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海德堡等离子水泥窑试验成功

来源:徐荣 日期:2026-01-27 访问量:238 次
 协同处置会议

据《全球水泥评论》(International Cement Review)报道,2025年海德堡材料完成了全球首个等离子加热水泥回转窑的连续运行测试,验证了利用等离子体稳定生产熟料的可行性。该技术以电力为能源,使烟气几乎为纯CO₂,从而显著简化碳捕集流程,降低能耗与投资成本,并减少总排放。测试结果显示,无燃料灰的等离子工艺可获得更高品质的熟料,C₃S晶体更细小,水泥水化反应更快。此次水泥窑最长54小时的连续运行为全球首次,该突破为水泥生产电气化和先进CCS路线提供了新的实现路径,对行业深度减碳具有重要意义。

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等离子体简介

    等离子体是一种物质的第四态,是物质四种状态中能量最高的,由高度电离的气体组成。气体中的原子或分子在获得足够的能量后,电子被剥离,形成带正电的离子和自由移动的电子。这种带电粒子的混合物通过集体作用表现出不同于固态、液态和气态的复杂电磁特性。等离子体由美国科学家欧文·朗缪尔(Irving Langmuir)于1928年首次提出。等离子体理论在20世纪50年代逐步成熟,广泛应用于核聚变、航天、工业等领域,对人类社会发展产生了深远影响。

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武重工等离子体炬,单支5MW运行功率、3700Nm³/h氮气流量,3300℃出口温度下80%的电热转化效率,累计172小时的运行时间,成为中国“智造”的全球工程可用单支最大功率等离子体炬。

等离子体水泥窑对水泥行业的意义探讨

  1. 工艺变革

等离子体水泥窑无需燃煤工艺所需的大量助燃气体,悬浮预热器将不再适用。烟气量的大幅减少也减少了热量损失,能耗将更加接近熟料生产所需的理论热耗。新的能源方式及工艺变革可能给水泥产品质量、水泥品种切换、产量灵活实时调整带来了更大的可能。

2.环保

污染物排放水平将大幅降低,燃料型氮氧化物将消失,热力型氮氧化物有升高可能,但总体粉尘、硫氧化物、氮氧化物将下降并更加易于环保处置。

3.低碳

该技术以电力为能源,使烟气几乎为纯CO₂,从而显著简化碳捕集流程,降低能耗与投资成本,并减少总排放。对水泥行业实现碳中和具有重要意义。2025年我国社会用电量突破10.4万亿千瓦时,世界第一,是美国的2倍多。光伏和风电装机量约15亿千瓦时,首次超过火电装机容量。能源电力化转型是我国能源转型及实现绿色可持续发展的重要方向,水泥行业也应密切关注该趋势。

4.产量和成本

目前危废行业使用的等离子熔融无害化处置技术与该技术较为接近,危废等离子体熔融成玻璃体的成本大约不低于2000元/吨。个人认为等离子水泥窑一定时期内最大的挑战来自于生产成本以及生产规模能否大型化。


 

建筑材料工业技术情报研究所水泥技术中心/中国硅酸盐学会工程技术分会

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