水泥，別名“洋灰”，距今已有200余年歷史。1824年英國人約瑟夫·阿斯譜丁首次發明了硅酸鹽水泥，并取得了水泥的專利權，命名為波特蘭水泥，這在水泥史上擁有劃時代意義。“千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。”這是我國明代文學家于謙對石灰的稱贊，而石灰正是水泥的主要原料。
當水泥在西方大行其道時，我們還在使用木頭、磚坯和石頭建造建筑，雖然質量和美觀一流，但不是造價昂貴，就是防水防火性能差。1889年，水泥傳入中國，人們驚喜地發現這種像面粉一樣軟綿綿的“土”真能用來蓋房子，于是給它取了一個小名—“洋灰”。洋火、洋油、洋灰、洋布、洋釘、洋堿、洋匣子…當初這些“洋”是中國落后的見證，而如今中國已經是世界上最大的水泥生產國。水泥的橫空出世，徹底改變了人類建筑歷史，水泥、砂、石子、鋼筋，哥兒四個組成硬邦邦的“鋼筋混凝土”戰隊，橫掃現代化社會，如今的大小城市已是鋼筋水泥的森林，水泥改變了人類的進程和地球的面貌。
然而，與“洋灰”這么洋氣的名字相比，水泥本身生產過程卻實在與洋氣不沾邊。水泥粗放的生產模式一直受到大家詬病，在全球變暖、“雙碳”新形勢下尤為突出。石灰石（CaCO3）是生產波特蘭水泥的一種關鍵成分，但為此需要從地球上提取巖石，將其粉碎，然后與其他材料一起在極高的溫度下烘烤。CaCO3變成了有用的CaO和沒用的CO2，這個過程本身就產生了水泥生產中三分之二以上的碳排放。如果不這么做，這些二氧化碳原本會被安全地鎖住數億年，但隨著越來越多的石灰石被挖出并烘烤成水泥生產的原料，它們反而大量地進入了大氣。研究表明，生產水泥可產生大量二氧化碳廢氣，多達全球二氧化碳排放總量的8%，這還是個低估數值。曾有人說，如果將水泥生產行業當作一個國家，它將是繼中美之后的第三大碳排放國。那么，在新形勢下如何使水泥再度洋氣起來？秘訣就在于低碳二字。
變革性水泥熟料生產工藝。回轉窯是水泥熟料生產的主要設備，實現低碳水泥生產，就需要變革水泥熟料生產工藝。如果說未來誰最可能替代回轉窯，那自然首推流態化水泥熟料煅燒。在流態化煅燒條件下，傳熱傳質效率高，可實現幾秒內將物料快速升溫至1400℃左右，是理想的水泥熟料生產裝備。與回轉窯相比，流態化條件下煅燒水泥熟料可實現煤耗降低20%以上，二氧化碳減排25%以上（若采用生物質等替代燃料，效果將更加明顯），氮氧化物排放降低40%以上，是下一代新型低碳水泥窯爐技術。
上世紀50年代以來，美國、日本、中國、俄羅斯、印度等國家都相繼對不帶回轉窯的沸騰燒成工藝進行了研究。由于當時的科技水平所限，采用沸騰爐（流化床）煅燒水泥熟料時，在高溫（1300-1400℃）有液相存在的條件下維持正常的流態化操作難度非常大，在20世紀90年代之前均未取得完全的成功，更達不到工業化的要求。
中科院工程熱物理研究所水泥窯爐研發團隊基于流態化燒成原理，并結合實驗室在循環流化床方面40余年的研究基礎，在中國科學院戰略性先導專項的支持下，在現有新型干法水泥生產工藝基礎上，創新性地提出了低碳水泥預煅燒-燒成工藝，實現水泥熟料生產過程中的生料分解、硅酸二鈣煅燒、硅酸三鈣燒成分區域進行，在節能和二氧化碳減排等方面的諸多優勢，目前已經完成機理、小試研究，正在開展10t/d中試技術開發。
在雙碳背景下，水泥行業碳減排勢在必行、大有可為，在國家的大力支持下，大家八仙過海、各顯神通，相信在不久的將來會有一批低碳水泥、零碳水泥新技術實現突破性進展，并得以推廣應用。
文章轉自：中國水泥網
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