2020年5月20日習近平主席在75屆聯合國大會一般性辯論會上提出：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，CO₂排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取在2060年前實現碳中和。（即所謂“雙碳目標”和“3060目標”。）

這是我國在“巴黎協定”中堅持“共同而有區別”的原則的基礎上，積極主動提出的完成碳達峰碳中和的時間表，體現了我國作為世界最大發展中國家和世界第二大經濟體是一個負責任的大國形象，做出了建立世界命運共同體的大國擔當。

水泥行業是國民經濟重要的基礎原材料行業，是國家的基本建設、國防建設、城鄉居民住房建設、基礎設施建設等方面的重要建筑材料。

我國自1985年起就成為世界第一水泥生產和消費大國。進入新世紀，隨著國民經濟與社會的發展，水泥產量也隨之增長，到2014年達到24.9億噸的高峰值，隨后在國家控制總量，調節結構和國民經濟進入新常態的歷史新的高質量發展階段，水泥產量也逐步降低。2020年我國水泥產量23.8億噸，占全球水泥產量的60%以上。

與此同時，水泥行業也是各個工業門類中的CO₂排放大戶。由于我國水泥產量占到全球水泥產量的近60%，這就導致我國水泥行業碳排放量巨大。據介紹，2019年全球二氧化碳排放量達347.1億噸，其中中國碳排放總量達98.3億噸，其中建材行業排放量約占全國排放量的16%。水泥行業碳排放占建材行業的80%以上，也就是說水泥行業碳排放量占全國碳排放量的12%。有資料顯示，水泥工業在全球工業排放中占12%，在全球人為CO₂排放中占7%左右。可見水泥工業在重化工業中確實是CO₂排放的大戶。因而，對于如何促進水泥工業的碳減排、碳達峰、碳中和將成為實現我國提出的“雙碳目標”的重要工作。

與其他重化工行業碳排放不同，在于目前生產水泥產品的過程中，除了與其他重化工行業一樣，通過燃燒化石類燃料（煤炭、重油、天然氣等）排放CO₂氣體（稱之為直接排放）和消耗電能（稱之間接排放）外，還因為生產水泥過程中，使用碳酸鹽類原料（碳酸鈣、碳酸鎂等原材料：如石灰石、白堊土等）在高溫下分解過程排放CO₂氣體和生成CaO、MgO等物質。

由此，我們可以得出水泥產品的碳排放由三個部分組成。

燃燒直接排放：目前，我國生產水泥熟料主要燃料仍然以煤炭為主。由于每種煤的C含量均不相同，因此若通過檢測煤的C含量進行計算，則非常麻煩。為此，IPCC（政府間氣候變化專門委員會）提出采用排放因子的計算方法。其中，2006年提出的燃料煤碳排放因子為 94.6 kgCO₂/GJ，折算下來就是：燃燒1kg標煤CO₂排放量為2.77 kgCO₂。如果不追求準確，保守計算可以用每Kg標準煤燃燒排放3KgCO₂。

以當前平均先進水平，當噸熟料標煤耗為105 kg時，因化石燃料燃燒產生的CO₂排放量為：105 kg/t熟料× 2.77 kgCO₂/kg標煤= 291kgCO₂/t熟料。也可近似用300KgCO₂/t熟料來計算。

用電間接排放：電力消耗屬于間接排放的范疇。與化石燃料碳排放類似，在計算電力消耗產生的CO₂排放量時，也是采用電力碳排放因子的計算方法。

不過，由于不同時間、不同省區的電力碳排放因子各不相同，這主要是因為不同時間、地區的電力來源、燃煤發電效率等各不相同，造成其CO₂排放因子也不相同。與火電相比，水力發電、核電等清潔能源的發電的CO₂排放因子顯然會更低。

為了計算簡便，我們選擇0.68 kgCO₂/kWh作為電力CO₂排放因子。按照當前平均先進水平，單位熟料電耗為60 kWh/tcl，則其CO₂排放量為40.8 kgCO₂/t熟料。為了計算方便也可按40KgCO₂/t熟料考慮。

原料分解排放：由于生產原料配料不同，生產的水泥熟料的標號和成分也不同。以單位熟料計，熟料中CaO含量也不相同。為說明問題，以CaO含量為65%計，MgO含量從1%-4%不等，平均取2%。碳酸鹽分解產生的CO₂排放量為：

650 g/1kgcl / 56 g/mol × 44 g/mol + 20 g/1kgcl / 40 g/mol × 44 g/mol = 533 g/kgcl = 533KgCO₂/t熟料

為了計算方便，可按原料分解排放為540KgCO₂/t熟料。

由此，我們可以得出生產一噸水泥熟料的CO₂的排放量為300KgCO₂/t熟料+40KgCO₂/t熟料+540KgCO₂/t熟料=880KgCO₂/t熟料

由此，可以得出燃料燃燒直接排放CO₂占34.1%，用電間接排放占4.5%，原料分解排放占61.4%。

至于按每噸水泥計算CO₂的排放量，由于不同水泥品種和不同水泥標號所摻入的混合材的數量和種類也不同。因此，每噸水泥的CO₂排放量是各不相同的。由水泥熟料加入緩凝劑（石膏）和各類不同數量和種類的混合材生產不同品種和標號的水泥產品，在生產過程主要的消耗電能也不相同。

有資料顯示:我國32.5水泥CO₂排放量為520KgCO₂/t.c; 42.5水泥為624KgCO₂/t.c; 52.5水泥為744KgCO₂/t.c 。因為現今我國32.5水泥的占比較高，大致為總產量的55%左右，因此熟料系數CF也較低為0.65左右。因此，可以得出我國每噸水泥CO₂排放量大致為580KgCO₂/t.c。（32.5、42.5、52.5三種標號水泥用量比例按55、35、10考慮）

在分析了生產水泥過程碳排放的各種主要因素，我們據此可以提出今后水泥工業減排的路徑和措施。

2021年2月中國建材聯合會向全行業發出《推進建材行業碳達峰碳中和行動倡議書》，并在《倡議書》中明確水泥行業要在2023年前全面實現碳達峰。據前面分析，我國水泥產量在2014年水泥產量已達到高峰（24.9億噸）之后，逐年波動式下降。從我國經濟發展原動力的調整和變革的發展趨勢看，今后，我國水泥年產量不會高于24.9億噸的產量。因此，水泥行業到2023年達到碳達峰應當是可以實現的。問題是，到2023年我們將以怎樣的CO₂排放總量確定碳達峰。筆者認為應當繼續加大水泥行業節能減排的工作力度，以一個盡可能低的CO₂排放量達到碳達峰，為今后碳中和創造較好的條件。

為此，我們應當進一步采取有效措施，加大水泥生產的節能減排工作。

主要措施有：

降低水泥熟料熱耗。對標同類型水泥熟料生產線的國內、國際先進熱耗指標，改進和優化工藝設備和優化控制運行操作軟件，引入人工智能專家系統。

熟料熱耗除了為生成水泥熟料所必須的理論熱能外，其余熱能消耗：1.熟料從篦冷機排除時帶走的熱能；2.從篦冷機經收塵器排出的廢氣中的熱能；3.窯尾1級預熱器排除的廢氣中的熱能；4.從整個燒成系統各個設備散發的熱能；

第2和3項的熱能，目前國內水泥企業絕大部分均已采用水泥窯純余熱發電設施，及時轉化為電能加以回收和利用。取得了良好的經濟效益和社會效益。今后要進一步優化余熱發電的熱力循環系統，提高發電效率。第3項的熱能的一部分，目前絕大部分水泥生產線還用于生料粉磨的烘干熱能，使這部分熱能得到充分利用。第1項熱能的減少，需要采用回收熱能更高熱效率的篦冷機設備和優化操作。如：將輥式破碎機放在篦冷機中段，優化篦冷機各段風機的風壓風量控制等，降低水泥熟料從篦冷機排除時的溫度與廢氣溫度，加大進入分解爐的三次風溫和進入回轉窯頭的二次風溫的措施，提高熱能有效利用，降低熱耗。第4項熱能的減少，需要加強回轉窯窯頭和窯尾密封裝置的性能，減少漏風；改進整個燒成系統每個設備的隔熱材料和方式，積極探索采用微晶玻璃等新型隔熱保溫材料作為預熱器、分解爐、大型風管、窯尾斜坡、篦冷機外殼的隔熱材料。從而提高隔熱和耐沖擊、耐磨的性能，達到減少熱損耗和提高系統運轉周期。

目前水泥熟料生產主要以化石燃料為主，為了降低CO₂排放，要積極探索新的燃料替代，如氫氣作燃料。

目前，水泥熟料煅燒煤炭，空氣作為助燃氣體。應開發富氧做為煤炭的燃燒劑，減少氣體流量。從而減低生產水泥熟料的熱耗和風機的電耗。

有關媒體報道，關于大幅度提高利用工業廢棄物和生活垃圾制成的替代燃料（RDF）,降低生產水泥熟料時的CO₂排放量，可能還需要進一步商榷。

但提高生產水泥熟料時的化石燃料的熱量替代率（TSR）,對于節約資源，提高廢棄物資源利用率，改善環境，具有顯著的環境效益和社會效益。對于水泥企業也會有良好的經濟效益。值得大力推廣此項技術。

降低水泥產品電耗。與降低水泥產品熱耗一樣，應當對標國內、國際同規模、同品種的水泥生產線的先進指標，改進工藝設備和運轉操作水平，進一步降低水泥產品的電耗。

水泥產品的電耗主要發生在原料粉磨、水泥成品粉磨、煤粉制備。大約占水泥產品電耗的70%左右。為此，要突出重點，進一步采取有效措施減低這三種粉磨的電耗。一是采用先進的料層擠壓粉磨裝置，如：具有烘干功能輥式磨、輥壓機、用于水泥熟料粉磨的輥式磨。二是采用高效選粉設備。三是優化粉磨工藝流程和優化操作控制軟件。四是采用性能先進的各類收塵設施。五是對于系統中各種設備（輥式磨、輥壓機、球磨機）殼體、風管和下料管的耐磨、耐沖擊的內襯，采用更加耐久效果更好的材料如：微晶玻璃等，以提高系統的運轉率，減少系統停車和啟動次數，降低水泥產品的電耗。

預分解水泥生產系統中使用了大量的風機和泵類產品。為了調節流體的壓力和流量，配備了許多調節閥門。為了降低電耗，應當為這些風機配備變頻電機和軟啟動裝置，以減低系統電耗和啟動時對供電系統的沖擊。

水泥產品生產過程中，將配置大量的物料運輸設備。為了節約電耗，我們應當盡可能采用機械輸送裝置替代耗費電能的空氣輸送裝置。

至于系統的電氣系統的設計、裝置的配備和優化系統運行降低電耗的措施，專業性較強，在此不再詳述。但，這部分的工作絕不可忽視。

降低原料分解排放。如前所述，不同水泥品種和標號，CO₂排放量是不同的。

我們應當積極推廣應用熟料含量較低的水泥品種，少用高標號水泥，降低水泥的熟料系數CF值。從而降低熟料熱耗，減少CO₂燃料燃燒排放和原料分解排放。眾所周知，水泥僅僅是一個工業半成品，其最終作為混凝土的成分加入混凝土，才能在建筑物和構筑物發揮其功能。因此，我們要從提高混凝土的性能的角度，來分析采用何種水泥品種和標號。我們不能簡單地認為水泥高標號就是高質量的唯一性能指標。

我們可以通過混合材的深加工和當前混凝土產業的技術研發成果，特別是各種性能的混凝土外加劑的研發，使得混凝土的性能對于各種氣候環境、施工條件和混凝土性能要求都有了顯著的改善和提高，完全可以實現上述的水泥產品的CO₂的減排目標。

為了減少水泥生產中的CO₂排放，應當研發并推廣各種低碳含量的膠凝材料。如：鐵鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、低碳高貝利特水泥、低碳Aether水泥、堿激發地礦膠凝材料，等等。

采取綜合措施減少水泥消費量。

首先，做好城鄉建設發展規劃。讓規劃具有嚴肅的法律權威，一張蘭圖，一代接一代干到底，避免規劃隨意更改，造成城鄉現有建筑物的“大拆大建”；

努力提高建筑物構筑物的使用壽命。從其全壽命周期考慮提高質量的措施，如：設計工作采用BIM系統，施工采用裝配式建筑施工方法，加強建筑物和構筑物運行的維護和保養，壽命終結時的建筑廢棄物的回收和再利用等等。這些措施將相應地得到減少水泥的消費量的效果，取得良好的經濟效益和環境效益。

適度推進鋼結構建筑體系，在工業和民用建筑領域的應用。充分發揮鋼結構在施工進度快、適應的建筑物類型多，建筑物壽命終止時，鋼結構便于回收再利用等優點。

關于水泥行業碳中和的策略與技術路線。筆者認為目前最重要的任務仍是水泥產品的CO₂減排。只有把水泥產品的CO₂的排放進一步降低，才能為水泥行業的碳中和創造有力的條件。

積極研發先進實用具有推廣應用的碳捕集利用CCS/U技術。因為它所承擔水泥產品CO₂減排任務是要占到水泥產品CO₂減排任務較大比重（目前約占50%左右，待到單位水泥產品CO₂排放量進一步減少，可使其所占比重降為25%——20%左右）。我國在這方面起步較晚，但也取得了實質性進展，已有實際在水泥工業中的應用的范例。目前從水泥生產過程中捕集的CO₂氣體的用途大致有三種:其一，通過凈化、壓縮和化工處理成為工業級和食品級CO₂產品；其二，通過凈化和化工處理，作為水質酸堿度調節劑，使水質達到螺旋藻的養殖的要求，養殖用途廣泛的螺旋藻。以螺旋藻為原料進一步發展保健品產業和食品工業；目前也在積極探索利用捕集的CO₂氣體改變水質，養殖其他類型的藻類，作為后備的能源的研究試驗。其三，就是將水泥生產過程的排放的CO₂氣體經過處置后，在適當的地質結構的條件下進行地下封存。

未來水泥行業的碳中和工作僅僅依靠水泥行業本身的工作還是不夠的，必須與其它行業聯手如：化工行業、林業等）共同努力才能通過CCS/U技術和增加森林碳匯，完成水泥行業的碳中和任務。

實現水泥行業的“雙碳目標”，任務艱巨、時間緊迫，需要加強頂層設計，認真制定路線圖和時間表，做好降低CO₂排放的各項基礎性工作，充分發揮運用政府“有形的手”和市場“無形的手”的手的作用，以時不我待的精神，腳踏實地落實水泥行業的降低CO₂排放的各項措施，積極研發先進適用的碳捕集和利用技術，增加森林碳匯的能力。只有綜合改變國家和行業發展理念，以新發展理念為指導、創造新發展格局、繼續擴大改革開放，廣泛開展國際合作，主動承擔碳達峰碳中和的行業責任，為我國“雙碳目標”的實現，做出水泥行業應有的貢獻！