低碳儼然已經成為水泥行業的一種“新時尚”，它旨在倡導一種低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，減少有害氣體排放，發展綠色經濟。水泥行業是能源、礦石資源耗大的資源密集型產業，同時又受到資源不足、環境污染的嚴重制約。而實施結構調整、完成產業升級，走新型工業化道路，實現水泥工業低碳發展將是水泥行業的必由之路！

  9月25日，在寧波舉行的“2014第二屆中國水泥發展論壇”上，中國建筑材料科學研究總院高級工程師房晶瑞就水泥工業低碳發展的問題進行了分析解讀。

  眾所周知，所謂“低碳”的核心的就是減少CO₂的排放，發展綠色經濟。除了煤電和鋼鐵行業之外，生產、使用過程中二氧化碳排放量最大的就屬水泥行業。可以看到，水泥工業的低碳發展是當務之急！

  從1979年首屆世界氣候會議開始關注碳排放，到2009年哥本哈根聯合國氣候變化會議“低碳經濟”一詞被提上日程，“低碳”環保開始路人皆知。

  國內在國際背景之下也漸漸開始關注低碳經濟，從1994年3月發布了《中國21世紀議程》——中國21世紀人口、環境與發展的白皮書以后，相繼在2004年10月國家氣候變化對策協調機構發布了《中華人民共和國氣候變化初始國家信息通報》，公開了國家溫室氣體清單；2010年發布了《中國應對氣候變化國家方案（2014-2020年）》——明確了到2010年中國應對氣候變化的具體目標、基本原則、重點領域及其政策措施；相繼我國控制溫室氣體排放行動目標確定——到2020年我國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃；2012年更是公布《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》——到2015年全國單位國內生產總值二氧化碳排放比2010年下降17%，綜合運用多種控制措施，如加快調整產業結構、推進節能降耗、發展低碳能源、增加碳匯等；加強溫室氣體排放核算工作。

  而到今年9月，國務院正式批復《關于國家應對氣候變化規劃（2014—2020年）》，通過《規劃》實施，要求到2020年，實現單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%、非化石能源占一次能源消費的比重達到15%左右、森林面積和蓄積量分別比2005年增加4000萬公頃和13億立方米的目標，低碳試點示范取得顯著進展，適應氣候變化能力大幅提升，能力建設取得重要成果，國際交流合作廣泛開展。

  煤炭是建材工業的主要能源品種，占建材工業能源消耗總量的80%，其次是電力，電力消耗占建材工業能源消耗總量的12%。水泥、平板玻璃、建筑陶瓷、衛生陶瓷是建材工業中的主要能耗產品，能源消耗占建材工業總能耗的70%以上，是推進建材工業節能的重要環節。

  可以看見，在這些背景之下，水泥工業也迎來了革命性改變。國務院發布了 《“十二五”節能減排綜合性工作方案》，提出快水泥工業的科技進步，推動水泥工業綠色、低碳發展，促進水泥工業大幅度節能減排，是水泥工業發展面臨的緊迫任務，也是實現經濟社會發展和生態文明建設的主要內容。工信部發布《關于水泥工業節能減排的指導意見》，指出到“十二五”末，全國水泥生產平均可比熟料綜合能耗小于114kg標準煤/t，水泥綜合能耗小于93kg標準煤/t。水泥顆粒物排放在2009年基礎上降低50%，氮氧化物在2009年基礎上降低25%，二氧化碳排放強度進一步下降。

  一、水泥工業碳排放現狀

  水泥工業是國民經濟的支柱產業，是用量最大的基礎建設材料，隨著我國社會經濟快速發展，基本建設投入不斷加大，2013年水泥總產量達到24.18億噸；產量連續29年世界第一；全國新型水泥干生產線更有1700多條，年均增長3%~4%。然而，在漂亮數據的背后我們不能忽略了水泥工業也是高能耗高排放行業，它的CO₂排放量占全國總量的9~10%；能源消耗總量約為1.9億噸標準煤，占全國能源消耗總量的5.8%左右；更是產生了NO_x、粉塵、SO₂等污染物。

  2012年全國水泥熟料生產線1000t/d以下規模的有41條；1000~2000t/d規模的有309條；2000~4000t/d規模的有681條；4000t/d以上規模的有606條，全國總計水泥熟料1637條。在2013年，新增熟料生產線72條，4000t/d以上規模的49條，2000~4000t/d規模的23條，新增熟料產能9430萬噸。設計熟料產能達到17億噸。

  世界水泥產量圖1

  世界水泥產量圖2

  從水泥產量來看，2001年歐盟的水泥產量近2.2億噸，而由于金融危機的影響，其在2011年降到約2.0億噸，人均水泥消費量約400kg。

  歐盟作為世界水泥行業技術最為先進的地區之一，它擁有世界六強水泥企業中的五強（2005年），分別為法國Lafarge集團、瑞士Holcim公司、德國Heidelberg集團、意大利Italcementi公司和BuzziUnicim公司。歐盟擁有先進的技術工藝、完整的裝置設備、充足的資金等優勢，再輔以它嚴格標準，使得歐盟各國的水泥技術均處于先進水平，如部分歐洲國家水泥行業平均替代燃料率可達50%，甚至部分水泥企業全年替代燃料率達80%；世界上先進的技術一般都來源于歐洲。

  美國水泥行業技術水平較其經濟和科技水平較為落后，但其采取積極措施來降低水泥行業CO₂排放量。從2010年開始美國環保署強制水泥廠將其排放狀況及時報告給美國政府，其CO₂減排目標是降低噸水泥的CO₂排放量，包括使用能源效率更高的工藝技術、非碳酸鹽原料部分替代原料中的氧化鈣、使用火山灰等部分替代波特蘭水泥、開發可以替代水泥的新品種等。

  印度是僅次于中國的第二大水泥制造國，2009年印度水泥產能2.1億噸（中國21億噸），企業513家（中國5103家），新型干法占97%（中國70%）。關于能耗水平，印度水泥工業在企業、設備供應商、咨詢部門等的共同努力下，達到了世界先進水平。2005年，印度噸水泥（OPC）綜合電耗達到了82kWh/t，熟料燒成熱耗3022kJ/kg。印度工業聯合會已將印度水泥發展定位在了世界級水準，并制定了力爭電耗降至56~62kWh/t，熟料熱耗2717kJ/kg的未來發展目標。

  俄羅斯的水泥行業卻處于全球相對最差的水平：俄羅斯1990年有234條濕法生產線、29條干法生產線；1998年有191條濕法生產線、25條干法生產線；2007年有190條濕法生產線、25條干法生產線；2010年俄羅斯水泥生產能力為7600萬噸，其中工藝濕法窯占83%，產能利用率僅為66%。而俄羅斯的水泥產量早在1990年時，就達到9000萬噸，但是歷經1990年的政治風波后，俄羅斯水泥工業年產量僅2600萬噸左右，大量的水泥廠倒閉，而且其企業存在著生產效率偏低、規模偏小、能耗偏高的特點，已遠遠落后于世界發達國家的水泥行業。[Page]

  二、CO_²排放量計算

  水泥生產中，CO₂的排放有直接排放和間接排放兩種。直接排放主要是指碳酸鹽的分解（CaCO₃→ CaO + CO₂）和燃料的燃燒的方式；間接排放則是指電力消耗。

  通過每生產1噸水泥熟料產生的會產生的CO₂排放我們可以知道水泥生產中CO₂的排放的主次地位。每生產1噸水泥熟料直接CO₂排放0.853噸，其中0.320噸是由于燃料燃燒產生的， 0.533噸是由于原料中的碳酸鹽分解產生的；由于電力消耗，每生產1噸水泥熟料還會產生間接CO₂排放約0.06噸。水泥熟料生產各工藝過程CO₂排放量所占比例見下圖。

  中國能源消耗量是28億噸的標準煤，而中國水泥工業消耗量是1.9億噸的標準煤（見下圖）。我們可以知道每噸水泥熟料生產平均熱耗為0.12噸標準煤，平均電耗為120kW·h；產生的CO₂排放約為600千克。而水泥行業CO₂排放占全社會總排放18%左右（見下圖），在全國工業行業廢氣排放總量中，位于火力發電業和冶金工業之后列第三位。窯爐煙氣大部分從窯尾煙囪排出，CO₂濃度約達30%，少量從窯頭煙囪排出，CO₂濃度低于1%，5000t/d生產線煙氣量系數為3964 m3/t-熟料（2007全國污染源普查）。每年可產生CO₂約185萬噸。毫無疑問，水泥工業的CO₂減排對我國節能減排有舉足輕重的作用，也是中國應對氣候變化的重要措施和水泥工業可持續發展的重要保證。

  中國水泥工業消耗量占全國能源消耗比例

  水泥行業碳排放占全社會碳排放比例

  我國2000年-2011年CO₂排放量情況

  三、中國環境標志產品認證

  環境標志產品是對產品生命周期全過程的環境行為進行控制。由國家指定的機構依據環境標志產品標準（也稱技術要求）及有關規定，對產品的環境性能及生產過程進行確認，并以標志圖形的形式告知消費者哪些產品符合環境保護要求，對生態環境更為有利。

  自2006年起，環境標志產品認證結果被財政部政府采購中心所采信，為中國政府實施綠色采購制度提供支持，目前財政部與環境保護部（是經國家環境保護部授權、經國家認證認可監督管理委員會認可的，代表國家對綠色產品進行權威認證并授予產品環境標志的機構）已經共同發布了十三期環境標志產品政府清單。環保部每月都會發布通過中國環境標志認證的企業名單。中國環境標志產品認證獲得了政府的認可、是綠色市場的通行證、還是打開國際市場的利器。中國環境標志分別與日本，韓國，澳大利亞，新西蘭，香港、德國、北歐和泰國環境標志機構簽署了互認合作協議，為中日、中韓、中澳、中新、中港、中德、中北歐和中泰間建立綠色通道奠定了基礎。

  同時中國建筑材料科學研究總院編寫了《水泥生產企業二氧化碳排放量計算方法》，對水泥生產企業CO₂排放量計算的基準、范圍、換算、報告進行了規范，為水泥工業提供了計算二氧化碳排放量的統一方法。為環境標志產品認證提供技術支持和技術服務。截止到2014年6月，基于《水泥生產企業二氧化碳排放計算方法》、《環境標準產品技術要求水泥 預拌混凝土》，已為國內大型水泥集團的30余家企業進行了中國環境標志低碳產品認證（見下圖），同時還將將繼續推廣低碳水泥和預拌混凝土認證。其中《環境標志產品技術要求  水泥》規定了水泥環境標志產品的術語和定義、基本要求、技術內容及其檢驗方法。該標準適用于新型干法水泥生產工藝生產的通用硅酸鹽水泥。而《環境標志產品技術要求  預拌混凝土》則規定了預拌混凝土環境標志產品的術語和定義、基本要求、技術內容和檢驗方法。該標準適用于集中攪拌站生產的預拌混凝土。

  四、水泥行業碳減排技術

  1 、 通過減少原料分解產生的CO₂

  我國以燃煤為主要燃料，以廢棄物作為替代燃料或更換CO₂排放密度低的燃料是通常采用的方法。

  2  降低熱耗

  水泥熟料熱耗是燃燒排放的直接影響因素，采用先進工藝，合理利用余熱，降低水泥熟料熱耗，是降低水泥生產燃燒排放CO₂的直接途徑。

  3  降低電耗

  通常依靠余熱發電可以有效減少外部電能消耗，還要注意提高電的利用效率，單純依靠降低電能消耗減少CO₂排放潛力不大。

  4  其他

  CCUS：CO₂捕集、轉化利用、水泥窯能源管控系統

  水泥行業要認識到水泥工業低碳發展已經是大勢所趨，應當要抓住這個契機加強轉型升級，實現水泥工業綠色發展。