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祝贺|中心烧嘴式石灰窑再次荣获国家专利授权
2023年03月27日，唐山金泉冶化科技产业有限公司荣获中华人民共和国国家知识产权局颁发的“中心烧嘴式石灰窑（专利号：202320170978.7）”专利证书，本证自发行之日起生效，无论其“实用新型专利”及同步实施的“发明专利”均受到国家自主知识产权保护。
自生效之日起：无论该项专利技术的名称及发明内容以及本领域人员在此基础上的任何修改、改进、模仿等均属于本发明要求保护的范围。
据悉：该项专利汇集了唐山金泉公司近15年来研发应用的“中心烧嘴式石灰窑”相关核心技术，在保留了传统燃气中心烧嘴式石灰窑的特征及功能外，创新实现了工业尾气（高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、电石尾气等）及发生炉煤气等气烧石灰技术与生物质燃气+生物质粉体燃料的综合应用。该项技术是在该公司获得“中心烧嘴式石灰窑”系列技术之“一种天然气与生物质燃料联产活性石灰的装置”专利技术后再次获得专利授权。至此，唐山金泉公司完成了低热值工业尾气+高热值天然气+生物质燃料等全系列燃料在中心烧嘴式石灰窑应用技术的开发。
该项专利的获得既是唐山金泉公司研发人员心血凝聚的结晶，也是该公司科研创新实力的展示，同时提升了公司的核心技术竞争力，标志着金泉公司在创新发展的道路上又迈出了坚实的一步。
研发背景
进入“十四五”时期，我国生态环境保护已经进入减污降碳协同治理的新阶段，我国已经逐步淘汰和严禁建设采用煤炭等固体传统化石能源燃料的石灰窑，而且已经把石灰生产环节列为需要进行超低排放改造的重点领域。所以，在国家碳达峰和碳中和目标下，石灰行业在改进生产技术的同时，开发可替代的新型能源以减少一次化石燃料的消耗，是实现其低碳发展的必由之路。
在各种可替代的再生能源中，由于核能、大型水电具有潜在的生态环境风险，风能和地热等区域性资源制约，大力发展遭到限制和质疑，而生物质能却以遍在性、丰富性、可再生性等特点得到人们认可。生物质的独特性，不仅在于能贮存太阳能，还是一种可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料，煤、石油、天然气等能源实质上也是由生物质能转变而来的。而且，生物质能作为一种清洁可再生能源，具有来源广泛、环境友好和碳中性等特点被列为“第四大能源”。据预测，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。
天然生物质能挥发分含量高、易燃烧，而热解后的生物炭的理化性能与煤粉接近，将生物质能作为燃料用于石灰生产，可以有效发挥其节能减排作用。剧测算，按照年产10万吨的一座石灰竖窑产量计算，如果采用生物质燃料代替燃煤，每年可减少碳排放1万吨，减少二氧化碳排放3.6万吨，如果按照全国3.2亿吨石灰产能计算，每年可减少碳排放3200万吨，减少二氧化碳排放1.15亿吨，可见减排和节能潜力巨大。
目前，石灰生产方式主要为竖窑工艺，无论是单膛竖窑、双膛竖窑都采用单一的燃料结构方式生产：一是采用固体块状煤炭燃料与石料混合燃烧的混料式生产工艺。二是采用燃气及燃油等流体燃料进行生产。虽然业界也一直尝试采用生物质颗粒或压块等固体燃料直接与石料混合燃烧等生产方式，由于生物质燃料具有热值低、挥发分高、灰分高、燃烧时间短等缺点，无法在常规的竖窑中使用生物质燃料。尤其是其热值只有4000大卡左右，直接燃烧无法达到石灰生产的分解温度，而且挥发分高达70%以上，致使在竖窑生产中无法到达石灰竖窑的煅烧带参与燃烧就随着烟气排出窑外，致使热量损失较大，更加无法达到石灰生产的分解温度。
发明内容
本发明突破传统的生物质利用方式，运用一种新思维去研究生物质，提出将生物质制成粉体加以利用，获取足够能量，对于能源的可持续利用和环境保护具有重要意义。
本发明从生物质燃料对活性石灰生产中的生产方式、工艺参数、物理机理及化学动力学等深入研究，发现了固体生物质燃料在石灰竖窑中使生物质粉高温裂解为热解气体和热解炭黑直接燃烧煅烧石灰的方法以及生产过程控制等要点，从一个全新的生产工艺与理念解开了竖窑采用生物质固体粉体燃料煅烧活性石灰的共性问题，尤其是实现了直接在炉内设置中心烧嘴喷吹固体生物质粉燃料生产活性石灰的目的，同时还实现了“气粉双燃”和“氢氧燃烧法”生产石灰。实现了生物质直接燃烧和热裂解耦合式燃烧的典型特征，提供了一种煅烧时间短、耗能低、生产出的石灰活性度高且C、S元素含量低的活性石灰生产工艺及装置。
该项新技术的研发应用促进了煤炭生产石灰燃料选择的转型换代，对实现石灰产业的绿色、降碳升级，解决行业共性瓶颈，具有关键意义。
编者后语：
随着近年来唐山金泉公司技术创新的不断升级发展，发明专利数量不断提升，公司仅在石灰行业领域填补国内空白并达到世界先进水平的专利就达到了15项，为我国石灰产业的发展提供了强有力的技术支持。这是唐山金泉公司多年来重视技术创新，将创新作为企业重要工作的成果体现，也是作为高新技术企业技术实力的体现！
同时，从国家发改委发布的《完善能源消费强度和总量双控制度方案》来看，提出“能耗双控”的目标是要推动能源清洁低碳安全高效利用，倒逼产业结构、能源结构调整升级，助力实现碳达峰、碳中和目标。现今在“双控”趋势下，我国石灰产业如何选择新能源应用路径是目前行业发展的重中之重。
而且，我们从《2050欧洲石灰工业路线图》（资料来源：A Competitive and Efficient Lime Industry,EuLA,2014）也可以看出，降低燃料燃烧排放量主要考虑两种路径，一是将化石固体燃料转为天然气；二是采用混合燃料完全脱碳，如生物质燃料。在“节约燃料，提高能源效率”一节中也强调：提高能源效率最主要方式是将回转窑改为竖窑，在欧洲，80%的石灰产自竖窑，未来一些高能耗回转窑将逐渐被竖窑替代。同时，在石灰窑中安装预热器，用于回收窑炉烟气中的部分热量，并利用这部分热量给石灰石预热，平均可以节省25%左右燃料。除上述两种主要措施以外，还包括提高余热利用率、采用高效保温材料、优化燃烧过程、更换低碳燃料（天然气、生物制燃料）等措施。
从本次唐山金泉公司获得的“中心烧嘴式石灰窑”专利技术核心点分析来看，正是上述理念的完美诠释，比如：天然气及生物质燃料的应用，炉内集热回收装置，炉外烟气余热转换利用装置等都是体现如何降低能耗、提质增效的有效措施。更重要的是，该项技术可以应用于目前传统主流的混料式燃煤石灰窑的改造应用，可以实现真正意义上的“气煤两用”生产实施，是一项改型换代的新一代技术。
目前，该项技术已经在国内五个省市开始实施“省级示范项目”建设，为了让广大读者更进一步的了解该项技术的创新点和应用价值，中国石灰产业学会将对该项技术进行跟踪调研，对其技术原理、工艺特征、装备改进以及生产实施案例等进行全方位解读。
下一篇文章预告（04月07日）：学会调研|新视角下“中心烧嘴式石灰窑”技术进步与创新 （作者：中国石灰产业学会专委会副秘书长孙武生）
信息发布：
中国石灰产业学会
网络通联部
2023年03月31日
附：唐山金泉公司部分典型“中心烧嘴石灰竖炉”及“煤电一体化双膛石灰窑”现场照片：
1、2022年及2023年在建项目掠影：
    
2、已经投产“TMS中心烧嘴石灰窑”
（一）、“第六代中心烧嘴石灰竖炉”（2021）
（二）、“第七代中心烧嘴石灰竖炉”（2022）
附：2021年已投产及在建的部分典型国产化双膛石灰窑现场照片：
“唐山金泉技术团队”石灰行业十大贡献
★国内第一座120m³低热值正压煤气石灰竖窑（1992年）
★国内第一座机械化气煤两用石灰竖窑（2006年）
★乌兹别克斯坦首座天然气石灰竖窑（2010年）
★国内最大（当时）单体容积混烧燃煤竖窑（588m³）（2010年）
★国内首座内置对烧套筒石灰竖窑（2012年）
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