王俊杰,杨华伟,朱治平,等.水泥行业燃烧中碳捕集技术研究及应用进展[J].洁净煤技术,2025,31(4):37−51.
WANG Junjie,YANG Huawei,ZHU Zhiping,et al. Research and application progress on combustion-based carboncapture technologies in cement industry[J].Clean Coal Technology,2025,31(4):37−51.

水泥行业是CO2排放大户,约占全球CO2排放量7%。碳捕集被视为碳中和“兜底”技术,燃烧中碳捕集具有捕集能力强、过程能耗低、捕集成本小等优势。系统梳理了国内外水泥行业布局的燃烧中碳捕集项目,包括直接分离技术4项,富氧燃烧技术12项,钙循环技术4项。直接分离技术通过间接换热捕集生料分解产生的CO2,围绕该技术国外布局了LEILAC项目,核心为直接分离反应器,两期项目设计碳捕集规模分别为2.5万t/a和10万t/a,一期试验表明分离CO2纯度>95%;国内某公司开发了外燃式旋窑技术,正在建设5万t/a碳捕集示范项目。富氧燃烧技术分为部分富氧燃烧、第1代全系统富氧燃烧和第2代全系统富氧燃烧。部分富氧燃烧技术仅在分解炉内实现富氧燃烧,可捕集60%~75%的碳排放。富氧气氛(O2/CO2)下生料中碳酸钙分解受到抑制,分解炉温度需增加60~70℃以获得较高分解率。围绕该技术国内已建设2个项目。全系统富氧燃烧技术在回转窑、分解炉内构建富氧气氛,CO2捕集能力90%~95%。第1代全系统富氧燃烧技术通过烟气循环控制燃烧温度,研究表明富氧气氛对于熟料质量无明显影响,通过参数调整可实现回转窑温度分布与空气气氛一致。与第1代相比,第2代全系统富氧燃烧技术取消了烟气循环系统,回转窑温度通过过剩O2控制,研究表明增加O2当量比具有理想的温度控制效果,围绕该技术国外已布局多个项目。由于CaCO3、CaO分别是水泥原料和熟料的主要成分,且预分解工艺包含分解炉,钙循环技术在水泥行业具有天然优势。重点论述了集成钙循环工艺布置及CLEANKER项目工业试验结果,表明碳捕集率20%~80%,在碳酸化炉温度450~750℃,随着温度升高CO2捕集效率明显增强,从0%增加至最高100%。围绕碳捕集能力、项目规模、能耗及减排成本、技术风险,对燃烧中碳捕集技术进行了对比分析。我国水泥产量占全球约45%,建议加强新技术研发、加快推进技术工程验证、完善相关配套设施。

王俊杰(1989—),男,河南林州人,工程师,硕士。E-mail:wangjunjie@iet.cn

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