建材行业十大科技突破领军企业 华新水泥：“百年华新”正青春

Writer： admin Time：2022-12-07 Browse：144

　　为深入贯彻科技强国战略，营造科技创新的浓厚氛围，发挥科技创新在实现“宜业尚品、造福人类”建材行业发展目标及建材行业绿色低碳安全高质量发展中的支撑作用，中国建筑材料联合会于2021年起开始评选。为更好地树立科技创新典范，弘扬科技创新精神，本刊特开设专栏，力求走进企业，走近人物，挖掘“双十”企业和人物背后的生动故事，多角度报道他们的突出成就和重大贡献。

　　时光知味，岁月沉香。中国建材工业中的“百年老店”寥寥无几，能在岁月蹉跎、时代浪潮中永葆青春活力的，华新算得上一家。

　　1907年，华新水泥股份有限公司（以下简称“华新水泥”或“华新”）的前身大冶湖北水泥厂创建，是我国近代最早开办的三家水泥厂之一。新中国成立后，华新水泥生产的五羊牌、堡垒牌水泥享誉全国，为人民大会堂、武汉长江大桥、黄河三门峡水利枢纽、葛洲坝水利枢纽等重点工程提供了可靠保障。如今，百年时光如白驹过隙，华新从一家地方性水泥厂，发展成为在全国10余个省市及海外拥有280余家分子公司，涉足水泥、混凝土、骨料、环保、装备制造及工程、新型建筑材料等领域全产业链一体化发展的全球化建材集团，作为“中国500最具价值品牌”百强的大型企业集团，百年华新，风华正茂。

　　华新永葆青春的秘诀是什么？推动其昂首阔步前进的源动力在哪里？带着这些问题，共同走进本期的建材行业2021年度十大科技突破领军企业——华新水泥股份有限公司。

　　以信息化、数字化、智能化为标志的第四次工业革命浪潮已在全球掀起，水泥行业推进“两化融合”是实现“中国制造2025”的主线，也是必由之路。百年华新能够发展至今，重要的一个原因就是它并不随波逐流，而是紧跟浪潮，在风云变幻的时代中勇立潮头。

　　当时，国内大部分水泥企业生产数据自动采集的技术系统未与ERP（企业资源计划）系统集成，各业务功能模块单独运行，未形成端到端的闭环，仅覆盖了部分水泥业务。水泥企业应用系统来源于不同的供应商、不同的开发平台，存在信息和数据壁垒，系统交互数据变化复杂，运维难度大，协同效率低，由此出现单个公司小规模应用比较普遍，集团化大规模推广较少的情况。针对这种现状，作为拥有几百家分子公司的水泥集团的华新意识到，开发一款覆盖业务全流程的水泥制造业数字化运营系统是大势所趋。

　　然而，想要实现这些绝非朝夕之事——数据独立封闭，数据迁移至ERP系统困难；购买数据接口成本高，但自主开发接口难度大；国内大部分水泥企业独立实施营销、采购、物流、财务等功能模块系统，各系统间技术差异大，集成难度高；没有统一的应用开发平台，造成各应用系统交互困难，大幅增加系统故障点、运维难度及运维成本……这样的硬性技术难题比比皆是。

　　但华新不仅有勇立潮头的勇气，也有与这种勇气匹配的实力。通过不断地投入研发，华新根据水泥行业运营特点，由各业务模块主导并驱动，基于自主开发平台HAF（企业级一体化应用软件研发平台）建立灵活、高度集成和可扩展性的信息系统，与主数据平台无缝对接，开发出TES、营销、采购、智能物流、共享服务中心等水泥运营数字化系统。截至2022年6月底，TES（技术信息系统）已在39家水泥工厂实施并上线%的应用软件系统基于HAF平台开发，是仅次于ERP的第二大业务平台，覆盖100余家分子公司，行业领先。营销、采购、物流、共享服务中心系统已分别于2012年、2011年、2011年、2015上线，其中，通过华新营销数字化平台水泥及熟料销量占公司总销量的比例高达90%以上。2019年“水泥企业运营数字化系统开发与创新”项目荣获建筑材料科学技术奖科技进步类一等奖。

　　在此基础上，华新持续创新，不断精进水泥工业数字化智能化建设。在基本完成了“水泥企业运营数字化系统开发与创新”项目后，结合水泥行业“双碳”目标，紧扣华新绿色低碳发展的主旋律，研发了系统化的水泥低碳制造数字化智能化应用技术，开发出华新智能联合储库物料处理系统、智能在线质量控制系统、智能先进控制系统、智能设备监测优化系统、智能监控识别系统。这一系列全新的数字化系统解决了水泥低碳制造过程中从原燃料配料、质量管控、生产过程控制、设备监测维护、安全生产中的一系列难题，实现了水泥生产绿色低碳、智能高效的目标。值得一提的是，该成果是工业控制优化软件被国外巨头垄断背景下，中国水泥行业第一个独立自主研发的同类系统。一系列自主核心技术有力支撑了行业科技自立自强。目前，该系统已经在湖北、湖南、云南、西藏、四川等地18家水泥生产线推广应用，系统投运率达95%，覆盖包含了原燃料制备均化、烧成、粉磨、质检、维修等低碳水泥制造全流程关键业务。其中，智能先进控制系统HIAC技术打破了国外垄断的同时价格降低了70%以上。应用工厂原燃料波动降低，水泥质量合格、品质稳定，生产效率稳步提升，取得突出应用成效，熟料烧成工序电耗降低2.93kWh/t，熟料综合煤耗降低4.34kgce/t，熟料产量增加192.1t/d，减少碳排放32.49万吨，创造5000多万元/年的经济效益。据估算，该系统在华新水泥全面推广后将产生5.54亿元/年的巨大经济效益。如若在水泥行业广泛推广，可大幅度降低二氧化碳排放量。

　　去年华新水泥总裁李叶青在2021中国5G＋工业互联网大会论坛环节发表了题为“数字化转型赋能传统行业创新发展”的演讲，分享了华新在5G＋工业互联网领域的前瞻性探索和实践，引起了强烈的反响。演讲中他提到，华新数字化转型的核心思路是以工业智能、商业智能和管理智能为抓手，坚持自主研发，长期高效地推进数字化转型，提升企业竞争力，赋能企业创新发展。

　　“长期＋高效”反映出了华新在创新发展上不骄不躁的节奏。传统工业向数字转型不可能一蹴而就，但也需紧跟潮流，抢抓发展机遇，加快数字化、信息化、5G＋工业互联网等新兴事物的深入融合，不断创新突破，为传统行业、百年企业创新高质量发展注入新活力。

　　为积极响应国家碳达峰、碳中和号召，积极应对气候变化，2021年8月28日华新发布了国内建材行业首份低碳发展白皮书。白皮书中介绍了华新水泥碳排放的历史及现状，阐述了碳减排路线和目标，指出华新将在替代燃料、替代原料、熟料利用系数、燃料效率、低碳熟料开发、能源利用率、绿色矿山、新型能源开发利用、碳捕集利用和封存等领域持续加强技术攻关。实际上，这份白皮书既是对华新过去碳减排工作的梳理总结，也是其在未来实现“双碳”目标的工作指南，更成为了国内水泥行业朝着绿色低碳高质量发展目标前进的模板和案例。

　　近年来，华新针对水泥行业“碳达峰、碳中和”建立了新的技术体系“碳减氮超大规模水泥生产技术及装备的开发与应用”攻关项目。在不断创新研发的过程中，华新意识到，水泥行业想要实现大幅降碳减排工作目标，绿色低碳发展，关键在三。

　　其一，替代燃料问题。目前我国还未在替代燃料加工方面形成完整产业链，替代燃料具有水分高、灰分高、粒型大、热值低、均匀性差、组成复杂等特点，影响水泥窑稳定运行，难以在水泥窑大量使用。为此，华新水泥研发了多平面分区进料双旋三喷腾多梯度耦合混烧的预分解炉新技术，提出了异质RDF－煤粉－生料多平面分区进料模式和优化设计方法，采用了分解炉功能分区设计，解决了非化石燃料在水泥窑分解炉大规模利用难题，烧成系统化石燃料替代率达38.9%。

　　其二，氮氧化物排放问题。传统水泥工业是高消耗、高排放的典型代表，除了占据全国总碳排放量13%的比例，氮氧化物的排放也是困扰水泥工业高质量发展的重大难题。针对此，华新将“降氮”这个大命题细分为多个子课题，其中包含了SCR的催化剂制造、使用和处置问题，SNCR大量氨水使用的成本以及未来逃逸问题，以及如何使用替代燃料，源头减少氮氧化物等问题。通过对全流程、多细节的持续攻关，华新水泥最终实现NO x 的原位消减，解决了现有水泥熟料烧成过程中SNCR/SCR大量氨水使用的成本、处置以及未来逃逸问题。

　　其三，使用替代燃料并非一劳永逸，这个过程中还伴随了一些衍生问题，其中就包含替代燃料产生的高含氯旁路灰处置问题，水泥窑灰成分复杂，直接排放会污染环境，由于水泥产品中氯离子限值的规定，也无法大量用于通用结构水泥的生产。对此，华新利用水泥窑旁路灰和余热蒸汽一体化制备氯化钾盐的技术与装备，结合旁路灰中氯碱分布特点，根据不同盐的溶解度和温度差契合析出原理以及水盐体系相平和规律，开发出旁路放风灰提取高质钾盐系统。整个系统采用全封闭形式，对外只输出氯化钾副产品，无其他二次污染物产生，既解决了协同处置水泥窑大排量Cl的富集处理难题，为大规模替代燃料的使用提供了关键技术支撑，还实现了氯化钾和硫酸钾盐的精准提取和高值生产。

　　通过不断创新研发，不断精进工艺，该项目应用成果技术建成了华新水泥（黄石）有限公司日产1.4万吨级超大规模水泥熟料生产线，配套协同处置生活垃圾3000吨/天，经第三方权威机构检测，垃圾衍生燃料使用量2094吨/日，熟料综合能耗67kg.ce/t， NO x 排放降至249mg/N m3 （未采用SNCR、SCR技术），单位熟料碳排放683.2kg/t.cl，可实现年减碳38.8万吨；华新水泥（赤壁）有限公司、华新水泥（黄石）有限公司和华新水泥（襄阳）有限公司旁路放风灰提取高质钾盐生产线万吨；此外，还首次实现了水泥熟料日产万吨级主机设备完全国产化，研制出全球最大规模预热器系统、熟料冷却机（冷却能力14000吨/天）、单台产水泥联合粉磨系统（400吨/小时）、煤粉制备系统（85吨/小时）；首创了水泥熟料生产与多种替代燃料利用、旁路放风灰提取高质钾盐、余热蒸汽和废渣制备高性能墙材的低碳环保一体化工艺新技术。这一系列突破性的成果与现有工艺技术相比，大幅降低碳排放，为水泥工业低碳发展提供新的技术和方法。

　　“宝物放错地方，就是废物。”华新就是一个善于变废为宝的企业，华新水泥窑协同处置一直走在行业前列，除了替代燃料的高效利用，华新还在一些容易被忽视的领域中推陈出新，将处理起来让人头疼的废渣土变成高效环保的高性能墙材。

　　传统墙材的生产一方面会消耗大量黏土资源，另一方面会消耗大量化石燃料。华新在水泥窑余热蒸汽和工业废渣制备高性能墙材技术板块取得了重大突破，既解决了水泥矿山废渣土资源化环保低碳利用的难题，又大幅提高了余热蒸汽的热利用效率，并有效减少CO2排放。该技术利用余热蒸汽水热成岩反应新技术，大规模利用矿山废渣土等生产出高性能墙材。根据不同类别废渣土性能特点、利用水热成岩原理，采用材料复合固化技术，开发出利用水泥窑余热蒸压养护制备出具有多晶矿物体的高性能墙材技术。在消纳大量矿山废渣土的同时，稳定生产高强度砖和墙材，提高水泥窑余热利用率减少碳排放，折合减少CO2排放40kg/t.Cl，实现了矿山资源全利用。

　　目前，华新水泥（武穴）有限公司余热蒸汽和废渣制备高性能墙材生产线亿块标准砖。年新增销售额3218万元，新增利润641万元。武穴砖厂年CO2排放减排4337吨，废土资源化利用达81万吨，实现了水泥生产用矿山原料的资源化全利用，大幅提高了水泥窑余热蒸汽的热利用效率。

　　此外，该技术推广建成了华新株洲和华新剑川生产线亿块标准砖，不仅实现了变废为宝，还在减少碳排放上作出贡献。

　　习总书记在党的二十大报告中指出，要持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战，加强污染物协同控制，基本消除重污染天气，推动重要江河湖库生态环保治理，基本消除城市黑臭水体，加强土壤污染源头防控，开展新污染物治理，提升环境基础设施建设水平，推进城乡人居环境整治。这些看似与水泥工业关系不大的治理工作，被华新视作传统水泥工业的全新使命——降碳减排、水泥窑协同处置、废弃物转化利用。华新人始终相信，通过不断创新与突破，水泥将从一个污染型传统产业变成一个绿色环保产业。

　　去年，中国建筑材料联合会公布的首批全国建材行业重大科技“揭榜挂帅”项目榜单，华新参与揭榜了新型固碳胶凝材料制备及工业窑炉尾气二氧化碳材料化利用关键技术，并联合湖南大学开展“碳化活性水泥基材料制备及工业窑尾养护水泥混凝土制品关键技术与应用”项目。年底，世界上首条利用水泥窑尾烟气生产混凝土制品的生产线在华新武穴园区投产运作，给“揭榜挂帅”项目来了个“开门红”。今年8月4日中国建筑材料联合会推出的第二批“揭榜挂帅”项目榜单中，华新更是积极揭榜了“六零”示范工厂中零外购电、零化石能源、零一次资源、零碳工厂四个方向的项目，目前几个项目均在按计划稳步推进。百岁华新，在科技突破工作中富有敢于突破自我的勇气，更有着推动水泥行业绿色高质量发展的担当，这很难叫人不心生敬佩。

　　在岁月的年轮里，在时代的浪潮下，华新通过不断的创新，始终保持创新活力，让传统工业实现二次生长，也让百年华新永葆青春。

　　《中国建材》杂志始创于1957年，是由中国建筑材料联合会主管主办的、建材行业唯一国内外公开发行的综合性月刊，中文核心期刊、中国期刊方阵双效期刊，大16开本，彩色精印，每月初出版。