一、水泥行业碳排放基本情况
图1.水泥生产各个过程中的碳排放
二、 水泥行业碳达峰及减碳技术路径
在现有可预见的技术条件下,就硅酸盐水泥生产而言,仅仅依靠提升生产能效、使用清洁能源以及使用熟料/燃料替代技术等措施无法帮助水泥生产实现净零排放,需通过缩减水泥产量、推广CCS/CCUS技术、探索燃料替代技术、研发其他低碳技术等技术路径实现水泥行业的碳减排。
1. “十四五”后水泥需求平稳后下降
图2. 水泥及水泥熟料消费量预测
2. CCS/CCUS技术推广
水泥生产过程中碳酸盐的分解碳排放占到了全厂碳排放总量的60%,生产工艺中的节能减排技术潜力有限,经研究预测,行业需依靠CCS/CCUS技术实现12.9%的碳减排效果。目前,可应用到水泥行业的CCS/CCUS技术主要包括液体化学吸收技术、膜分离技术、集成式钙循环技术等。
表1. 水泥生产过程中可能应用到的CCS/CCUS技术
3. 燃料替代技术探索
水泥生产过程约有35%的碳排放量来自以煤为主的化石燃料燃烧。因此,使用低碳燃料替代化石燃料是水泥减排的重要技术路径之一,预期能给行业带来约9%的碳减排量。但目前我国水泥行业燃料替代技术的发展相对落后,严格从使用替代燃料概念来看,尚未有成熟使用替代燃料的水泥生产线。目前,除了水泥窑炉协同处置固体废弃物技术外,生物质能技术和氢能技术也均在研发应用中。
4. 其他减碳技术研发
此外,还需进一步研发低碳水泥技术、清洁能源电力技术、能效提升技术等其他减碳技术(表2),挖掘水泥行业节能降碳潜力。
表2. 水泥行业其他减碳技术
三、水泥行业减排政策建议
根据水泥行业碳减排技术路线规划(图3),近期(2023-2025年)深入挖掘能效提升技术减排潜力、加快其他减排技术研发与示范应用是主要手段;中期(2025-2050年)基于生产工艺与能源结构,继续兑现行业本身减排潜力,加快发展替代燃料技术的推广与应用;后期(2050-2060年)则应积极推广应用CCS技术,助力水泥行业实现碳中和目标。
图3. 水泥行业碳减排技术路线规划
此外,还应健全减排政策机制,结合碳市场建设、数字赋能、绿色金融等相关减排路径,从淘汰落后产能、升级能耗标准、加强碳市场能力建设、设立节能减排专项资金等方面开展政策设计与制定,多方面发力推动碳减排。
水泥工业受行业发展阶段和自身工艺特点牵制,碳减排工作面临着严峻挑战。目前燃料替代技术、低碳水泥技术等多种技术仍处于探索阶段,未来,在水泥产量平稳的基础上,水泥行业还将加快其他减排技术研发与应用,推动中国水泥工业绿色低碳转型。
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