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建材行业十大科技突破领军人物:李叶青 让水泥工业“焕新颜”

2022-12-121364次

(中国建材杂志)水泥工业诞生至今已有近200年,中国第一家水泥厂建成至今也已有百余年,在这短暂而漫长的两个世纪里,这种“柔软”而“坚固”的灰色材料铺设出了一条条笔直宽敞的道路,浇筑出一座座连通天堑的桥梁,构建出一座座高楼林立、车水马龙的城市,描绘出现代文明的雏形,同时也凝结了无数代建设者、水泥人的青春和汗水。

今年是beat365在线体育股份有限公司(以下简称“beat365在线体育”或“beat365体育”)总裁李叶青进入水泥行业的第38年。38年来,李叶青一直致力于水泥制造技术升级、装备大规模现代化、复合燃料系统技术开发、数字化&智能制造以及工程应用的管理创新,潜心于水泥减排和减碳机理的研究,被公认是我国水泥产业技术进步及产业化的领军人物。

近几年来,beat365体育以突出表现得到了业内的关注和认可,李叶青也毫无悬念地获评建材行业2021年度“十大科技突破领军人物”和2021年度建材行业十大新闻人物。近日,本刊对李叶青进行了专访。

开启水泥行业节能减碳新模式

2021年8月28日,beat365体育发布了中国水泥行业首份《低碳发展白皮书》,为响应国家碳达峰碳中和号召,确定了公司的低碳发展目标:到2030年,beat365在线体育单位产品产值的二氧化碳排放量将比2005年下降70%以上,替代燃料能源占一次能源消费比重将达到40%以上;到2060年,最终实现净零排放。

“中国水泥工业的碳排放占了全世界水泥工业碳排放的一半以上,且占了中国碳排放总量的13%,这是一个非常大的数字。所以,中国水泥碳排放其实是一个在世界范围内都备受瞩目的事情。”李叶青说道,“碳排放是水泥工业核心问题,这关乎着我们未来发展和生存。”

李叶青认为,随着全国水泥产量的不断下降,到2060年,中国水泥工业实现碳中和的目标不会有太大问题,但压力在于整个减排过程。近年来,beat365体育积极通过替代燃料、替代原料、降低熟料系数以及水泥/墙材等一体化项目的联产,水泥“分别粉磨”在下游低碳混凝土中的应用技术、数字化控制与管理等方式进行降碳,实现建材全生命周期的低碳化和节能降耗。去年年底,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beat365体育武穴园区投产运作,该生产线生产的砖平均抗压强度达到15MPa以上,完全满足国家相关标准的要求,且砖的强度会随龄期持续升高,每块砖可以吸收0.2~0.3公斤二氧化碳。

“以年产1亿块蒸养砖生产线为例,每年便可利用吸收固化二氧化碳2.6万吨。对比我国一年几千亿块标准砖的消费量,将来这一领域的固碳潜力巨大。”李叶青介绍:“目前,困扰水泥工业发展的最大问题还是产能过剩,水泥毫无疑问地面临着一个减量的过程,如果我们将碳减排与市场、经济结合,形成一个市场化的、有机的、可持续的减碳和降碳循环,这将会对水泥工业碳减排提供强大助力。”

2021年11月,中国人民银行设立碳减排支持工具,引导金融机构加大绿色低碳信贷支持力度。碳减排支持工具主要支持清洁能源、节能环保、碳减排技术等重点领域的发展。beat365体育黄石公司迅速成立碳减排贷款工作小组,确定以节能环保领域中的余热余压利用作为碳减排贷款申请的关键点。4个月后,beat365体育黄石成功申请4000万元碳减排优惠贷款,这也标志着水泥行业首笔碳减排贷款正式落地完成。这是beat365体育积极利用国家碳减排支持工具政策、降低融资成本、促进公司绿色发展的缩影。

在李叶青看来,目前国家围绕“双碳”高质量发展目标还在陆续推出新政,水泥行业作为实现“双碳”目标的重点行业,应该更加密切关注相关政策,让技术和商业相结合,用好政策工具,探索出一条全新的节能减排新模式。他还建议,应该加快将水泥行业纳入全国碳市场交易的步伐,这对水泥行业的碳减排和供给调整都将起到非常积极的作用。

打造“尚品”的新水泥产品

随着“十四五”不断推进,我国进入了全新的高质量发展阶段,面对新机遇、新挑战,水泥工业仍然有很多亟待解决的问题。李叶青认为,“十四五”是中国工业大转型时期,同时也是中国水泥工业在经历漫长世纪发展后的一次全新蜕变。

“目前,中国水泥工业已经完成了跨越式的发展,未来40年,我国预计还会消耗300多亿吨水泥,在解决了产能过剩的问题后,水泥作为传统建筑材料,想要实现长远发展,必须在产品性能和用途性能两个方面做出改变和提升。”李叶青强调。

在水泥产量减量生产的必然趋势下,通过不断优化工艺,减少能耗,降低成本,生产更少的更优质的水泥产品应当成为全行业的共识。李叶青针对水泥用途性能上的改变作了着重解释:“未来,水泥的概念将不再是我们所说的那种‘傻大笨粗’用来浇地坪的材料,我们还有很多可以运用的空间,举个例子,国家现在正在积极发展新能源,其实这个过程给水泥基材料提供了大展拳脚的空间。如海上风力发电的浮筒需要采用水泥基材料来建造,这是因为其拥有优异的抗腐蚀性能。再比如说,陆上风力发电的风塔通常采用超高性能混凝土来浇灌,高强混凝土水泥基塔能比钢结构基塔多出三分之一的高度,塔越高,收集风能的效率也就越高。但这些只是水泥基材料运用中很小的一个点,光就能源采集来讲,风电、核能、水电都离不开水泥材料,想要高质量发展,水泥工业就必须提升和探索更多更新的用途性能,让传统材料产生更高的价值。所以我们认为,水泥材料在未来有着广阔的应用前景。”

2021年6月28日,首次主体工程全面使用低热水泥的金沙江白鹤滩水电站首批机组正式投产发电。作为该工程的低热水泥主供商,beat365在线体育累计供应低热水泥178万吨,占该工程建设低热水泥总使用量的60%以上。

2021年12月3日,国家重点工程“中老铁路”全线通车。自2016年4月起,beat365体育累计为这条交通线提供优质低碱水泥125余万吨,参与了西双版纳车站、橄榄坝特大桥、中老友谊隧道等一系列重点标志性工程建设。

这恰好印证了中国建筑材料联合会提出的“宜业尚品、造福人类”这一理念,也是未来水泥工业发展的一个重要方向。李叶青认为,中国的水泥工业已经过了以量取胜的阶段,下一阶段,如何提升产品性能、如何提升产品使用性能才是其永续发展的重要路径。

在环保的同时生产水泥

在李叶青的推动下,beat365在线体育逐步由传统水泥企业向资源节约型、环境友好型、可持续发展的现代化大型水泥集团进行战略转型。

beat365体育的每个新建项目从立项起就充分考虑生态环保,环保投入占总投资的10%以上,beat365在线体育也将先进的技术用于工业环保建设上。颠覆了从前水泥行业“先破坏再保护”的传统,将“生产水泥的同时做环保”变成了“做环保的同时生产水泥”。

“除了产品质量和节能降碳方面的提升,水泥工业还需要承担起一个重要的工作——水泥窑协同处置。”李叶青谈到,“这项工作非常关键,不仅可以实现替代燃料降碳,还可以帮助社会消纳和处理大量的废弃物,切实捍卫绿水青山,让水泥厂成为城市标配,让‘无废城市’不再是纸上谈兵。”

目前,beat365体育一共有37家环保工厂在处置生活垃圾,每年处置能力是616万吨,运行的24条水泥窑协同处置生产线中,热替代率最高的可以达到40%,每公斤熟料传统燃料热耗可以实现低于500大卡。其中,beat365体育于去年投产的一条日产12000吨熟料的生产线共处置了3000吨生活垃圾所产生的衍生替代燃料,热替代率达到39.8%,氮氧化物减排也达到了70%,吨熟料的二氧化碳排放降低至720公斤,吨熟料综合能耗67公斤标煤,而国家水泥工业的先进水平为100公斤标煤。

去年12月31日,工业和信息化部节能与综合利用司公示了重点用能行业能效“领跑者”企业名单,beat365体育信阳公司、株洲公司排名第一和第二,在水泥行业继续领跑,此外,beat365体育还有阳新、昭通、日喀则、武穴、西藏5家工厂入选,数量位居行业第一。未来,beat365体育还会通过处理工业危废等替代燃料来进一步提升燃料替代率。

“目前,很多地方在卫生城市评比评优时,没有把水泥窑处置生产垃圾的方式列入评分当中,这对水泥窑协同处置生活垃圾技术的推广和使用来说是一个非常不好的限制条件。”李叶青说,“因此,我认为应该将工业窑炉协同处置固废(包含水泥窑协同)技术纳入垃圾分类工作评估办法的资源化利用率计算公式中,并将这项技术纳入各地垃圾无害化率考核及卫生城市评价的鼓励项目中,这样做可以促进水泥企业加大对生活垃圾等替代燃料的使用,同时也将消纳城乡一般固废作为水泥企业的标配,让水泥企业摇身一变成为环保企业,成为城市的标配,实现绿色低碳发展。”

用科技创新实现“六零”

作为beat365体育科学技术的带头人,李叶青主持创建了beat365在线体育股份有限公司技术中心,并亲任中心主任。在他的领导下,beat365体育坚持“创新驱动发展,引领行业前沿”的理念,将“科技创新”摆在企业发展最核心的位置。通过科技创新和工程应用推进战略转型,beat365体育建立了一整套完善的技术创新体系,形成了良好的创新文化,培养了大批创新人才,同时也拥有了一大批丰厚的创新成果。

2021年,beat365体育坚定落实“传统工业+数字化创新”战略,坚持自主研发、自主掌控,构建全业务数字化生态,成果丰硕:beat365体育首个ADL系统(先进物流发货系统)无卡业务在武穴公司成功上线,智能巡检系统在禄劝工业园成功投入运行,首家智能工厂禄劝智能工厂交付运行,数管中心平台系统全面建成投运,流向管控项目在东部区域全面推广。beat365体育“工业互联网平台+新模式试点示范项目”入选工信部2020年工业互联网试点示范项目名单,beat365体育技术管理(武汉)有限公司获得高新技术企业认定,荣获“2021年度企业数字化创新案例”;黄石公司荣获“黄石市智能化改造示范企业”;beat365体育工业智能系统获3项专利6项著作权。

在中国建筑材料联合会发布的第一批、第二批“揭榜挂帅”项目榜单中,beat365体育参与了多个项目。前文所提到的水泥窑烟气二氧化碳吸碳制砖自动化生产线成为beat365体育参与“揭榜挂帅”科技攻关所取得的首个工业化进展成果。据李叶青介绍,第二批揭榜挂帅项目中,beat365体育共参与揭榜了4个项目,值得关注的是,第二批“揭榜挂帅”项目中有一系列围绕“六零”示范工厂主题的科研项目。

而围绕“六零”示范工厂——零外购电、零化石能源、零一次资源、零碳排放、零废弃物排放、零员工,李叶青则认为,水泥工业实现“六零”,其中的着力点和关键点首先还是零化石能源、零一次资源和零废弃物排放。

“当前,对于水泥企业来说,最重要的碳减排方式应该是降低熟料生产环节的化石燃料碳排放。”李叶青分析。

熟料生产过程所消耗的化石燃料及碳酸盐分解产生的二氧化碳排放占单位水泥碳排放量的90%以上,电力部分的碳排放只占不到10%。而在熟料生产过程中,化石燃料的排放占34.9%~36%,碳酸盐的分解排放占61%~63.2%,购入电力的碳排放只占1.9%~2.4%。因此,对普通硅酸盐水泥而言,在还不能有效解决碳酸盐分解的碳排放问题的情况下,重点要解决的是化石燃料的排放问题。降低化石燃料的碳排放目前最重要的方式就是使用替代燃料。相比国外,我国水泥行业目前的热替代率非常低,仅有2%,今年,beat365在线体育的目标是热替代率达到15%,到2025年突破30%。

同时,李叶青认为,“六零”概念中,零废弃物排放是应该首先实现的,beat365体育旗下部分工厂已实现这一目标。大力发展替代原燃料,持续降低熟料系数、提升水泥中混合材掺比,开发低碳熟料产品,开发碳中和混凝土,进一步提高能效水平,开展富氧燃烧项目试点热联产降碳、林业碳汇等CCER项目开发……“这些是beat365在线体育未来五年要做的碳减排方面的工作。”李叶青说,“‘六零’工厂是一个非常好的概念,我们正在朝着这个目标而努力。”

让旧业焕新生

9月16日,建材行业节能减排“解剖麻雀”课题验收会在北京召开,李叶青作为课题验收水泥组组长主持水泥分论坛的会议。会议上,他带领一众行业专家共同审议了典型水泥企业节能降碳技术改造综合解决方案案例,并为参会水泥企业积极提出专业意见和技术指导,对《水泥行业碳减排技术指南》的最终形成提供了有力的实践支撑。

近年来,作为水泥行业的知名专家学者,以及中国建筑材料联合会专家委员会执行主任,李叶青一直在积极与行业同仁交流分享前沿技术和发展经验,而由他一步步打造出的beat365在线体育也成为水泥企业高质量发展的样本。“未来,专家委的主要工作是围绕国家需要,以及水泥工业转型发展升级的需要,给水泥企业提供一些专业技术方面的帮助和支持,共同推动水泥行业高质量发展。”李叶青告诉记者。

2021年4月,李叶青经中国科协评审后推荐,成为中国工程院2021年院士增选有效候选人,同年6月,李叶青通过中国工程院院士增选第一轮评审,进入第二轮。这是对他从业近40年在水泥工业领域不断钻研创新的鼓励,也是对beat365体育近年来高速发展的肯定。而李叶青也将继续带领着beat365体育,带领着中国水泥工业探索更多前沿领域,让水泥这个传统建材产品在新时代高质量发展新征程中焕发新生。

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