科研平台绽放创新之花——记发展中的水泥节能环保国家工程研究中心

　　有“城市净化器”美称的水泥窑，近年因其协同处置废弃物的功能，得到国家相关部委、建材业界的高度重视和推广。而在“吃”掉城市垃圾的过程中，水泥窑需要怎样的技术支持？污水厂的污泥如何进行深度脱水？污泥直接入水泥窑处理该进行怎样的污泥干化？半固态类、液态类、固态类废弃物分别需要怎样的处置技术？

　　正在准备上马水泥窑协同处置废弃物生产线的水泥企业，面临着这样一系列技术问题。这些问题，在近日刚刚通过验收的，依托天津中材工程研究中心有限公司建设的“水泥节能环保国家工程研究中心”，可以得到很好的技术支持和解决方案。

　　日前，在天津中材工程研究中心有限公司，记者通过实地采访，访问科研人员，了解到6种技术——固体废弃物处置、低温SCR、水泥窑尾气汞减排、高性能海洋固体浮力材料及工业化生产、脱硫石膏制备高性能产品、高发射率SiC红外辐射涂料制备，有的已经有成功应用，有的探索取得可喜进步，仿佛6朵金花，开在水泥节能环保国家工程研究中心这个科研平台上。

　　水泥节能环保国家工程研究中心主任胡芝娟接受了中国建材报记者采访，她详细介绍了该中心通过验收的情况和成立五年来的历程。在建材行业亟需科技创新来支撑转型升级，重塑建材行业发展竞争新优势的新形势下，一批关键的新材料新技术正在水泥节能环保国家工程研究中心崭露头角，进入业界的视线，等待转化为生产力，为社会进步发挥作用。

　　验收会开启新征程

　　验收会是由天津市发展和改革委员会组织行业协会、评价机构、科研院所以及高等院校等相关单位专家进行的。

　　验收评审会议当天，中国建筑材料联合会副会长徐永模、中国水泥协会副会长孔祥忠，以及6位分别来自天津市科技评价中心、天津市国际工程咨询公司、合肥水泥设计研究院、天津大学、河北工业大学、精馏国家工程研究中心等单位的专家，总共8位评审专家出席会议。

　　中材集团天津水泥研究院总经理隋明洁、中材国际研究总院总工程师俞为民、副总会计师王文英、企业发展部部长刘军等领导参会。

　　胡芝娟在汇报中心建设完成情况时说，水泥节能环保国家工程研究中心经过五年的建设，完成了预期的各项任务指标，对运行管理制度进行了富有成效的探索，并取得了良好的经济社会效益，为行业节能环保技术进步发挥了显著作用。

　　专家组成员对工程研究中心建设期间取得的成果给予了充分肯定，一致同意通过验收。

　　验收会上，各位专家也对水泥节能环保国家工程研究中心未来的发展提出了建议，寄予很高的期望。专家们表示，希望工程研究中心尽可能整合行业资源，在解决行业共性关键性难题的同时，充分发挥工程研究中心成果转化的条件与能力，加快行业新技术的工程应用。在人才培养方面，也可以采取多样化的方式，同时，提升工程研究中心在国内、行业的影响力，甚至向国际化发展。

　　胡芝娟表示，水泥节能环保国家工程研究中心将以本次验收会作为新的起点，开启节能、环保的新征程。

　　五年磨砺终成正果

　　水泥节能环保国家工程研究中心是应国家相关部委要求而投资建设的。

　　2008年3月，国家发展和改革委发布《国家发展改革委办公厅关于请组织申报2008年第一批国家工程研究中心及国家工程实验室项目的通知》，决定产业升级领域建设水泥节能环保国家工程研究中心。天津水泥工业设计研究院有限公司组织编制《水泥节能环保工程研究中心建设可行性研究报告》，通过天津市经贸委上报国家发展和改革委，并通过答辩。2008年11月7日，国家发改委批复同意天津水泥工业设计研究院有限公司联合有关单位共同筹建水泥节能环保国家工程研究中心。2009年1月23日，天津水泥工业设计研究院有限公司注册了天津中材工程研究中心有限公司。

　　工程研究中心建设了一批在行业内先进的试验研究平台，建成了工程化验证平台、产业化验证基地、机械性能分析检测中心、研发办公综合楼，购置了先进的试验测试仪器设备、产业化制造加工装备和机械检测设备，为节能、减排、环保关键技术研发及应用提供硬件支撑。

　　工程研究中心建设期内，开展了节能环保新型干法水泥生产线工艺技术、烧成、粉磨大型关键节能成套装备、水泥窑协同处置污泥、生活垃圾、工业废物、危险废物等资源综合利用及大气治理技术、低品质原燃料利用、水泥生产智能化多项技术研究，先进成套的技术装备在国内外得到广泛应用，取得显著社会经济效益。

　　截至目前，水泥节能环保国家工程研究中心承担省部级以上科技项目13项，获得授权专利52项，编制了多项国家标准规范，获得了多项省部级以上科技奖项，签订技术服务合同32项。围绕节能环保新技术，开展了多人次的培训。

　　研究中心的市场总监郑金召告诉记者，他希望研究中心在未来成为建材行业关键技术的孵化器，不断提升，实现技术成果产业化。

　　新技术新材料“花开朵朵”

　　当记者问及研究中心的技术成果，研究中心新材料与资源综合利用研究所单丹博士很高兴地介绍了研究中心正在研发的几种技术，有的已经得到很好的应用，值得进一步推广，为更多的建材企业服务。

　　固体废弃物处置技术以研究废物处置技术，实现固废的减量化、资源化无害化，解决固废环境污染问题为研发目的，中心拥有一批国际、国内领先水平的废弃物处置技术及试验检测设施。污泥深度脱水+焚烧技术，可以将城市污水厂产生的每天几百吨80%含水率污泥减容86%以上，能耗及处置成本远低于其他技术路线；污泥低温干化技术，充分利用热电、水泥厂等产生的低温120~150℃左右烟气废热，实现节能环保；危险废弃物综合处置、综合利用技术，解决国家危险废物名录49大类（腐蚀性、毒性、感染性）废弃物的综合处置及利用；一般固废的综合处置、综合利用技术，包括城市生活垃圾，一般工业固废的处置、燃料化、原料化综合利用；建立了一批先进的实验室及中试试验平台及检测系统。中心主编了国家标准及规范《水泥窑协同处置工业废物设计规范》、《城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南》、《水泥窑协同处置污泥工程设计规范》、《水泥窑协同处置垃圾工程设计规范》等标准规范。这项技术应用领域为工业、市政、社会源等产生的各类固体废弃物的减量化、资源化、无害化处置。在国内外完成污泥协同处置、污泥深度脱水、废弃物综合处置、危废协同处置、城市生活垃圾处置等工程项目20余项。代表性工程包括“北京金隅集团处理城市工业废弃物示范工程10万/年”。其发展方向为跟踪固废处置领域的国家政策规划方向及相应技术动向，结合各地废弃物处置需求，开展前沿技术研究工作及具体项目承接，推广已有技术的工程应用。

　　低温SCR技术的研发目的是解决水泥窑使用难燃燃料（无烟煤等）导致的SNCR效率低（<60%）、氨水消耗量大的问题。单独使用或与SNCR技术相结合，实现水泥窑氮氧化物超低排放（NOx排放浓度<100mg/Nm3）。开发出的低温SCR催化剂，催化剂活性温度范围120~160℃，脱硝效率>85%。并且摒弃了传统催化剂中的有毒物质，实现催化剂的无害化。其应用领域除水泥及电力行业外，也可满足焦化、小型燃煤锅炉等不能采用SNCR技术和传统高温、中温SCR脱硝技术的行业的氮氧化物减排需求。目前该技术及产品正在进行工业系统的试验验证工作，未来还将进行催化剂脱硝除汞一体化技术的研究。

　　在水泥窑尾气汞减排技术方面，公司已经对我国典型水泥厂汞的来源、内部迁移和排放进行了调查，开发了改性吸附剂，并对吸附装置的参数进行了实验室试验,今年，在我国一家协同处置污泥的水泥厂进行了工业化试验，最高的脱除效率达到了97%，进一步证明了改性吸附剂的可靠性，目前已申请实用新型专利一项。随着协同处置过程中，部分废弃物汞的带入的增加，水泥厂汞的排放将成为新的环保问题。新标准的出台使得汞超标企业需要汞减排技术。国内目前还没有工业实际应用的技术，国外技术也鲜有报道，市场潜力巨大。另外，该项技术可以应用于燃煤电厂，因此有很大的市场前景。

　　高性能海洋固体浮力材料及工业化生产技术，是针对我国海洋工程大而不强、水下设备及施工技术薄弱的现状，开发具有自主知识产权的海洋工程、水下装备关键材料。这种产品是一种可使用于海洋环境的环保型材料，特点为轻质高强、耐腐蚀、可机械加工、成本低。本产品分为7个型号，体积密度为0.38~0.70g/cm3，吸水率低于1%，能够满足全海深各种复杂环境的使用要求。其应用领域：可应用于海上油气开采、水下施工、水下机器人、海洋潜标系统等设备的浮力补偿；布置在采油管道环形空间内，有效防止因压力过大导致管道破裂；作为轻质材料在航空航天、模型制造等领域应用；透波材料。研究中心已与国内多家用户签订合同，生产十余批次的产品，目前已在水下机器人、水下勘测等多个领域投入使用。因产品指标先进、性能稳定，获得用户广泛好评。未来，将努力实现产品的工业化生产；开发高技术含量、高附加值的下游产品，如隔水套管浮筒、环空压力材料等（上述产品国内需求量大，但因技术原因还没有实现国产化）。

　　脱硫石膏制备高性能产品技术针对的是国内电厂、化肥厂等产生的工业固废脱硫石膏及磷石膏深加工利用。利用废石膏制备的高强石膏与石膏晶须属于高附加值新材料产品。高强石膏具有强度高、品质稳定可靠、凝结时间随意可调等特点，而石膏晶须产品具有长径比高（>120，国际上属于先进水平）等性能。高强石膏可应用于石膏砂浆、陶瓷模具、自流平、精密铸造等；石膏晶须一般可在造纸、橡胶、轮胎、化妆品等领域进行添加应用。已与国内多家用户签订合同，已在陶瓷模具、砂浆等领域投入使用。因产品性能稳定，成本低获得用户好评。

　　高发射率SiC红外辐射涂料制备技术针对高能耗热工窑炉的节能减排,这种产品在波长2.5~15μm的光谱区间内，发射率都在0.92以上，节能效率达5~20%，同时还起到保护加热装置内衬的作用，可以使装置使用寿命延长3~5年。本产品绿色环保、对人体无毒无害、不污染环境、存放期长、节能效果优异、使用寿命长。可应用于工作温度在800~1350℃范围内的陶瓷窑炉、轧钢加热炉、烧结炉、沸腾炉、锅炉、反射炉、重整加氢炉和裂解炉等高温加热装置的耐火炉衬表面，起到高效节能的效果。发展方向实现产品的工业化生产、开发工作温度在1400℃以上的红外节能涂料，以及研究可应用于金属基体的耐高温红外节能涂料。