2016年水泥工業科技發展報告
——水泥工業科技重要進展和重大成果

2017-04-02 03:48:27中國水泥協會

中國水泥 2017年4期

中國水泥協會　李　琛

《2016年中國水泥工業科學技術發展報告》是一份由中國水泥協會編寫的年度報告。該報告既是中國水泥協會在行業內落實創新驅動發展戰略的重要成果，又對2016年行業科技創新總結了有益經驗、提供了最新信息。報告主要闡述中國水泥行業科技戰線貫徹落實“創新驅動”的實踐，評述水泥行業科技事業的重要進展和重大成果，敏銳把握水泥工業科技創新發展趨勢，緊緊抓住和用好新一輪科技革命和產業變革的機遇。

上期系列二聚焦“水泥工業重要標準和技術政策制修訂工作”，本期系列三將介紹水泥工業科技重要進展和重大成果，并進行評述。

1 前言

科技發展主要是靠核心技術來推動。核心技術有三個特征，一是基礎技術、通用技術，在制定國際標準時具有權威性和話語權；二是非對稱技術，是人無我有、人有我精的技術；三是前沿技術，是指高技術領域中具有前瞻性、先導性和探索性的重大技術，是未來技術裝備更新換代和高端高附加值發展的重要基礎。2016年通過行業和省部級單位鑒定的有關水泥行業的重要科研成果共計20余項，水泥行業在協同處置廢棄物、資源能源綜合利用、煙氣治理、粉磨技術與裝備、在線計量技術和測試分析方法等方面產生了較多科技成果。

2 國家科學技術獎

在水泥及相關領域，獲得2016年度國家科學技術獎的有三項。

華新水泥股份有限公司“水泥窯高效生態化協同處置固體廢棄物成套技術與應用”獲2016年度國家科學技術獎——國家科學技術進步獎二等獎，該項目應對我國固體廢棄物生態化處置的重大需求，針對我國原生固廢高含水、組分復雜特點，首創超大規模固廢生態化預處理技術，實現了大規模垃圾衍生燃料（RDF）高效制備；針對RDF與煤不同物理與燃燒特性，提出RDF-煤分級耦合高效燃燒模式優化設計方法，發明了對高含水、復雜形態、大尺寸RDF處置能力強和具有降氮減排功能的分解爐，開發了協同處置固廢水泥窯技術專家系統，實現了大替代率協同處置RDF水泥窯持續穩定生產；探明協同處置過程中二噁英等有害物的產生與消解機理，提升水泥窯協同處置固廢全過程的高環保標準；形成了水泥窯協同處置生活垃圾、工業危廢、污染土、市政污泥和水面漂浮物等多類固廢的處置技術應用和推廣模式。成果已在20多條生產線應用，實現固廢無害資源化終極處置，有效解決了城市垃圾圍城、長江漂浮物堵塞航道及危險廢物威脅等困局，獲得顯著社會與經濟效益，為我國水泥和環保行業科技進步做出重要貢獻，項目已獲2014年建筑材料科技進步一等獎。

濟南大學“水泥基壓電復合監測材料與器件成套制備技術及在混凝土工程應用”項目獲得2016年度國家科學技術獎——國家技術發明獎二等獎。本項目屬無機非金屬基復合材料領域，涉及水泥基壓電復合監測材料的設計、制備及在混凝土工程的應用技術。項目針對混凝土工程健康監測的技術瓶頸，以研發與混凝土相容性好且能夠進行損傷準確定位的監測材料為攻關目標，發明了系列水泥基壓電復合監測材料和正交異性水泥基壓電復合監測材料，解決了傳統壓電材料頻帶窄、聲阻抗高、振動模式復雜、與混凝土相容性差，以及現有監測材料各向同性、無法識別不同方向損傷信號等技術難題，實現對混凝土工程的實時動態和主被動一體化監測，發明了基于水泥基壓電復合監測材料的聲發射、超聲和正交異性系列傳感器，突破了監測材料和封裝材料與混凝土之間的耦合難題，解決了傳感器強度、頻率、帶寬、聲阻抗等力-電-聲不匹配技術難題，提高了傳感器用于混凝土結構監測的靈敏度、精度和耐久性。已成功應用于京滬高鐵、膠州灣跨海大橋、南水北調、云南寧蒗瀘沽湖機場等一批重點工程、社會效益巨大。

由東華大學、江蘇奧神集團完成的“干法紡聚酰亞胺纖維制備關鍵技術及產業化”項目獲國家科技進步二等獎。項目針對國內外生產聚酰亞胺（PI）纖維普遍采用的濕法紡絲技術路線存在的生產流程長、溶劑回收能耗大、易造成環境污染等問題，首次提出了聚酰亞胺干法成形“反應紡絲”的新原理新方法，揭示了干法紡絲動力學模型和纖維微結構調控機制，建立了大分子結構設計及聚合過程的調控方法，攻克了基于“反應紡絲”的干法紡絲成形關鍵技術，自主研制了國際上首套干法紡PI 纖維的成套技術與關鍵裝備，獲國家發明專利授權26項。該項目產品已成功用于耐高溫濾材等領域，有效推動了高性能纖維國產化的跨越式發展，取得了顯著的經濟和社會效益。首期規劃了年產1000噸高性能耐熱型聚酰亞胺纖維的生產線，聚酰亞胺纖維作為目前廣泛應用的袋式除塵器的主要濾料，在水泥廠高溫惡劣工況下除塵效果優異，性價比高。

3 行業科學技術獎

水泥及相關領域獲2016年建筑材料科學技術獎的基礎研究類1項；技術發明類1項；科技進步類2項；科技公益類2項。

基礎研究類：清華大學完成的“水泥混凝土化學外加劑的基礎理論研究”，提出了減水劑對水泥漿體微結構的調控機制，建立了完整的化學外加劑影響水泥水化進程的理論，揭示了有機分子和微納粒子通過吸附、絡合以及自組裝團簇作用，來影響水泥水化的內在機制。成功將原位XRD技術應用于水泥-外加劑體系，實現了水化過程中各礦物相發展的實時測量。

技術發明類：中國建筑材料科學研究總院完成了“荷載與典型服役環境作用下混凝土耐久性評價技術與壽命預測”，發明了模擬荷載-凍融循環協同作用的混凝土耐久性測試設備與評價技術；發明了混凝土在荷載——凍融循環協同作用下的服役壽命預測方法。發明了荷載——氯鹽侵蝕協同作用下混凝土耐久性測試設備及方法。

科技進步類：合肥水泥研究設計院、中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司共同完成了“基于擠壓粉碎原理大規模高效處理鋼渣的研究與應用”，開發出國際首條大規模、高效的鋼渣超細粉磨工藝系統并成功運行，突破鋼渣大規模應用于建材水泥領域的關鍵粉磨技術瓶頸。研發了輥壓機輥面的耐磨材料、柱釘及鑲嵌技術，減少了柱釘底部應力集中,提高了輥面結構的可靠性，大幅延長了壓輥使用壽命；開發了騎跨式側擋板和新型可調節進料裝置，減輕了側擋板磨損，提高料床穩定性，降低了輥壓機震動沖擊，提高了設備運行的安全性。本研究成果可以推廣應用于金屬礦石、尾礦、高爐礦渣、砂石骨料等各類脆性物料的粉磨處理，對鋼渣等大宗固體廢棄物的綜合利用具有重要的意義。

北京可視化節能科技股份有限公司、北京市琉璃河水泥有限公司完成了“基于可視化能效管控中心的水泥企業節能減排新技術”，開發了能耗數據采集與處理系統，實現水泥企業用電量、產量等能耗相關數據的分類監控，實現了水泥生產設備的能耗分析，開發了能源績效考核系統，提出了能效分析的循環驗證方法。

科技公益類：中國建筑材料科學研究總院、中國建材檢驗認證集團股份有限公司、北京工業大學完成了“綠色建材產品和部品全生命周期評價技術與應用”，在國內建立了基于全生命周期的綠色建材產品評價體系；研發了建材產品和部品環境負荷數據庫；率先開展了基于綠色建筑性能目標導向的綠色建材產品及部品選用技術指標體系研究，探索了用于綠色建筑的建材產品選用技術路徑和方法。

中國建材工業出版社、合肥水泥研究設計院完成的《氮氧化物減排》圖書，全面系統地介紹了水泥行業煙氣脫硝工程技術知識；突出煙氣脫硝技術在水泥行業的工程應用，重點對工程設計、安裝、調試和運行維護等進行全面闡述，為水泥行業煙氣脫硝的工程技術及管理人員提供直接幫助和指導，具有很強的實用性。

4 綠色化、信息化與創新驅動深度融合成為水泥行業科技發展方向

從2016年水泥行業重大科技成果轉化應用來看，把綠色化、信息化做為水泥行業實施創新驅動發展戰略、轉型發展、結構調整的重要基點，推進綠色化、信息化與水泥及相關領域新興技術深度融合發展逐漸成為科技發展方向。

一、綠色制造技術推動了水泥行業向價值鏈高端攀升。進一步發展安全、清潔、高效的現代能源技術、發展資源節約循環利用的關鍵技術，建立城鎮生活垃圾資源化利用、再生資源回收利用、工業固體廢物綜合利用等技術體系，將有助于水泥行業資源節約循環利用的發展。

二、信息技術繼續廣泛運用于水泥行業。水泥廠將進一步利用物聯網、云計算、大數據，通過廣泛部署物聯網傳感器，實時采集流水線及生產設備的數據，最終信息系統通過對數據進行挖掘分析，使信息物理融合深化，從而提升效率，縮短工期，降低成本。

5 水泥行業科技發展的政策建議

一、切實深化科技體制改革。建立省區級水泥企業科技創新平臺，強化企業創新主體作用，實現創新成果共享，推動技術研發、科技成果轉移轉化和推廣應用。整合產業科技項目資源，形成基礎研究、前沿研究、核心技術研究、產業應用研究、高層次人才隊伍的支撐體系。

二、協會參與建立裝備與服務需求信息平臺、技術創新轉化交易平臺。開展核心技術的研判工作。要敏銳捕獲和推廣對水泥及相關領域具有重要戰略影響的核心技術。

三、完善標準制修定和技術政策體系。重視標準研制工作，牽頭發布國際標準，協會積極參與團體標準制修訂工作。