祝賀|中心燒嘴式石灰窯再次榮獲國家專利授權(quán)
      2023年03月27日，唐山金泉冶化科技產(chǎn)業(yè)有限公司榮獲中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的“中心燒嘴式石灰窯（專利號：202320170978.7）”專利證書，本證自發(fā)行之日起生效，無論其“實用新型專利”及同步實施的“發(fā)明專利”均受到國家自主知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。
       自生效之日起：無論該項專利技術(shù)的名稱及發(fā)明內(nèi)容以及本領(lǐng)域人員在此基礎(chǔ)上的任何修改、改進(jìn)、模仿等均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
       據(jù)悉：該項專利匯集了唐山金泉公司近15年來研發(fā)應(yīng)用的“中心燒嘴式石灰窯”相關(guān)核心技術(shù)，在保留了傳統(tǒng)燃?xì)庵行臒�嘴式石灰窯的特征及功能外，創(chuàng)新實現(xiàn)了工業(yè)尾氣（高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、電石尾氣等）及發(fā)生爐煤氣等氣燒石灰技術(shù)與生物質(zhì)燃?xì)?生物質(zhì)粉體燃料的綜合應(yīng)用。該項技術(shù)是在該公司獲得“中心燒嘴式石灰窯”系列技術(shù)之“一種天然氣與生物質(zhì)燃料聯(lián)產(chǎn)活性石灰的裝置”專利技術(shù)后再次獲得專利授權(quán)。至此，唐山金泉公司完成了低熱值工業(yè)尾氣+高熱值天然氣+生物質(zhì)燃料等全系列燃料在中心燒嘴式石灰窯應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。
      該項專利的獲得既是唐山金泉公司研發(fā)人員心血凝聚的結(jié)晶，也是該公司科研創(chuàng)新實力的展示，同時提升了公司的核心技術(shù)競爭力，標(biāo)志著金泉公司在創(chuàng)新發(fā)展的道路上又邁出了堅實的一步。
      

      研發(fā)背景
      進(jìn)入“十四五”時期，我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)已經(jīng)進(jìn)入減污降碳協(xié)同治理的新階段，我國已經(jīng)逐步淘汰和嚴(yán)禁建設(shè)采用煤炭等固體傳統(tǒng)化石能源燃料的石灰窯，而且已經(jīng)把石灰生產(chǎn)環(huán)節(jié)列為需要進(jìn)行超低排放改造的重點領(lǐng)域。所以，在國家碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)下，石灰行業(yè)在改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的同時，開發(fā)可替代的新型能源以減少一次化石燃料的消耗，是實現(xiàn)其低碳發(fā)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(tài)環(huán)境風(fēng)險，風(fēng)能和地?zé)岬葏^(qū)域性資源制約，大力發(fā)展遭到限制和質(zhì)疑，而生物質(zhì)能卻以遍在性、豐富性、可再生性等特點得到人們認(rèn)可。生物質(zhì)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(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，煤、石油、天然氣等能源實質(zhì)上也是由生物質(zhì)能轉(zhuǎn)變而來的。而且，生物質(zhì)能作為一種清潔可再生能源，具有來源廣泛、環(huán)境友好和碳中性等特點被列為“第四大能源”。據(jù)預(yù)測，到21世紀(jì)中葉，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40％以上。
      天然生物質(zhì)能揮發(fā)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(zhì)能作為燃料用于石灰生產(chǎn)，可以有效發(fā)揮其節(jié)能減排作用。劇測算，按照年產(chǎn)10萬噸的一座石灰豎窯產(chǎn)量計算，如果采用生物質(zhì)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(chǎn)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(jié)能潛力巨大。
      目前，石灰生產(chǎn)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(jié)構(gòu)方式生產(chǎn)：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(chǎn)工藝。二是采用燃?xì)饧叭加偷攘黧w燃料進(jìn)行生產(chǎn)。雖然業(yè)界也一直嘗試采用生物質(zhì)顆�；驂簤K等固體燃料直接與石料混合燃燒等生產(chǎn)方式，由于生物質(zhì)燃料具有熱值低、揮發(fā)分高、灰分高、燃燒時間短等缺點，無法在常規(guī)的豎窯中使用生物質(zhì)燃料。尤其是其熱值只有4000大卡左右，直接燃燒無法達(dá)到石灰生產(chǎn)的分解溫度，而且揮發(fā)分高達(dá)70%以上，致使在豎窯生產(chǎn)中無法到達(dá)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(dá)到石灰生產(chǎn)的分解溫度。
      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明突破傳統(tǒng)的生物質(zhì)利用方式，運用一種新思維去研究生物質(zhì)，提出將生物質(zhì)制成粉體加以利用，獲取足夠能量，對于能源的可持續(xù)利用和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。
      本發(fā)明從生物質(zhì)燃料對活性石灰生產(chǎn)中的生產(chǎn)方式、工藝參數(shù)、物理機(jī)理及化學(xué)動力學(xué)等深入研究，發(fā)現(xiàn)了固體生物質(zhì)燃料在石灰豎窯中使生物質(zhì)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(chǎn)過程控制等要點，從一個全新的生產(chǎn)工藝與理念解開了豎窯采用生物質(zhì)固體粉體燃料煅燒活性石灰的共性問題，尤其是實現(xiàn)了直接在爐內(nèi)設(shè)置中心燒嘴噴吹固體生物質(zhì)粉燃料生產(chǎn)活性石灰的目的，同時還實現(xiàn)了“氣粉雙燃”和“氫氧燃燒法”生產(chǎn)石灰。實現(xiàn)了生物質(zhì)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(chǎn)出的石灰活性度高且C、S元素含量低的活性石灰生產(chǎn)工藝及裝置。
      該項新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用促進(jìn)了煤炭生產(chǎn)石灰燃料選擇的轉(zhuǎn)型換代，對實現(xiàn)石灰產(chǎn)業(yè)的綠色、降碳升級，解決行業(yè)共性瓶頸，具有關(guān)鍵意義。
      編者后語：
      隨著近年來唐山金泉公司技術(shù)創(chuàng)新的不斷升級發(fā)展，發(fā)明專利數(shù)量不斷提升，公司僅在石灰行業(yè)領(lǐng)域填補國內(nèi)空白并達(dá)到世界先進(jìn)水平的專利就達(dá)到了15項，為我國石灰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強有力的技術(shù)支持。這是唐山金泉公司多年來重視技術(shù)創(chuàng)新，將創(chuàng)新作為企業(yè)重要工作的成果體現(xiàn)，也是作為高新技術(shù)企業(yè)技術(shù)實力的體現(xiàn)！
同時，從國家發(fā)改委發(fā)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(biāo)是要推動能源清潔低碳安全高效利用，倒逼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整升級，助力實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)�，F(xiàn)今在“雙控”趨勢下，我國石灰產(chǎn)業(yè)如何選擇新能源應(yīng)用路徑是目前行業(yè)發(fā)展的重中之重。
      而且，我們從《2050歐洲石灰工業(yè)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(zhuǎn)為天然氣；二是采用混合燃料完全脫碳，如生物質(zhì)燃料。在“節(jié)約燃料，提高能源效率”一節(jié)中也強調(diào)：提高能源效率*主要方式是將回轉(zhuǎn)窯改為豎窯，在歐洲，80%的石灰產(chǎn)自豎窯，未來一些高能耗回轉(zhuǎn)窯將逐漸被豎窯替代。同時，在石灰窯中安裝預(yù)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(yù)熱，平均可以節(jié)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(yōu)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(shù)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(zhì)燃料的應(yīng)用，爐內(nèi)集熱回收裝置，爐外煙氣余熱轉(zhuǎn)換利用裝置等都是體現(xiàn)如何降低能耗、提質(zhì)增效的有效措施。更重要的是，該項技術(shù)可以應(yīng)用于目前傳統(tǒng)主流的混料式燃煤石灰窯的改造應(yīng)用，可以實現(xiàn)真正意義上的“氣煤兩用”生產(chǎn)實施，是一項改型換代的新一代技術(shù)。
       目前，該項技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)五個省市開始實施“省級示范項目”建設(shè)，為了讓廣大讀者更進(jìn)一步的了解該項技術(shù)的創(chuàng)新點和應(yīng)用價值，中國石灰產(chǎn)業(yè)學(xué)會將對該項技術(shù)進(jìn)行跟蹤調(diào)研，對其技術(shù)原理、工藝特征、裝備改進(jìn)以及生產(chǎn)實施案例等進(jìn)行全方位解讀。
 
        下一篇文章預(yù)告（04月07日）：學(xué)會調(diào)研|新視角下“中心燒嘴式石灰窯”技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新  


       信息發(fā)布：

      網(wǎng)絡(luò)通聯(lián)部
2023年03月31日