究生物質，提出將生物質制成粉體加以利用，獲取足夠能量，對于能源的可持續利用和環境保護具有重要意義。
      本發明從生物質燃料對活性石灰生產中的生產方式、工藝參數、物理機理及化學動力學等深入研究，發現了固體生物質燃料在石灰豎窯中使生物質粉高溫裂解為熱解氣體和熱解炭黑直接燃燒煅燒石灰的方法以及生產過程控制等要點，從一個全新的生產工藝與理念解開了豎窯采用生物質固體粉體燃料煅燒活性石灰的共性問題，尤其是實現了直接在爐內設置中心燒嘴噴吹固體生物質粉燃料生產活性石灰的目的，同時還實現了“氣粉雙燃”和“氫氧燃燒法”生產石灰。實現了生物質直接燃燒和熱裂解耦合式燃燒的典型特征，提供了一種煅燒時間短、耗能低、生產出的石灰活性度高且C、S元素含量低的活性石灰生產工藝及裝置。
      該項新技術的研發應用促進了煤炭生產石灰燃料選擇的轉型換代，對實現石灰產業的綠色、降碳升級，解決行業共性瓶頸，具有關鍵意義。
      編者后語：
      隨著近年來唐山金泉公司技術創新的不斷升級發展，發明專利數量不斷提升，公司僅在石灰行業領域填補國內空白并達到世界先進水平的專利就達到了15項，為我國石灰產業的發展提供了強有力的技術支持。這是唐山金泉公司多年來重視技術創新，將創新作為企業重要工作的成果體現，也是作為高新技術企業技術實力的體現！
同時，從國家發改委發布的《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》來看，提出“能耗雙控”的目標是要推動能源清潔低碳安全高效利用，倒逼產業結構、能源結構調整升級，助力實現碳達峰、碳中和目標。現今在“雙控”趨勢下，我國石灰產業如何選擇新能源應用路徑是目前行業發展的重中之重。
      而且，我們從《2050歐洲石灰工業路線圖》（資料來源：A Competitive and Efficient Lime Industry,EuLA,2014）也可以看出，降低燃料燃燒排放量主要考慮兩種路徑，一是將化石固體燃料轉為天然氣；二是采用混合燃料完全脫碳，如生物質燃料。在“節約燃料，提高能源效率”一節中也強調：提高能源效率*主要方式是將回轉窯改為豎窯，在歐洲，80%的石灰產自豎窯，未來一些高能耗回轉窯將逐漸被豎窯替代。同時，在石灰窯中安裝預熱器，用于回收窯爐煙氣中的部分熱量，并利用這部分熱量給石灰石預熱，平均可以節省25%左右燃料。除上述兩種主要措施以外，還包括提高余熱利用率、采用高效保溫材料、優化燃燒過程、更換低碳燃料（天然氣、生物制燃料）等措施。
       從本次唐山金泉公司獲得的“中心燒嘴式石灰窯”專利技術核心點分析來看，正是上述理念的完美詮釋，比如：天然氣及生物質燃料的應用，爐內集熱回收裝置，爐外煙氣余熱轉換利用裝置等都是體現如何降低能耗、提質增效的有效措施。更重要的是，該項技術可以應用于目前傳統主流的混料式燃煤石灰窯的改造應用，可以實現真正意義上的“氣煤兩用”生產實施，是一項改型換代的新一代技術。
       目前，該項技術已經在國內五個省市開始實施“省級示范項目”建設，為了讓廣大讀者更進一步的了解該項技術的創新點和應用價值，中國石灰產業學會將對該項技術進行跟蹤調研，對其技術原理、工藝特征、裝備改進以及生產實施案例等進行全方位解讀。
 
        下一篇文章預告（04月07日）：學會調研|新視角下“中心燒嘴式石灰窯”技術進步與創新  


       信息發布：

      網絡通聯部
2023年03月31日