一、基本概述

水泥懸浮沸騰煅燒（the fluidized calcination system with non-granulating process/the fluidized ebullited calcination system process）是一種創新性的水泥熟料制備工藝，該技術以懸浮反應器為核心，協同預熱器、冷卻器等設備實現全流程優化，借助高溫氣流使粉狀水泥生料在懸浮狀態下快速發生反應，實現高效煅燒。

懸浮沸騰煅燒也被稱為流化沸騰煅燒，其核心內涵主要包含流化煅燒系統、沸騰煅燒系統。流化煅燒系統技術一般指單一組分（非調配料）的粉狀物料的脫水、脫羥、脫碳、脫有機物揮發物、分解以及少數晶體轉型等加工生產過程，為流化非結粒煅燒系統技術，強度相對平穩緩和。沸騰煅燒系統技術一般指多元組分（調配料）的粉狀物料的脫水、脫羥、脫碳、脫有機物、礦物分解、礦物結構轉化重組、晶型控制過程，為沸騰結粒煅燒系統技術。

二、分類信息

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三、詳細解釋

水泥懸浮沸騰煅燒技術是現代新型干法水泥生產工藝的核心技術之一，主要用于水泥生料（石灰石、黏土、鐵粉等原料按比例粉磨混合后的粉狀物料）的預熱和分解過程。水泥生料的主要成分是碳酸鈣，在高溫條件下發生分解反應，碳酸鈣被分解為一氧化鈣和二氧化碳。在懸浮沸騰煅燒環境下，由于生料與高溫氣體充分接觸，能在短時間內高效完成反應，生料中的碳酸鈣迅速分解成氧化鈣，為后續水泥熟料的形成奠定基礎。

除核心反應外，懸浮沸騰煅燒技術中還有著幾十種交互反應過程：首先是燃料的燃燒反應，原始礦物的脫水、解體反應；其次是各種中間態礦物的交互轉化反應；最后形成各種終點礦物（包括水泥熟料礦物，以及許多原料夾帶礦物的反應生成物）。

水泥懸浮沸騰技術的核心原理是：粉狀生料被高速上升的熱氣流吹起，均勻分散在氣流中，形成流態化（類似“沸騰”）的狀態，這會極大地增加生料顆粒與熱煙氣之間的接觸面積，使得生料顆粒能在極短時間內被加熱到反應溫度，熱量傳遞效率極高，高效煅燒反應得以進行，從而降低能耗與排放。

懸浮沸騰煅燒技術融合了“窯外分解”和“沸騰煅燒”的優勢，在預分解窯中添加燃料產生高溫氣流，讓生料懸浮并迅速升溫，高效分解碳酸鹽，既大幅提升煅燒效率，又避免生料堆積。此外，在設備構成與流程上，其典型系統由懸浮預熱器、沸騰反應器、回轉窯及冷卻器組成，原料先經多級旋風預熱器預熱，再進入沸騰爐，燃料燃燒供熱，同時通過廢氣循環提升能源利用效率，也可以使工藝更高效、更節能。

和傳統技術相比，水泥懸浮沸騰煅燒技術在性能與成本上具備顯著優勢，體現在多方面：

第一，在高效節能層面，該技術利用懸浮狀態提升氣固接觸面積和強度，熱交換效率遠高于回轉窯，極大提升傳熱傳質效率，顯著降低熱耗。相比傳統回轉窯，在節電、節煤上效果顯著。

第二，在低碳排放層面，較低的燃燒溫度使其能大幅削減二氧化碳和氮氧化合物（NOx）排放，且靜態設施的特性，為未來零碳燃料的應用創造了便利條件。

第三，在產品質量層面，所生產的熟料粒徑細小均勻，有效增強了水泥早期強度與質量穩定性。

第四，在系統集成層面，其優勢在于將預熱、分解、燒成、冷卻等環節整合于立式塔架，實現緊湊布局，不僅減少占地面積，還降低了系統阻力與散熱損失。

第五，在運行層面，靈活性和適應性突出，可適配不同煤種，能依據需求靈活調整生產規模與工藝參數。

第六，在投資與運行成本方面，因系統結構精簡、設備數量少，維護成本低，整體投資也得以降低。

綜上，憑借創新的生產流程與技術原理，水泥懸浮沸騰煅燒技術可從提升生產效率、降低生產成本、可持續發展等多個維度推動水泥行業升級。

四、應用領域/前景

在綠色建造領域，水泥懸浮沸騰煅燒技術展現出顯著優勢。

第一，在資源綜合利用層面，該技術可實現“變廢為寶”，例如把煤矸石轉化為高嶺土原料用于玻璃纖維制造，不僅解決煤矸石堆積帶來的環境污染與土地占用難題，還開創了資源循環利用新路徑，實現經濟效益與環境效益雙豐收。

第二，在節能減排方面，它將預熱、分解、燒成和冷卻等生產環節集成于立式塔架，摒棄傳統回轉窯和篦冷機，大幅降低系統阻力與能耗。相較于“新型干法水泥”技術，該技術燒成溫度降低，熱耗減少；其高度集成和靜態設施特性，為電爐燒成、綠電零碳燒成以及純氧、綠氫等零碳燃料的應用創造了條件，也為CCUS（碳捕獲和封存）技術縮小應用規模提供了基礎。

目前，水泥懸浮沸騰煅燒技術正以多元路徑加速迭代升級。

第一，在技術創新上，通過設備大型化與智能化改造，優化工藝和裝備結構，大幅提升生產效率。

第二，在節能減排方面，專注節電節煤技術研發與污染物協同減排策略創新，為水泥工業碳中和提供核心技術保障。

第二，在數字化轉型中，借助工業互聯網與大數據技術，實現全流程智能化管控。

第四，資源利用方面，以工業固廢高值化利用為核心，構建閉環式循環經濟產業鏈，展現出強大的發展潛力與廣闊前景。

水泥懸浮沸騰煅燒技術適配靜態生產設施，在低碳燃料替代中優勢突出，能高效融合綠電制氫、生物質能等零碳能源，因此，其應用領域也在不斷拓展，從水泥熟料煅燒延伸至有色金屬礦石焙燒、工業固廢高摻量資源化利用等新領域。

圖1 靜態水泥煅燒系統雛形。圖片來源：中國水泥協會

除了持續增長的市場需求，國家政策也為水泥懸浮沸騰煅燒技術提供了有力支持與發展保障。2023年12月，國家發展改革委發布《產業結構調整指導目錄（2024年本）》，將“懸浮沸騰煅燒熟料工藝技術的研發與應用”列為鼓勵類項目，明確其在水泥生產中的應用前景。2024年5月，工業和信息化部辦公廳發布《工業和信息化部辦公廳關于印發工業重點行業領域設備更新和技術改造指南的通知》（工信廳規〔2024〕33號），在《工業重點行業領域設備更新和技術改造指南》中將“懸浮沸騰煅燒裝備”列為水泥行業設備重點推動方向。

五、綠色應用難點

雖然水泥懸浮沸騰煅燒技術展現出顯著的技術優勢，但從資源綜合利用效率與全生命周期環境影響角度審視，仍存在若干關鍵問題亟待關注。

第一，在資源利用方面，雖能對工業固廢加以利用，但面臨原料質量波動大、供應不穩定的難題。

第二，在環境影響方面，煅燒過程中產生的粉塵不僅污染空氣，還會通過大氣沉降破壞土壤和水體生態，威脅人類健康，以工業廢物為燃料時釋放的高濃度重金屬，也會經煙氣、粉塵擴散造成環境污染。此外，長期暴露在粉塵與有害氣體中的工人及周邊居民，面臨著各類健康風險。

此外，雖然該技術具備提升生產效率、降低能耗等顯著優勢，但其粉塵與重金屬排放問題嚴重阻礙水泥行業可持續發展目標的實現，凸顯出當前在技術改進與政策監管協同上的不足，亟待通過高效除塵系統等技術創新與政策完善，在資源高效利用與環境友好之間尋求平衡。

本詞條貢獻者：

吳吉明 中國工程師聯合體學術委員會委員、中國土木工程學會科普專家委員會特邀專家，北京土木建筑學會常務副秘書長，高級工程師

本詞條審核專家：

孔祥忠 中國水泥協會執行會長，教授級高級工程師

參考來源：

[1]國家發展和改革委員會.《產業結構調整指導目錄（2024年本）》.2023.

[2]中華人民共和國工業和信息化部辦公廳.《工業和信息化部辦公廳關于印發工業重點行業領域設備更新和技術改造指南的通知》（工信廳規〔2024〕33號）.2024

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來源: 科普中國

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