建材行業十大科技突破領軍企業 | 華新水泥：“百年華新”正青春

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　　導 語：為深入貫徹新時代科技強國、人才強國戰略，堅持面向國家重大需求、面向國際建材科技前沿、面向國民經濟主戰場、面向人民生命健康的科技創新方向，圍繞建材行業科技創新方面“突破”和“領軍”兩個關鍵維度，2021年，中國建筑材料聯合會首次發布了建材行業年度“十大科技突破領軍企業”和“十大科技突破領軍人物”。

　　這些年度領軍企業和領軍人物是全行業落實“宜業尚品、造福人類” 建材行業新發展目標的縮影，對突破“卡脖子”瓶頸、推動建材行業綠色低碳、安全高質量發展發揮了重要作用，在全行業和社會上產生了廣泛和積極的影響。

　　為進一步發揮先進的示范帶動作用，講好建材行業中不斷涌現的科技企業和科技人物的創新故事，更好地樹立科技創新典范，推動行業科技創新進步，中國建筑材料聯合會和主管主辦的《中國建材》雜志特同時開設專欄，力求走進企業，走近人物，挖掘先進企業和先進人物背后的生動故事，多角度報道他們的突出成就和重大貢獻。

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　　時光知味，歲月沉香。中國建材工業中的“百年老店”寥寥無幾，能在歲月蹉跎、時代浪潮中永葆青春活力的，華新算得上一家。

　　1907年，華新水泥股份有限公司（以下簡稱“華新水泥”或“華新”）的前身大冶湖北水泥廠創建，是我國近代最早開辦的三家水泥廠之一。新中國成立后，華新水泥生產的五羊牌、堡壘牌水泥享譽全國，為人民大會堂、武漢長江大橋、黃河三門峽水利樞紐、葛洲壩水利樞紐等重點工程提供了可靠保障。如今，百年時光如白駒過隙，華新從一家地方性水泥廠，發展成為在全國10余個省市及海外擁有280余家分子公司，涉足水泥、混凝土、骨料、環保、裝備制造及工程、新型建筑材料等領域全產業鏈一體化發展的全球化建材集團，作為“中國500最具價值品牌”百強的大型企業集團，百年華新，風華正茂。

　　華新永葆青春的秘訣是什么？推動其昂首闊步前進的源動力在哪里？帶著這些問題，共同走進本期的建材行業2021年度十大科技突破領軍企業——華新水泥股份有限公司。

　　緊跟潮流

　　實現水泥工業數字化

　　以信息化、數字化、智能化為標志的第四次工業革命浪潮已在全球掀起，水泥行業推進“兩化融合”是實現“中國制造2025”的主線，也是必由之路。百年華新能夠發展至今，重要的一個原因就是它并不隨波逐流，而是緊跟浪潮，在風云變幻的時代中勇立潮頭。

　　當時，國內大部分水泥企業生產數據自動采集的技術系統未與ERP（企業資源計劃）系統集成，各業務功能模塊單獨運行，未形成端到端的閉環，僅覆蓋了部分水泥業務。水泥企業應用系統來源于不同的供應商、不同的開發平臺，存在信息和數據壁壘，系統交互數據變化復雜，運維難度大，協同效率低，由此出現單個公司小規模應用比較普遍，集團化大規模推廣較少的情況。針對這種現狀，作為擁有幾百家分子公司的水泥集團的華新意識到，開發一款覆蓋業務全流程的水泥制造業數字化運營系統是大勢所趨。

　　然而，想要實現這些絕非朝夕之事——數據獨立封閉，數據遷移至ERP系統困難；購買數據接口成本高，但自主開發接口難度大；國內大部分水泥企業獨立實施營銷、采購、物流、財務等功能模塊系統，各系統間技術差異大，集成難度高；沒有統一的應用開發平臺，造成各應用系統交互困難，大幅增加系統故障點、運維難度及運維成本……這樣的硬性技術難題比比皆是。

　　但華新不僅有勇立潮頭的勇氣，也有與這種勇氣匹配的實力。通過不斷地投入研發，華新根據水泥行業運營特點，由各業務模塊主導并驅動，基于自主開發平臺HAF（企業級一體化應用軟件研發平臺）建立靈活、高度集成和可擴展性的信息系統，與主數據平臺無縫對接，開發出TES、營銷、采購、智能物流、共享服務中心等水泥運營數字化系統。截至2022年6月底，TES（技術信息系統）已在39家水泥工廠實施并上線運行。80%的應用軟件系統基于HAF平臺開發，是僅次于ERP的第二大業務平臺，覆蓋100余家分子公司，行業領先。營銷、采購、物流、共享服務中心系統已分別于2012年、2011年、2011年、2015上線，其中，通過華新營銷數字化平臺水泥及熟料銷量占公司總銷量的比例高達90%以上。2019年“水泥企業運營數字化系統開發與創新”項目榮獲建筑材料科學技術獎科技進步類一等獎。

　　在此基礎上，華新持續創新，不斷精進水泥工業數字化智能化建設。在基本完成了“水泥企業運營數字化系統開發與創新”項目后，結合水泥行業“雙碳”目標，緊扣華新綠色低碳發展的主旋律，研發了系統化的水泥低碳制造數字化智能化應用技術，開發出華新智能聯合儲庫物料處理系統、智能在線質量控制系統、智能先進控制系統、智能設備監測優化系統、智能監控識別系統。這一系列全新的數字化系統解決了水泥低碳制造過程中從原燃料配料、質量管控、生產過程控制、設備監測維護、安全生產中的一系列難題，實現了水泥生產綠色低碳、智能高效的目標。值得一提的是，該成果是工業控制優化軟件被國外巨頭壟斷背景下，中國水泥行業第一個獨立自主研發的同類系統。一系列自主核心技術有力支撐了行業科技自立自強。目前，該系統已經在湖北、湖南、云南、西藏、四川等地18家水泥生產線推廣應用，系統投運率達95%，覆蓋包含了原燃料制備均化、燒成、粉磨、質檢、維修等低碳水泥制造全流程關鍵業務。其中，智能先進控制系統HIAC技術打破了國外壟斷的同時價格降低了70%以上。應用工廠原燃料波動降低，水泥質量合格、品質穩定，生產效率穩步提升，取得突出應用成效，熟料燒成工序電耗降低2.93kWh/t，熟料綜合煤耗降低4.34kgce/t，熟料產量增加192.1t/d，減少碳排放32.49萬噸，創造5000多萬元/年的經濟效益。據估算，該系統在華新水泥全面推廣后將產生5.54億元/年的巨大經濟效益。如若在水泥行業廣泛推廣，可大幅度降低二氧化碳排放量。

　　去年華新水泥總裁李葉青在2021中國5G＋工業互聯網大會論壇環節發表了題為“數字化轉型賦能傳統行業創新發展”的演講，分享了華新在5G＋工業互聯網領域的前瞻性探索和實踐，引起了強烈的反響。演講中他提到，華新數字化轉型的核心思路是以工業智能、商業智能和管理智能為抓手，堅持自主研發，長期高效地推進數字化轉型，提升企業競爭力，賦能企業創新發展。

　　“長期＋高效”反映出了華新在創新發展上不驕不躁的節奏。傳統工業向數字轉型不可能一蹴而就，但也需緊跟潮流，搶抓發展機遇，加快數字化、信息化、5G＋工業互聯網等新興事物的深入融合，不斷創新突破，為傳統行業、百年企業創新高質量發展注入新活力。

　　突破領先

　　水泥“雙碳”發展的先行者

　　為積極響應國家碳達峰、碳中和號召，積極應對氣候變化，2021年8月28日華新發布了國內建材行業首份低碳發展白皮書。白皮書中介紹了華新水泥碳排放的歷史及現狀，闡述了碳減排路線和目標，指出華新將在替代燃料、替代原料、熟料利用系數、燃料效率、低碳熟料開發、能源利用率、綠色礦山、新型能源開發利用、碳捕集利用和封存等領域持續加強技術攻關。實際上，這份白皮書既是對華新過去碳減排工作的梳理總結，也是其在未來實現“雙碳”目標的工作指南，更成為了國內水泥行業朝著綠色低碳高質量發展目標前進的模板和案例。

　　近年來，華新針對水泥行業“碳達峰、碳中和”建立了新的技術體系“碳減氮超大規模水泥生產技術及裝備的開發與應用”攻關項目。在不斷創新研發的過程中，華新意識到，水泥行業想要實現大幅降碳減排工作目標，綠色低碳發展，關鍵在三。

　　其一，替代燃料問題。目前我國還未在替代燃料加工方面形成完整產業鏈，替代燃料具有水分高、灰分高、粒型大、熱值低、均勻性差、組成復雜等特點，影響水泥窯穩定運行，難以在水泥窯大量使用。為此，華新水泥研發了多平面分區進料雙旋三噴騰多梯度耦合混燒的預分解爐新技術，提出了異質RDF－煤粉－生料多平面分區進料模式和優化設計方法，采用了分解爐功能分區設計，解決了非化石燃料在水泥窯分解爐大規模利用難題，燒成系統化石燃料替代率達38.9%。

　　其二，氮氧化物排放問題。傳統水泥工業是高消耗、高排放的典型代表，除了占據全國總碳排放量13%的比例，氮氧化物的排放也是困擾水泥工業高質量發展的重大難題。針對此，華新將“降氮”這個大命題細分為多個子課題，其中包含了SCR的催化劑制造、使用和處置問題，SNCR大量氨水使用的成本以及未來逃逸問題，以及如何使用替代燃料，源頭減少氮氧化物等問題。通過對全流程、多細節的持續攻關，華新水泥最終實現NOx的原位消減，解決了現有水泥熟料燒成過程中SNCR/SCR大量氨水使用的成本、處置以及未來逃逸問題。

　　其三，使用替代燃料并非一勞永逸，這個過程中還伴隨了一些衍生問題，其中就包含替代燃料產生的高含氯旁路灰處置問題，水泥窯灰成分復雜，直接排放會污染環境，由于水泥產品中氯離子限值的規定，也無法大量用于通用結構水泥的生產。對此，華新利用水泥窯旁路灰和余熱蒸汽一體化制備氯化鉀鹽的技術與裝備，結合旁路灰中氯堿分布特點，根據不同鹽的溶解度和溫度差契合析出原理以及水鹽體系相平和規律，開發出旁路放風灰提取高質鉀鹽系統。整個系統采用全封閉形式，對外只輸出氯化鉀副產品，無其他二次污染物產生，既解決了協同處置水泥窯大排量Cl的富集處理難題，為大規模替代燃料的使用提供了關鍵技術支撐，還實現了氯化鉀和硫酸鉀鹽的精準提取和高值生產。

　　通過不斷創新研發，不斷精進工藝，該項目應用成果技術建成了華新水泥（黃石）有限公司日產1.4萬噸級超大規模水泥熟料生產線，配套協同處置生活垃圾3000噸/天，經第三方權威機構檢測，垃圾衍生燃料使用量2094噸/日，熟料綜合能耗67kg.ce/t， NOx排放降至249mg/Nm3（未采用SNCR、SCR技術），單位熟料碳排放683.2kg/t.cl，可實現年減碳38.8萬噸；華新水泥（赤壁）有限公司、華新水泥（黃石）有限公司和華新水泥（襄陽）有限公司旁路放風灰提取高質鉀鹽生產線，年生產鉀鹽2.2萬噸；此外，還首次實現了水泥熟料日產萬噸級主機設備完全國產化，研制出全球最大規模預熱器系統、熟料冷卻機（冷卻能力14000噸/天）、單臺產水泥聯合粉磨系統（400噸/小時）、煤粉制備系統（85噸/小時）；首創了水泥熟料生產與多種替代燃料利用、旁路放風灰提取高質鉀鹽、余熱蒸汽和廢渣制備高性能墻材的低碳環保一體化工藝新技術。這一系列突破性的成果與現有工藝技術相比，大幅降低碳排放，為水泥工業低碳發展提供新的技術和方法。

華新萬噸線和億噸機制砂線全景

　　變廢為寶

　　廢渣土出“新材”

　　“寶物放錯地方，就是廢物。”華新就是一個善于變廢為寶的企業，華新水泥窯協同處置一直走在行業前列，除了替代燃料的高效利用，華新還在一些容易被忽視的領域中推陳出新，將處理起來讓人頭疼的廢渣土變成高效環保的高性能墻材。

　　傳統墻材的生產一方面會消耗大量黏土資源，另一方面會消耗大量化石燃料。華新在水泥窯余熱蒸汽和工業廢渣制備高性能墻材技術板塊取得了重大突破，既解決了水泥礦山廢渣土資源化環保低碳利用的難題，又大幅提高了余熱蒸汽的熱利用效率，并有效減少CO2排放。該技術利用余熱蒸汽水熱成巖反應新技術，大規模利用礦山廢渣土等生產出高性能墻材。根據不同類別廢渣土性能特點、利用水熱成巖原理，采用材料復合固化技術，開發出利用水泥窯余熱蒸壓養護制備出具有多晶礦物體的高性能墻材技術。在消納大量礦山廢渣土的同時，穩定生產高強度磚和墻材，提高水泥窯余熱利用率減少碳排放，折合減少CO2排放40kg/t.Cl，實現了礦山資源全利用。

　　目前，華新水泥（武穴）有限公司余熱蒸汽和廢渣制備高性能墻材生產線，年生產2.4億塊標準磚。年新增銷售額3218萬元，新增利潤641萬元。武穴磚廠年CO2排放減排4337噸，廢土資源化利用達81萬噸，實現了水泥生產用礦山原料的資源化全利用，大幅提高了水泥窯余熱蒸汽的熱利用效率。此外，該技術推廣建成了華新株洲和華新劍川生產線，實現年產1.8億塊標準磚，不僅實現了變廢為寶，還在減少碳排放上作出貢獻。

　　風華正茂

　　科技創新葆青春

　　習近平總書記在黨的二十大報告中指出，要持續深入打好藍天、碧水、凈土保衛戰，加強污染物協同控制，基本消除重污染天氣，推動重要江河湖庫生態環保治理，基本消除城市黑臭水體，加強土壤污染源頭防控，開展新污染物治理，提升環境基礎設施建設水平，推進城鄉人居環境整治。這些看似與水泥工業關系不大的治理工作，被華新視作傳統水泥工業的全新使命——降碳減排、水泥窯協同處置、廢棄物轉化利用。華新人始終相信，通過不斷創新與突破，水泥將從一個污染型傳統產業變成一個綠色環保產業。

　　去年，中國建筑材料聯合會公布的首批全國建材行業重大科技“揭榜掛帥”項目榜單，華新參與揭榜了新型固碳膠凝材料制備及工業窯爐尾氣二氧化碳材料化利用關鍵技術，并聯合湖南大學開展“碳化活性水泥基材料制備及工業窯尾養護水泥混凝土制品關鍵技術與應用”項目。年底，世界上首條利用水泥窯尾煙氣生產混凝土制品的生產線在華新武穴園區投產運作，給“揭榜掛帥”項目來了個“開門紅”。今年8月4日中國建筑材料聯合會推出的第二批“揭榜掛帥”項目榜單中，華新更是積極揭榜了“六零”示范工廠中零外購電、零化石能源、零一次資源、零碳工廠四個方向的項目，目前幾個項目均在按計劃穩步推進。百歲華新，在科技突破工作中富有敢于突破自我的勇氣，更有著推動水泥行業綠色高質量發展的擔當，這很難叫人不心生敬佩。

　　在歲月的年輪里，在時代的浪潮下，華新通過不斷的創新，始終保持創新活力，讓傳統工業實現二次生長，也讓百年華新永葆青春。