水泥工业CO2过程捕集技术研究进展

王俊杰，刘 晶，颜碧兰，汪 澜

（中国建筑材料科学研究总院 绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024）

水泥是世界范围内社会基础设施建设的主要建筑材料，但是生产水泥的同时会产生大量CO2排放。据统计，生产1t水泥会排放0.6～0.7t CO2。2015年全球水泥产量约46亿t，CO2排放量可达到32.2亿t，占全球CO2总排放量的5%。

水泥生产过程CO2排放主要来源于碳酸盐矿物分解、燃料燃烧产生的直接排放及电力消耗产生的间接排放。国际能源署（IEA）和水泥可持续发展倡议组织（CSI）合作开发的《2050水泥技术路线图》重点强调了包括碳捕集与碳封存（CCS）在内的四种碳减排途径，并指出CCS是目前水泥行业减少CO2排放最可行的新技术，预计在2050年可减少CO2排放量56%。联合国工业发展组织（UNIDO）和国际能源署（IEA）出版的《2050技术路线图CCS技术在工业中的应用》提出，2050年水泥行业将利用CCS技术捕集5亿tCO2。

CCS技术包括CO2的捕集、运输、封存等过程。由于水泥行业捕集的CO2在运输、封存及利用等方面与火电、化工等行业基本相同，本文着重介绍水泥生产CO2过程捕集技术的研究进展。水泥生产过程CO2主要来源于原料分解和窑尾、窑头燃料燃烧，如果使用氧气代替进入窑炉的全部空气，即全氧燃烧技术（Full Oxy-fuel）；如果仅捕集原料分解和窑尾燃料燃烧产生的CO2，即分解炉全氧燃烧技术（Partial Oxy-fuel）；如果仅捕集原料分解产生的CO2，即直接分离反应技术（Direct Separation Reactor，DSR）。下面分别就全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术和直接分离反应技术进行讨论。

1 全氧燃烧技术

全氧燃烧技术指用纯氧气代替空气进行助燃，从而使排放烟气中CO2含量达90%以上。有研究研讨了全氧燃烧技术在玻璃、火电等行业的应用，但水泥窑全氧燃烧在生产布置、反应条件上与玻璃、火电炉窑有较大差异，为此，欧洲水泥研究院（ECRA）、哥伦比亚大学等针对水泥窑全氧燃烧技术开展了系统的研究，设计了全氧燃烧技术在水泥厂的布置方式，阐明了全氧燃烧对水泥煅烧的影响规律，并规划了水泥窑全氧燃烧的工业化试验。

1.1 全氧燃烧技术布置方式

全氧燃烧过程包含纯氧气的制备、烟气的循环、CO2的净化等工艺过程，要求对现有窑炉工艺进行改造。F.Zeman基于系统的理论研究成果，提出了“The Reduced Emission Oxygen（REO）Kiln”，即水泥窑全氧燃烧技术，及其工艺流程见图1。与传统水泥窑相比，增加了氧气制备系统和燃料预处置系统。

图1 REO窑的布置方式图

与REO窑相比，ECRA的方案在尽量减少对原有装备改造的基础上，详细规划了全氧燃烧工艺布置方式见图2。该方式在保证原有水泥回转窑、预热器、分解炉不进行大的改造前提下，增加了烟气循环系统（即部分含CO2的烟气经过换热后循环进入冷却机）、气体间换热系统、压缩单元、空气分离单元（ASU）、CO2净化单元（CPU）。此外，将原有的冷却机改造为两段式，一段鼓入O2/CO2的混合气体，另一段鼓入正常空气，在保证窑炉内为O2/CO2气氛的同时减少了O2需要量。

图2 ECRA设计的全氧燃烧布置方式图

在ECRA的全氧燃烧布置的基础上，KHD Humboldt Wedagp考虑了出冷却机、预热器废气中可利用的热量，在原料磨回路上增加了一个换热装置以强化原料的干燥效果；Fives FCB提出取消冷却机的分段，而是将出冷却机的含有CO2的废气进行热交换，并再次循环进入冷却机，供熟料冷却。

1.2 全氧燃烧对水泥煅烧的影响

全氧燃烧与传统燃烧方式的主要区别在于窑炉内由O2/N2气氛变为O2/CO2气氛，因此N2和CO2性质的差异决定了全氧燃烧对水泥煅烧的影响。N2、CO2部分性质差异见表1。以下，进一步讨论全氧燃烧对生料分解、熟料煅烧、熟料冷却的影响。

表1 N2和CO2部分性质的差异

（1）生料分解。

生料分解主要是指碳酸盐矿物的分解反应，其为非均相的强吸热反应，反应速率受到温度、CO2分压等影响。由于全氧燃烧、分解炉全氧燃烧将显著增加碳酸盐矿物颗粒周围CO2的分压，从而阻碍分解反应的进行。

F.Zeman指出由于烟气中CO2分压增大，为了达到相同分解率，需要提高烟气温度约100℃，同时增加了末级预热器内氧化钙的碳化几率，为此将增加约6%的能源消耗，即200kJ/kg熟料。ECRA通过实验研究了不同温度、CO2压力下生料和纯碳酸钙的分解反应，表明当CO2压力＞0.9bar时反应平衡温度提高了80℃，与生料相比纯碳酸钙分解反应对CO2压力更为敏感，同时生料组分的差异也会对分解反应造成影响，经过计算预测能源消耗将增加约90kJ/kg熟料。D.A.Granados建立了包括碳酸钙分解反应在内的回转窑一维数学模型，当CO2压力处于0.01倍平衡压力与平衡压力范围内，反应速率见式（1）所示。

式中，ks为遵循阿伦尼乌斯方程的动力学常数，Peq为分解反应的平衡压力，见式（2）所示。

计算结果表明，烟气中CO2体积分数越高，分解反应速率越慢；当CO2体积分数较低时，碳酸钙能够全部分解，而当CO2体积分数达到72%时，在相同的停留时间内碳酸钙无法全部分解。

ECRA对1条5 600t/d生产线分解炉进行了三维计算流动动力学（CFD）模拟，与传统燃烧方式下分解炉出口温度914℃相比，全氧燃烧分解炉出口温度增加到930℃，但是生料分解率由93%降低到91%。同时，对实验室用500t/d小型分解炉的模拟表明，全氧燃烧时分解炉出口温度增加了13℃，而分解率降低了6%。

有研究在水泥窑炉上开展了分解炉全氧燃烧技术的应用试验。结果表明当分解炉CO2体积分数为66%时，分解炉温度增加60℃～70℃才能使生料达到较高的分解率（＞92%）。

以上研究均表明由于全氧燃烧时CO2浓度增加，将阻碍生料分解反应，为了保证生料分解率不降低，需增加反应温度，而温度的增加对分解炉耐火材料的使用及燃烧过程都会有不同程度的影响。

（2）熟料煅烧。

全氧燃烧对熟料煅烧的影响主要体现在燃料燃烧特性、辐射换热量、烟气流量等方面。与燃煤电厂锅炉等不同，水泥回转窑内还发生熟料煅烧等矿物反应，因而需要考虑由于全氧燃烧温度、气氛等变化对熟料烧成反应的影响。

当助燃空气中O2浓度不变，仅将空气中N2用CO2替代，由于CO2具有较高的比热容，将会延缓燃料着火；并发生布氏反应（C+CO2→CO），使得接近燃烧器区域CO含量增加1倍以上，气体体积的增大使得火焰变长，强烈的吸热反应使得火焰温度降低数百度。因此，为了达到与传统燃烧相同的火焰温度和形状，需要对现有燃烧器进行改造，或者增大助燃空气中的O2含量，以满足熟料煅烧要求。

ECRA的研究在保持入回转窑氧气总量不变的情况下，通过增加燃烧器一次风中氧气浓度至75%，并将燃烧器旋流角度从10°调整到40°，使得全氧燃烧气体和物料温度与常规燃烧基本一致。

更多研究集中在对烟气循环量的调整上。D.A.Granados建立了完整的水泥回转窑煅烧三维模型，包括湍流模型、非预混燃烧模型、颗粒运动模型等，对8组不同水平的烟气循环量（FGR，Recirculation Rate of Flue Gases）下回转窑内流场、温度场等开展数值模拟；其中，FGR从30%逐步增加到85%时，对应的氧气浓度从66%降低到23%；即在保证过剩空气系数不变的基础上，CO2作为补充气体。结果表明，FGR越小，燃烧速度越快，火焰最高温度越高；当FGR增加到77%时，全氧燃烧火焰温度仍较空气助燃高。火焰长度随FGR的减小而变短，这是由于低FGR时烟气流量较小，窑内流速较低；当FGR增加到70%时，火焰长度仍较常规燃烧短30%。A.Berrío也采用CFD对不同FGR时回转窑内温度和火焰长度进行模拟，表明当FGR在60%到68%时，全氧燃烧能获得与常规燃烧相近的温度和火焰长度。以上研究结果均表明，FGR可以作为控制燃烧的重要参数，但同时也要考虑FGR对烟气流量的影响，因为悬浮煅烧要求烟气流量不能低于某一限值。为此，IEAGHG指出FGR应该位于52%～56%。与此同时，循环的废气中因含有水分、SO2等，为了避免加重设备的腐蚀、窑炉的结皮堵塞，建议可增加烟气冷凝装置。

回转窑内传热主要受辐射换热的影响。全氧燃烧时辐射率更高的三原子气体CO2和H2O浓度较常规燃烧时显著增加，因此诸多学者认为烟气辐射率将显著增强。K.Andersson在褐煤燃烧的100kW实验回转窑上比较了全氧燃烧与常规燃烧烟气辐射率的差异，表明当FGR较大时，即使全氧燃烧温度略有降低，但烟气辐射率显著增强。D.A.Granados对回转窑CFD模拟表明当控制全氧燃烧进口氧气浓度（23%）与常规燃烧氧气浓度（21%）基本一致时，全氧燃烧烟气辐射率更高，对料床的能量贡献是常规燃烧的2.5倍。但是，考虑回转窑实际运行时烟气中粉尘含量较高，烟气辐射率计算公式见式（3）所示。由于粉尘辐射率通常设定为0.9，气体辐射率在0.2以下，这削弱了CO2浓度对烟气辐射率的影响。

式中，εeff为含粉尘烟气的有效辐射率，εsolid、εgas分别为粉尘和气体的辐射率，δsolid为烟气中粉尘的体积分数。

因此，ECRA的研究指出虽然全氧燃烧时水泥回转窑内CO2浓度较高，但受到进入烟气中粉尘含量的影响，全氧燃烧对烟气吸收率、辐射率的影响很小，可以忽略。

回转窑内熟料煅烧主要指铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙（C4AF）、硅酸二钙（C2S）、硅酸三钙（C3S）等矿物形成等。由于反应中没有CO2参与，因此F.Zeman认为CO2气氛的变化不会对熟料煅烧造成影响。ECRA通过实验研究了在相同煅烧制度下正常气氛、100%CO2、75% CO2和25%O2、70%CO2和30%O2等四组气氛对熟料煅烧的影响，表明全氧燃烧时熟料中C3A含量有增加趋势；钾与CO2发生碳化反应，而不是和硫酸盐反应生成钾石膏。但是，总体来讲气氛对熟料煅烧的影响可以忽略不计。

以上研究均表明全氧燃烧时，可以通过FGR控制和燃烧器调整等措施维持回转窑内火焰形状和温度不发生较大改变，保证熟料的正常煅烧。但是，不同研究得到的FGR取值范围有所差异，且大部分没有量化含粉尘烟气辐射率对熟料煅烧的影响。

（3）熟料冷却。

熟料冷却指用常温空气与高温熟料进行热交换，对熟料进行快速冷却，以保证熟料质量，并加热空气对燃料燃烧进行助燃。由于CO2热容较N2高，预计冷却效率将会提升，但考虑CO2的导热系数较小，可能会阻碍换热过程。ECRA通过数学模型模拟了全氧燃烧对熟料冷却的影响，表明随着CO2浓度的增大，熟料冷效率从常规时的73%最大可增加到86%，这是由于CO2浓度越高意味着达到相同换热效果时烟气量越小，同时热损失也越低。但是，出冷却机的熟料温度只能被冷却到250℃，因此，建议增加冷却机的级数。

F.Zeman建议将全氧燃烧的冷却机分为两级，第一级为含CO2循环烟气与熟料的换热，换热后的烟气为燃料燃烧提供助燃；第二级为常规空气与熟料的换热，换热后的空气将排放或进行余热利用。冷却机分级的关键在于两级之间的密封，如果第二级空气渗入第一级，将会降低烟气中CO2的浓度；而第一级CO2漏入第二级也会降低CO2的捕集率。ECRA研究评估了三种不同的冷却机分级方法，前两种方法的示意图见图3，第三种方法与图3（b）相似，只是将图中的中置辊破替换为料幕。

图3 ECRA提出的冷却机分级方法

图3（a）指用双层隔热罩对冷却机内部进行分离，Stage1为含有CO2的循环烟气与补充的纯氧，Stage2为普通空气，两者之间为曝气区。图3（b）指用辊式破碎机将两个阶段进行分离，Stage1和Stage2气体组分与图3（a）相同。隔热罩分离技术需要保证密封效果，防治篦床与隔热罩、隔热罩与冷却机耐火材料间漏气；中置辊破技术密封效果较隔热罩技术要好，但需要防治辊式破碎机在高温下的失效。

应该指出，关于熟料冷却方面的研究相对较少，且缺少相关实验和小规模试验的验证。同时，无论采用何种技术，都需要加强对冷却机和熟料煅烧过程的控制，如稳定窑头罩压力、料床厚度，减少窑皮的掉落，保证熟料粒度均匀等。

1.3 全氧燃烧技术应用进展

目前，水泥行业尚未有全氧燃烧技术投运的案例。但是在诸多研究机构中，以ECRA开展的研究最为深入、系统，并且正在筹划和推进示范工程。ECRA从2007年开始进行关于水泥行业CCS的系统研究，分为六个阶段，前三个阶段系统研究了全氧燃烧技术在水泥企业的布置方式、对熟料煅烧的影响规律、对燃烧器和冷却机的优化需求、对熟料质量和耐火材料的影响等，第四个阶段对全氧燃烧技术实际应用中工厂设计、设备尺寸、投资成本等进行了详细的论述。关于示范工程的建立，ECRA目前考察了2个通过改造可实现全氧燃烧的水泥企业，对供氧方式、捕集后CO2处理等进行了分析，对技术的适应性、风险、投资成本等进行了评估，其中工厂 A需要投资6 250万欧元、工厂 B需要投资4 200万欧元。由于投资成本巨大，项目需要更多的资金支持。到目前为止，尚未确定示范地点。

2 分解炉全氧燃烧技术

分解炉全氧燃烧技术旨在分解炉内形成O2/CO2气氛。由于分解炉内碳酸盐分解产生的CO2占CO2直接排放量近60%，且分解炉喷入的燃料量占总燃料量60%以上，因此分解炉内产生的CO2所占比例近84%。考虑分解炉全氧燃烧时回转窑、冷却机等操作与常规操作相同，因此分解炉全氧燃烧技术被IEA认为是成本效益最好、风险最小的改造技术。分解炉全氧燃烧技术对水泥煅烧的影响主要体现在生料分解方面，这与全氧燃烧技术相同，在此不再赘述。

2.1 分解炉全氧燃烧技术布置方式

与全氧燃烧技术相同，分解炉全氧燃烧也涉及到纯氧的制备、烟气的循环、CO2的净化等，但循环的烟气不进入冷却机和回转窑，而是直接进入分解炉。分解炉全氧燃烧技术的布置方式主要有以下两种形式。

图4中，炉列全氧燃烧-窑列常规燃烧的布置方式由IEA提出，针对双系列预热器，一系列为常规燃烧的窑列，即回转窑内产生的烟气通过该系列预热器，一系列为全氧燃烧的炉列，即分解炉内为全氧燃烧，燃烧产生的烟气通过该系列预热器，最后收集全氧燃烧炉列产生的高浓度CO2气体。图5所示窑尾全氧燃烧-回转窑常规燃烧的布置方式由ECRA提出，针对单系列预热器，将回转窑常规燃烧产生的烟气单独排出，用于加热循环废气、烘干原料等，分解炉和预热器内全部为O2/CO2气氛，最后收集预热器产生的高浓度CO2气体。由于目前国内以双系列预热器为主，在此详细阐述图4所示的分解炉全氧燃烧技术。

图4 炉列全氧燃烧-窑列常规燃烧的布置方式图

图5 窑尾全氧燃烧-回转窑常规燃烧的布置方式图

常规的双系列预热器中两个系列的预热器几何尺寸完全一致，生产操作中追求双系列喂料均等、烟气量相同、温度平衡。然而，在采用炉列全氧燃烧-窑列常规燃烧的方式后，双系列烟气量、烟气性质将产生显著差异，突出表现在以下几方面：窑列烟气量变小，在预热器尺寸不变的情况下，必然要增大通风量保证悬浮预热效果，通风量的增大将会降低二次风温度，进而使回转窑温度降低，因此需要增加回转窑燃料喂料量。通过调整烟气循环率，可以在不改变炉列预热器尺寸的前提下，保证预热器入口风速，此时烟气比热容较高，因此生料在炉列的分配比例将加大。ECRA研究建立了炉列全氧燃烧-窑列常规燃烧的过程模型，表明通过优化预热器尺寸，使二次风体积为0.232Nm3/kgcl，烟气循环率为0.35，入炉列生料量为58%时，系统效率最高。此时，可捕集CO2总量70%，达到0.607t/tcl。如果不对预热器进行优化，不仅窑内熟料煅烧变差，CO2捕集量也只有总量的65%。

与炉列全氧燃烧-窑列常规燃烧的方式相比，窑尾全氧燃烧-回转窑常规燃烧由于将回转窑烟气用于与循环烟气的换热，而不是直接加热生料，因此其热效率较低。

2.2 分解炉全氧燃烧技术应用进展

与全氧燃烧技术相比，分解炉全氧燃烧技术改造难度较小，目前已实现了小规模的应用试验。国际上开展了水泥分解炉全氧燃烧技术的试验研究，目的是证明技术可行性、评估技术效率、测算技术成本等。研究所采用的工业炉窑拥有4级预热器、分解炉等，生料喂料量为2～3t/h，气体停留时间为3s；由于没有回转窑，采用热烟气发生装置分别模拟回转窑内烟气和三次风。为了开展分解炉全氧燃烧技术试验，对工厂进行了改造，主要包括：增加了连接预热器出口和分解炉入口的循环管道；增加了热交换装置，保证入分解炉烟气的温度；使用氧气封存罐车来供给氧气；增加相关阀门和密封设施等。分解炉全氧燃烧试验布置方式见图6。

图6 分解炉全氧燃烧技术试验布置示意图

在保证生料喂料量2.1t/h的前提下，基于燃料种类、燃烧气氛的差异，共进行了7组试验。试验结果表明：通过对系统控制，完全可以保证分解炉全氧燃烧技术运行的稳定性；当增加分解炉出口温度60℃～70℃时，生料分解率＞92%；通过调整料、风、煤位置可以避免了分解炉内局部高温及结皮现象；由于漏风等影响，分解炉出口CO2体积浓度低于66%（干烟气）；分解炉全氧燃烧技术获得的热生料质量与常规燃烧没有区别等。

此外，研究还对1条3 500t/d的水泥生产线除进行了分解炉全氧燃烧技术改造投资与运行成本的测算，主要改造包括增加了4级预热器、90MWth的分解炉、烟气循环系统、20MWth的加热炉及氧气产量为720t/d的空气分离系统（ASU）、液化CO2产量为73.4tph的深冷净化单元（CPU）、液化CO2的封存设备、为ASU和CPU供电的30MWA供电所等。数据表明捕集单位CO2的投资和运行成本为62€/tCO2，通过技术优化可降低到50€/tCO2。

3 直接分离反应技术

直接分离反应技术（DSR）是指将分解炉内碳酸盐分解和燃料燃烧过程分离，从而获得碳酸盐分解产生的CO2气体。该技术由Calix公司提出，并在氧化镁生产中得到工业化应用。由于烟气中SO2、NOx等大气污染物大部分是由于燃料燃烧产生的，因此DSR产生的CO2气体纯度较高，不需要在压缩前对CO2进行净化处理。

3.1 DSR技术布置方式

DSR技术将携带生料的蒸汽从上往下通过一个特殊的钢反应管，在钢反应管外发生燃料燃烧，燃烧产生的热量通过钢反应管对生料进行间接加热，产生分解反应；通过轴向换向分离技术（RAS）将气体与分解后的粉料分离，气体经处理后CO2浓度很高，粉料则进入回转窑煅烧。为了尽可能降低能源消耗，在主反应管旁边设置预热管加热生料，热生料经过分离进入主反应管。DSR技术的布置方式见图7。

图7 DSR技术的布置方式示意图

DSR技术是对现有分解炉煅烧技术的变革，突出表现在燃烧烟气与生料的间接换热、生料在蒸汽环境下发生分解反应等。因此，需要开展烟气与生料换热情况、生料分解反应动力学等的深入研究。DSR技术在氧化镁行业的应用表明，由于颗粒温度逐步、均匀受热等，得到氧化镁产品比表面积是常规煅烧产品的10倍，反应活性更高。因此，需要对DSR技术生料分解产品的性能进行研究。DSR技术的核心设备为钢反应管，确定钢反应管在高温（～1 000℃）下的承受特性及生料中碱、氯等对其的耐腐蚀特性也是研究的重点。此外，还需要确定DSR技术在整个水泥生产中的布置方式、能源消耗水平、对生产的影响等。

3.2 DSR技术应用进展

2012年，DSR技术在氧化镁行业得到规模化示范应用（5t/hr），证实DSR技术的可行性。随后，Calix公司瞄准了水泥和石灰行业，于2016年1月联合部分水泥生产企业和高等院校，开展针对水泥和石灰行业的LEILAC计划（Low Emissions Intensity Lime and Cement），LEILAC计划得到欧盟Horizon 2020的资助，以期在5年时间内完成DSR技术在水泥和石灰行业的长期示范，证实技术的可行性。目前已完成了前段工程设计阶段（pre-FEED）。技术布置方式见图8。

图8 LEILAC项目流程示意图

与氧 化镁行业相比，DSR技术在水泥行业的应用面临以下难题：煅烧温度更高，菱镁矿的分解温度约750℃，而水泥生料中石灰石的分解温度在900℃以上，这对物料停留时间、细度等有新的要求，并对钢反应管的耐热性、腐蚀等提出挑战；关于煅烧水平和产量，LEILAC计划项目提出了95%煅烧分解率和10t/h生料喂料量的目标，这必须对DSR技术下碳酸钙分解动力学和热传导有全面的认识。此外，在对DSR技术进行设计时必须考虑未来放大的需求。

表2 水泥行业CO2过程捕集技术主要指标的对比与分析

在完成pre-FEED阶段后，LEILAC项目进入FEED阶段，计划于近期完成对项目投资和运行成本的评估；随后开展详细的设计和示范工程建设阶段，并于2019年早期完成；到2020年底将完成示范工程的运行、测试及路线图制定等。

4 技术对比与分析

全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术和直接分离技术是国际水泥行业正在开展的主要的CO2过程捕集技术。围绕CO2捕集范围、烟气中CO2浓度、技术关键点、技术难点、投资与运行成本等指标，对三项技术进行对比、分析见表2。

5 我国水泥工业CO2过程捕集技术进展

我国水泥工业围绕CO2过程捕集技术开展了初步研究。中国建筑材料科学研究总院较早开展了水泥窑炉富氧燃烧研究，建立了两个示范工程，通过长期运行表明通过富氧燃烧可以降低窑炉能耗，增加水泥窑产量，并在一定程度上增加窑尾CO2浓度；进一步，中国建筑材料科学研究总院设立了院前沿探索项目“O2/CO2燃烧技术用于水泥回转窑机理研究”，对不同O2/CO2气氛下煤粉燃烧情况进行了理论研究，对水泥回转窑内速度场、温度场、气体浓度分布进行了模拟分析，表明与空气助燃相比，O2/CO2气氛下反应活化能增大，但随着O2浓度增加，活化能降低；在保持入回转窑O2总量不变的情况下，可以通过调整O2和CO2比例，对回转窑内火焰温度和长度进行控制。除此，国内部分单位也开展了水泥窑炉内富氧燃烧技术的工业化试验，表明富氧燃烧技术可以增强燃烧效率，提高燃烧温度，具有较好的节能减排效果。

与国外相比，国内水泥工业富氧燃烧技术研究仍以O2/N2气氛为主，集中在提高O2浓度对水泥窑炉内燃料燃烧、NOx释放、熟料煅烧影响规律等方面，缺少对CO2过程捕集的考虑；以应用研究为主，理论研究不够系统和深入，并且缺少对全氧燃烧等CO2过程捕集技术的系统性研究，如CO2过程捕集技术的布置方式、对生产影响规律、示范应用等。

当前，国际水泥工业正在广泛开展CO2过程捕集技术，并取得了大量理论成果，投运了数条小规模的示范工程，在技术设计、生产优化、装备制造、工程建设等方面积累了丰富的经验，形成了一系列的知识产权。我国水泥产量占全球50%以上，由此产生了巨大的CO2排放量。水泥工业CO2过程捕集及后期的利用、封存技术是控制CO2排放量的重要措施。因此，尽早布局我国水泥工业CO2过程捕集利用及封存产业，强化技术的理论、实验研究及应用示范，对于控制我国CO2排放总量，落实温室气体减排目标具有重要的意义。