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(山西省建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013)

引言

能源是制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)、健康發(fā)展的重要因素。解決能源問(wèn)題的根本出路是“要堅(jiān)持開(kāi)發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)約放在首位”。水泥工業(yè)屬于資源密集型產(chǎn)業(yè)，其特點(diǎn)是能源及礦石資源消耗很大，使得資源不足和環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重地制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，走新型工業(yè)化道路，提高能源利用效率，大力推進(jìn)節(jié)能減排降耗，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)的綠色制造，是水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1 中國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

改革開(kāi)放30多年來(lái)，我國(guó)水泥工業(yè)有了很大發(fā)展?？萍歼M(jìn)步速度加快，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量明顯提高，結(jié)構(gòu)調(diào)整也取得了很大進(jìn)展。在新型干法水泥工藝技術(shù)與裝備的開(kāi)發(fā)方面，成績(jī)尤為突出，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，已經(jīng)形成了1 000～10 000 t/d高質(zhì)量熟料新型干法水泥生產(chǎn)線系列，新型干法水泥的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，目前，市場(chǎng)占有率已達(dá)到48%以上。

雖然我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展速度很快，但總體上與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有一定差距，主要表現(xiàn)在：行業(yè)整體資源、能源消耗高，綜合利用水平低，企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)集中度低，結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)品檔次低，經(jīng)營(yíng)模式粗放等。

2009年底，全國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)線達(dá)1 000條以上。2010年全國(guó)新型干法熟料生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能規(guī)模已達(dá)12.56億t，2012年又有125條生產(chǎn)線投產(chǎn)，新增熟料產(chǎn)能1.6億t，全年規(guī)模以上水泥企業(yè)的水泥產(chǎn)量達(dá)到21.84億t，但市場(chǎng)需求卻只有大約16億t，因此，同質(zhì)化新型干法水泥技術(shù)的普及和產(chǎn)能的嚴(yán)重過(guò)剩，將成為中國(guó)現(xiàn)代水泥工業(yè)發(fā)展的一大特點(diǎn)。

2010年11月16日，工業(yè)和信息化部頒布了《水泥行業(yè)準(zhǔn)入條件》(工原[2010]127號(hào))。在相關(guān)文件中，提出了新建水泥(熟料)生產(chǎn)線要采用新型干法生產(chǎn)工藝，要配置純低溫余熱發(fā)電；鼓勵(lì)現(xiàn)有水泥(熟料)生產(chǎn)線進(jìn)行低溫余熱發(fā)電、粉磨系統(tǒng)節(jié)能、變頻調(diào)速和以消納城市生活垃圾、污泥、工業(yè)廢棄物可替代原料、燃料等節(jié)能減排的技術(shù)改造，鼓勵(lì)現(xiàn)有水泥(熟料)企業(yè)兼并重組，支持不以新增產(chǎn)能為目的技術(shù)改造項(xiàng)目的準(zhǔn)入條件，以達(dá)到抑制產(chǎn)能過(guò)剩和重復(fù)建設(shè)、加快結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能環(huán)保和資源綜合利用的要求。隨著政府宏觀調(diào)控力度的加強(qiáng)，政策導(dǎo)向鼓勵(lì)重點(diǎn)企業(yè)提高規(guī)模和利潤(rùn)率，加大產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，未來(lái)行業(yè)集中度將顯著提高，新型干法水泥產(chǎn)量將明顯提升，水泥企業(yè)余熱發(fā)電系統(tǒng)的政策扶持力度也會(huì)加強(qiáng)，水泥工業(yè)節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)將達(dá)到新的水平，出現(xiàn)了構(gòu)建綠色、低碳水泥工業(yè)體系的有利形勢(shì)。

2 節(jié)能減排與低碳經(jīng)濟(jì)的關(guān)系

水泥行業(yè)是能源、礦石資源消耗量大的資源密集型產(chǎn)業(yè)，高能耗、高排放、高污染、資源依賴型是水泥工業(yè)最為明顯的生產(chǎn)工藝特性，我國(guó)噸水泥綜合能耗與世界水平相比還有很大差距。由于不斷地開(kāi)采礦山和擴(kuò)大生產(chǎn)，使得資源不足和環(huán)境污染的問(wèn)題日趨嚴(yán)重，這樣就大大地制約了水泥工業(yè)的發(fā)展。我們只有改變思路，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建綠色生態(tài)企業(yè)，開(kāi)展資源綜合利用，注重節(jié)能降耗問(wèn)題，才能進(jìn)一步促進(jìn)水泥企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和良性發(fā)展。走新型工業(yè)化道路，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)的綠色制造，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，是水泥行業(yè)的必由之路。水泥行業(yè)迫于能源壓力所做出的“推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)、發(fā)展節(jié)能模式”這一具有全局性的戰(zhàn)略選擇，為水泥行業(yè)創(chuàng)造了實(shí)施結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)升級(jí)，進(jìn)而完成產(chǎn)業(yè)升級(jí)的發(fā)展機(jī)遇，誰(shuí)想走在行業(yè)的前面，誰(shuí)就得搶先一步，抓住這一先機(jī)。

水泥工業(yè)發(fā)展面臨的緊迫任務(wù)是：加快推動(dòng)水泥工業(yè)低碳生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用的步伐，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、新能源開(kāi)發(fā)等手段，努力減少天然化石燃料的消耗，進(jìn)一步促進(jìn)水泥工業(yè)的節(jié)能、降耗、減排，從而實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)技術(shù)先進(jìn)、綠色制造的目標(biāo)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)全面進(jìn)步的目的。

解決“低碳水泥”產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本途徑是：必須抑制重復(fù)建設(shè)和產(chǎn)能過(guò)剩，淘汰落后產(chǎn)能，進(jìn)一步加快產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和進(jìn)步，加強(qiáng)水泥產(chǎn)業(yè)的精細(xì)化管理，鼓勵(lì)更多技術(shù)先進(jìn)的優(yōu)秀企業(yè)加入到“低碳水泥”的發(fā)展體系中來(lái)，全面推動(dòng)我國(guó)水泥行業(yè)節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

3 影響CO2排放的因素及減排措施

從世界范圍看，水泥工業(yè)CO2的排放量約占全人類CO2排放總量的5%。在我國(guó)，水泥行業(yè)CO2的排放量約占全社會(huì)CO2排放總量的9%，由此可見(jiàn)，水泥工業(yè)排放的CO2對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境的污染危害是非常嚴(yán)重的。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，CO2的排放主要是由于工藝過(guò)程中碳酸鹽的分解，其次是燃料燃燒，石灰石分解和煤燃燒產(chǎn)生的CO2所占的比例為75%左右。以下從幾個(gè)方面來(lái)分析水泥工業(yè)CO2排放的影響因素，并提出相應(yīng)的減排措施。

3.1 原燃材料

水泥生產(chǎn)的主要原料是石灰石，工藝過(guò)程中排放的CO2主要是來(lái)自碳酸鹽的分解，如果采用碳酸鹽含量低的鈣質(zhì)原料，就可以顯著降低工藝過(guò)程中CO2的排放量。廣大水泥工作者通過(guò)不斷地研究、試驗(yàn)和實(shí)踐，找到了一些可行的辦法，例如采用電石渣、高爐礦渣、鋼渣及粉煤灰等碳酸鹽含量低的工業(yè)廢棄物作為原料替代石灰石，可減少CO2的排放。

我國(guó)主要以煤作為煅燒水泥熟料的燃料，煤的燃燒會(huì)產(chǎn)生CO2。如果熟料煅燒所采用的燃料的品種不同，其燃燒產(chǎn)生的CO2量就不同。使用替代燃料也是減少水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2排放量的一種有效途徑，目前通常是采用CO2排放密度低的燃料或以廢棄物作為替代燃料的方法，來(lái)減少熟料煅燒過(guò)程中CO2的排放量。

3.2 水泥品種

熟料是水泥的主要成分，而熟料生產(chǎn)過(guò)程中由于生料中的碳酸鹽分解、少量有機(jī)碳燃燒以及各種燃料燃燒產(chǎn)生的CO2是很多的，因此，減少水泥中熟料的用量，將對(duì)減少水泥工業(yè)CO2的排放量具有重要的意義?；旌喜淖鳛檩o助性膠凝材料在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用，不僅改善了水泥的各項(xiàng)性能，而且還可以降低水泥配料中熟料的比例。例如在礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥及復(fù)合水泥等通用硅酸鹽水泥中，由于在水泥中添加了具有潛在水硬活性的膠凝材料——混合材，使得水泥中熟料的比例減小，從而有效地降低了單位水泥產(chǎn)量中的CO2排放量。

研究表明，在生料中摻入適量的鎂渣和磷渣，通過(guò)合理調(diào)節(jié)生料的細(xì)度，可以顯著提高熟料的質(zhì)量，這樣就可以在保證水泥性能的前提下，減少水泥熟料用量，增加混合材的摻加量，從而減少水泥生產(chǎn)中CO2的排放。另外，在硫鋁酸鹽水泥、高貝利特水泥等能耗低、CO2排放低的新品種水泥中，由于熟料礦物組成采用低碳化設(shè)計(jì)，原料中石灰石的配合比低，主要礦物的形成溫度低，使得工藝過(guò)程中CO2的排放量降低。因此，對(duì)于不同品種的水泥，由于其原料和混合材摻加量的不同以及熟料礦物組成的不同，將會(huì)導(dǎo)致CO2的排放量也不相同。

3.3 水泥熟料熱耗

水泥熟料熱耗是影響CO2排放的直接因素，而水泥生產(chǎn)所采用的工藝、技術(shù)水平以及管理水平，均會(huì)對(duì)熟料煅燒熱耗造成影響。降低水泥熟料煅燒過(guò)程中CO2排放量的主要途徑是：采用先進(jìn)工藝，合理利用余熱，加強(qiáng)科學(xué)管理，采用新型干法技術(shù)，提高燃燒器效率，從而使熟料生產(chǎn)的熱效率大大提高，相應(yīng)地降低了煤耗，減少了CO2的排放。

3.4 電能消耗

水泥生產(chǎn)工藝過(guò)程中的電力消耗會(huì)間接產(chǎn)生CO2。據(jù)測(cè)算，1 kW·h電能間接產(chǎn)生0.83～0.93 kg的CO2。通常的做法是采用余熱發(fā)電，以減少外部電能的消耗，那種單純降低生產(chǎn)設(shè)備電耗的辦法潛力不大。

由以上對(duì)CO2排放量影響因素的分析可知，水泥工業(yè)中的CO2排放量是可以通過(guò)采取一些方法和措施來(lái)減少的。一是調(diào)整技術(shù)結(jié)構(gòu)，改進(jìn)生產(chǎn)工藝；二是調(diào)整水泥企業(yè)組織結(jié)構(gòu)；三是延伸水泥產(chǎn)業(yè)鏈；四是技術(shù)創(chuàng)新。

4 水泥工業(yè)的綠色發(fā)展之路

水泥工業(yè)的主要原料石灰石是不可再生資源，煤和電的消耗也是不能無(wú)限制地增長(zhǎng)的。在資源和環(huán)境允許的前提下，要想把水泥工業(yè)建設(shè)成資源節(jié)約型、環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)，就必須促進(jìn)水泥產(chǎn)業(yè)向低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展。水泥產(chǎn)業(yè)的低碳經(jīng)濟(jì)作為一種新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)，其本質(zhì)就是可持續(xù)發(fā)展。水泥工業(yè)的綠色發(fā)展主要有以下途徑和措施。

4.1 徹底淘汰落后水泥

國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策要求：利用法律手段徹底淘汰立窯水泥，鼓勵(lì)發(fā)展新型干法水泥；組建大型龍頭企業(yè)，實(shí)行規(guī)?；?jīng)營(yíng)；實(shí)施可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)。實(shí)現(xiàn)水泥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整需要徹底淘汰落后產(chǎn)能，水泥工業(yè)走低碳綠色發(fā)展之路也必須以徹底淘汰落后水泥為前提條件。新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，使水泥生產(chǎn)具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、環(huán)保的特點(diǎn)，不僅節(jié)約了大量的資源和能源，而且還減少了CO2排放量；粉塵、SO2和NOX排放及噪聲污染問(wèn)題，已通過(guò)采用高效除塵技術(shù)、煙氣脫硫技術(shù)及遮幕技術(shù)等基本得到了解決；利用低品位原燃材料及工業(yè)廢棄物作為替代品，顯著減少了CO2的排放，既減輕了社會(huì)環(huán)境負(fù)荷，又推動(dòng)了水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.2 做好節(jié)能升級(jí)工作

(1)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。新型干法水泥企業(yè)，利用水泥窯協(xié)同處置工業(yè)廢棄物、生活垃圾、有毒有害廢棄物、城市污泥等，以實(shí)現(xiàn)水泥產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展。

(2)建設(shè)余熱發(fā)電生產(chǎn)線。截止到2009年，已經(jīng)配套建成余熱發(fā)電生產(chǎn)線近500條，到2020年，還有1 000條新型干法水泥生產(chǎn)線需要配套建設(shè)余熱發(fā)電裝置。

(3)采用節(jié)能水泥粉磨技術(shù)。對(duì)年產(chǎn)60萬(wàn)t以上規(guī)模的粉磨系統(tǒng)，通過(guò)采用性能先進(jìn)的、以料層擠壓粉磨工藝為主的輥式磨技術(shù)裝備，改變?cè)械囊郧蚰?、管磨為主的粉磨工藝；采用變頻電機(jī)對(duì)現(xiàn)有大功率電機(jī)進(jìn)行改造；采用節(jié)能環(huán)保的開(kāi)鑿設(shè)備改進(jìn)礦山開(kāi)采；按照新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)收塵系統(tǒng)進(jìn)行達(dá)標(biāo)改造。

(4)生產(chǎn)過(guò)程采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。

由此來(lái)看，水泥工業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展空間還是很大的。

4.3 通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新減少CO2排放量

要以節(jié)能增效為原則，規(guī)范節(jié)能減排的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，明確技術(shù)路線，謀求高效率與可持續(xù)發(fā)展。

(1)采用先進(jìn)、可靠、適用的技術(shù)，提高各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的能效；通過(guò)自主創(chuàng)新，研發(fā)新的破碎和粉磨技術(shù)、新的窯爐煅燒和分解技術(shù)。

(2)回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的CO2，并使其成為生產(chǎn)其他化學(xué)品的原料，減少CO2排放量。

(3)通過(guò)調(diào)整水泥品種結(jié)構(gòu)，減少熟料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的CO2量。

(4)提高替代原料、燃料的比例，減少石灰石和化石燃料的消耗，節(jié)約資源、能源。

4.4 延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，提高水泥附加值

通過(guò)上下延伸，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，使水泥企業(yè)由銷售水泥向銷售商品混凝土轉(zhuǎn)變。由于1 m3商品混凝土與1 t水泥的價(jià)格差不多，而生產(chǎn)3 m3商品混凝土僅需消耗1 t水泥。通過(guò)延伸產(chǎn)業(yè)鏈，不僅可以使水泥產(chǎn)生更多的附加值，同時(shí)也會(huì)使水泥工業(yè)單位GDP的CO2排放指標(biāo)降低。

5 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)是世界上僅次于美國(guó)的第二大CO2排放國(guó)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)人均占有資源、能源很有限的國(guó)家來(lái)講十分必要。而水泥工業(yè)是我國(guó)繼煤電和鋼鐵之后CO2排放量大的產(chǎn)業(yè)，因此，水泥工業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)對(duì)于促進(jìn)CO2減排有著非常重要的作用。

低碳經(jīng)濟(jì)的實(shí)質(zhì)是提高能源利用效率和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，為了解決這個(gè)問(wèn)題和保護(hù)人類生存環(huán)境，必須加強(qiáng)科技創(chuàng)新。要充分發(fā)揮合理處置工業(yè)廢棄物、城市廢物和水泥綜合利用的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，通過(guò)水泥與煤炭、冶金、化工、電力、輕工以及建筑、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)等產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動(dòng)來(lái)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源綜合利用率，向多元產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加水泥產(chǎn)品附加值，有效地控制工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫室氣體排放，走出一條低消耗、低排放、高效益、高產(chǎn)出的新型工業(yè)化道路。

水泥行業(yè)應(yīng)撇棄粗放發(fā)展的模式，加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，更加注重發(fā)展的質(zhì)量和效益。加強(qiáng)重組整合，推進(jìn)水泥行業(yè)的整體協(xié)調(diào)發(fā)展。

低碳生產(chǎn)技術(shù)是水泥工業(yè)綠色發(fā)展的方向。必須積極把握機(jī)遇，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，高度重視研發(fā)工作，推廣市場(chǎng)現(xiàn)有的低碳技術(shù)，開(kāi)發(fā)新的低碳技術(shù)和低碳產(chǎn)品，推動(dòng)水泥行業(yè)向可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)工業(yè)轉(zhuǎn)變，努力實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)與資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的全面協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展，建成資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉明.促進(jìn)中國(guó)水泥工業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展[J].中國(guó)水泥，2010(4)：22-24.

[2] 韓仲琦.低碳經(jīng)濟(jì)與我國(guó)水泥工業(yè)[J].21世紀(jì)建筑材料，2010，2(3)：7-11.

[3] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).水泥工業(yè)發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃[S].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)，2006(6)：52-55.

[4] 2006水泥峰會(huì)聚焦循環(huán)經(jīng)濟(jì)——訪“2006中國(guó)國(guó)際水泥行業(yè)峰會(huì)”秘書(shū)長(zhǎng)莊春來(lái)[J].中國(guó)水泥，2006(1)：30-31.