近日，天津水泥工业设计研究院有限公司牵头实施的“水泥窑炉全系统全氧燃烧”中试项目取得成功，实现水泥熟料生产线烧成系统全流程全氧燃烧技术贯通，全面覆盖分解炉生料预分解、回转窑熟料高温烧成两大核心工段，为水泥工业低碳、零碳新技术的规模化、工业化应用提供核心支撑，开辟行业绿色转型新路径。

作为传统高耗能行业，水泥工业长期面临烟气二氧化碳浓度低、难以实现低能耗低成本高效碳捕集等难题。2024年，天津水泥院在山东省青州市建成首个分解炉全氧燃烧耦合碳捕集示范工程，每年可捕集提纯高纯度二氧化碳20万吨。

图为山东青州20万吨/年二氧化碳全氧燃烧耦合碳捕集示范项目现场

中试项目进一步实现技术迭代升级，在“分解炉+回转窑”联合运行工况下，全程采用工业高浓度氧气替代空气作为助燃介质，实现长周期连续稳定运行。经实测，项目烟气二氧化碳浓度从原有约25%大幅提升至85%以上，相较于行业现有技术，预期单位产品碳捕集综合能耗降低约45%以上，碳捕集运行成本降低约25%以上，节能降耗、低碳增效优势十分显著。

为破解高氧环境下回转窑内2000℃以上超高温火焰精准调控、窑炉极致密封结构设计、高效热回收系统搭建及烧成系统长周期安全稳定运行等技术难点，天津水泥院整合技术研发、工艺装备、生产调试等多领域骨干力量，组建专项攻坚团队，构建高效协同、紧密联动的工作机制，全程保障项目有序推进。

项目团队联合华中科技大学、大连理工大学等国内重点高校协同攻关，将自主研发的多介质分区供风篦冷机、高效全氧燃烧器、新型密封装置、烟气循环控温系统等核心技术装备在中试项目中成功应用。经多轮工艺调试与设备核验，全套自主研发工艺与核心装备适配性优异、运行安全可靠，为水泥厂烟气二氧化碳全捕集、生产流程近零碳排放提供了完全自主可控的核心技术方案。

图为天津水泥院“水泥窑炉全系统全氧燃烧”中试项目现场

水泥行业是全球碳排放重点领域，低碳化、节能化、智能化已成为行业发展必然趋势。“采用水泥窑全系统全氧燃烧技术，集成规模化二氧化碳捕集系统，从生产源头大幅提高烟气中的二氧化碳浓度，达到全氧燃烧二氧化碳原位提浓目的，再集中实现低能耗、低成本的回收处理废气里的二氧化碳，将大大提升末端固碳效能。”天津水泥院总工程师、研发团队负责人彭学平表示。

据测算，以项目每年捕集70万吨二氧化碳测算，固碳效果相当于栽种600万棵成年树木，减碳成效显著。此外，捕捉提纯后的高纯度二氧化碳还能变废为宝，广泛用于驱油、化工、农业、焊接、冷链等领域，延伸绿色循环产业链，推动传统重工业绿色升级，实现社会效益和经济效益相统一。

截至目前，该技术体系已累计授权发明专利23项，其中PCT国际专利4项，包括近期获得的一项美国发明专利授权；在国际主流学术期刊已发表高质量科技论文10余篇，其中SCI论文4篇。同时，该技术已成功推广至德国等欧洲国家，还拓展应用至矿石复分解碳捕集绿色提锂等跨行业领域，技术输出前景广阔。

“此次中试成功是全氧燃烧技术产业化进程中的关键一步。”彭学平表示，下一步团队将持续深耕全氧燃烧技术创新赛道，加快推进产业化和国际化应用，为全球建材行业绿色低碳转型贡献可复制、可推广的“中国方案”。