科创中国

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水泥厂所生产的水泥产品，由于生产工艺决定了水泥粉的出厂温度高达120℃左右，然而随着散装水泥的销售不断增加，已经满足不了用户的即产即用模式，严重制约了水泥企业的发展。究其根本原因是散装水泥是由于水泥温度过高，与混凝土外加剂在搅拌中适应性能不良，混凝时会发生“假凝”、“快凝”等不良现象，严重影响了混凝土工程质量。同时，由于高温的水泥粉的热能不易回收，间接增加了二氧化碳的排放量，不符节能减碳的发展需求。该科技成果成功攻关了由于密相流体水泥粉其流动性能非常差，容易形成堆积、“中心流”、“撘拱”、流动不畅、温度场不均匀而造成水泥粉极其难冷却、板结、磨损、堵塞的等重大“卡脖子”问题，实现高温水泥粉热量的高效回收及水泥温度从120℃至70℃左右的工艺需求。满足水泥厂企业的即产即用的生产要求，降低了设备的投资成，适应紧凑的安装空间以及安全、稳定的运行性能，实现节能低碳的发展要求。 实现指标： （1）实现散装水泥粉的冷却温降达到从 Δ50℃ 左右； （2）实现散装水泥粉冷却处理量为 200t/h 左右； （3）每年减少CO2排放量达到 3838 吨/年；

针对散装水泥粉冷却的“卡脖子”问题，本科技成果采用新材料提质增效低碳系统，其关键技术采用三维变空间纯逆流三维管传热元件作为该系统的的高效传热元件，其技术原理为：三维管具有优异的螺旋曲面内外表面，不仅把粉体与壁面碰撞流接触模式转化为摩擦流接触模式，而且把粉流体扩散融合形成三维变空间变流道的流场特点，提高了物料粉体的流动连续性，解决了物料粉体在流道易产生卡料、堵料以及对换热元件产生磨损等重大关键技术问题。且促进了水泥粉流体的温度场、速度场的趋于均匀化，强化了粉体流以导热传热为主要传热方式的效率，进而提高换热元件的换热系数，解决了粉流体流动不连续，不均匀造成换热管束换热效率偏低，流道容易堵塞或对换热元件形成板结，换热元件磨损等重大“卡脖子”技术问题，并采用全自动流量控制、微流量检漏在线监控及应急反应、管束微振动干扰技术等辅助技术，实现了小端差换热，大大降低了换热器的重量、空间体积。

中国科学院广州能源研究所成立于1978年， 2001年成为中国科学院知识创新工程试点单位之一。2015年进入中科院清洁能源特色研究所培育阶段，2017年参与筹建中科院清洁能源创新研究院。定位于新能源、节能环保及相关战略研究等领域的应用基础与关键技术、方法研发，围绕国家战略需求提供能源转化及能量高效回收装备研发及成果推广应用。 中国科学院广州能源研究是国家能源重点实验室、和广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室的依托单位，建有国家可再生能源综合技术国际研发中心、是国家能源产业技术创新战略联盟理事长单位。在科技创新三个重大突破和五个重点培育方向都已高质量完成，取得多项重大产出，获得国家技术发明二等奖1项，中国专利优秀奖1项，广东省科技进步特等奖1项、一等奖6项，省专利金奖3项，其他省部级科技奖9项。 中国学院广州能源研究所节能环保集成技术中心在新能源、节能环保及能源转化及能量高效回收装备研科发及成果推广应用取得了大量的科学成果，积累了丰富的经验。基于联合实验室双方合作开展新材料水泥提质增效低碳及能量回收的节能装备系列产品关键技术的研发和创新升级的产业化发展。

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