楊帆，徐曼，劉丹陽(yáng)

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)環(huán)境低碳發(fā)展中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，氣候變化成為全球共同面對(duì)的問(wèn)題，得到了越來(lái)越多國(guó)家和政府的重視。作為負(fù)責(zé)任大國(guó)，中國(guó)政府積極承擔(dān)符合自身發(fā)展階段和國(guó)情的國(guó)際責(zé)任，實(shí)施相關(guān)政策行動(dòng)，為全球生態(tài)文明建設(shè)貢獻(xiàn)力量。2020年9月22日，習(xí)近平總書(shū)記在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上鄭重宣布：我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)》中明確，實(shí)施以碳強(qiáng)度控制為主，碳排放總量控制為輔的制度；支持有條件的地方和重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)企業(yè)率先達(dá)到碳排放峰值；深入推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型。

水泥行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)性材料產(chǎn)業(yè)，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)中具有不可替代的重要作用，同時(shí)也是主要的能源消耗行業(yè)和二氧化碳排放大戶。碳達(dá)峰碳中和背景下，水泥工業(yè)面臨的減排壓力非常嚴(yán)峻，任務(wù)非常艱巨，對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)影響重大。《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》《生態(tài)環(huán)境部關(guān)于統(tǒng)籌和加強(qiáng)應(yīng)對(duì)氣候變化與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》等文件也對(duì)水泥行業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化和碳達(dá)峰提出相應(yīng)目標(biāo)和要求，提出推動(dòng)建材等行業(yè)提出明確的達(dá)峰目標(biāo)并制定達(dá)峰行動(dòng)方案，在建材等行業(yè)開(kāi)展大氣污染物和溫室氣體協(xié)同控制試點(diǎn)示范。

1 水泥行業(yè)碳排放現(xiàn)狀與預(yù)測(cè)

1.1 水泥行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

十多年來(lái)，我國(guó)水泥熟料產(chǎn)量逐年遞增，水泥行業(yè)碳排放量不斷增加。2020年，我國(guó)水泥產(chǎn)量23.77 億t，約占全球水泥總產(chǎn)量55%。根據(jù)中國(guó)建筑材料工業(yè)碳排放報(bào)告（2020年度），我國(guó)水泥工業(yè)二氧化碳排放約12.3 億t，同比上升1.8%，約占建材工業(yè)的84.3%，約占全國(guó)碳排放總量的13.5%。其中燃煤排放同比上升0.2%，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放同比上升2.7%，電力消耗折算間接排放約8955 萬(wàn)t 二氧化碳。噸水泥、噸水泥熟料二氧化碳排放量分別約為616.6kg、865.8kg。

表1 2010-2019年中國(guó)非金屬礦物制造業(yè)生產(chǎn)量和能耗情況

從自治區(qū)來(lái)看，2020年，內(nèi)蒙古水泥產(chǎn)量3532.4萬(wàn)t，較上年增長(zhǎng)5.0%，約占全國(guó)水泥總產(chǎn)量的1.5%。近五年來(lái)，全區(qū)納入全國(guó)碳市場(chǎng)水泥行業(yè)重點(diǎn)排放單位穩(wěn)定在33家左右，年均二氧化碳排放量約2370萬(wàn)t。按照溫室氣體清單口徑測(cè)算，全區(qū)水泥工業(yè)年均二氧化碳排放量約2500萬(wàn)t。通過(guò)實(shí)施“能效領(lǐng)跑者”專項(xiàng)行動(dòng)，自治區(qū)水泥單位產(chǎn)品綜合能耗達(dá)到79.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤／t，比國(guó)家能耗限額標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值低8.6千克標(biāo)準(zhǔn)煤／t。

表2 2010-2019年內(nèi)蒙古非金屬礦物制造業(yè)（規(guī)模以上工業(yè)）生產(chǎn)量和能耗情況

1.2 水泥行業(yè)碳排放預(yù)測(cè)

2021年1月16日，中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)向全行業(yè)發(fā)出“全力推進(jìn)碳減排、提前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰”的倡議書(shū)，向全行業(yè)鄭重提出并倡議：我國(guó)建筑材料行業(yè)要在2025年前全面實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，水泥等行業(yè)要在2023年前率先實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。水泥行業(yè)碳排放與熟料產(chǎn)量密切相關(guān)。根據(jù)中國(guó)水泥協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，水泥熟料產(chǎn)量在“十四五”期間將達(dá)到消費(fèi)和產(chǎn)量峰值，年熟料產(chǎn)量預(yù)計(jì)在14～16億t左右，年水泥產(chǎn)量在22～24億t左右。水泥行業(yè)在預(yù)計(jì)在“十四五”時(shí)期提前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，水泥行業(yè)年碳排放約在14.5 億t 后下降。但到2060年仍有約9 億t 的水泥產(chǎn)量，水泥工業(yè)碳中和任重道遠(yuǎn)。水泥企業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和，首先是降低碳排放總量，力爭(zhēng)通過(guò)淘汰落后產(chǎn)能、推廣低碳技術(shù)使用等減少目前的排放總量的80%以上；其次是通過(guò)減排技術(shù)與碳交易實(shí)現(xiàn)20%左右的減排量[1]。

2 水泥行業(yè)碳排放來(lái)源

水泥行業(yè)碳排放主要集中于熟料工序，包括化石燃料燃燒排放、原料碳酸鹽分解排放、替代燃料或廢棄物中非生物質(zhì)碳燃燒排放、生料中非燃料碳煅燒排放、電力和熱力消耗排放。其中，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放占到60%～70%左右。依據(jù)《中國(guó)水泥生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》，水泥生產(chǎn)企業(yè)的CO2排放總量等于邊界內(nèi)所有的燃料燃燒排放量、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放量、企業(yè)凈購(gòu)入電力和熱力對(duì)應(yīng)的排放量之和（表3），按以下公式計(jì)算：

表3 水泥生產(chǎn)企業(yè)二氧化碳排放類型

ECO2=E燃燒+ E過(guò)程+ E電和熱=E燃燒1+ E燃燒2+E過(guò)程1+E過(guò)程2+E電和熱

3 水泥行業(yè)碳減排路徑

3.1 進(jìn)一步削減過(guò)剩產(chǎn)能

目前我國(guó)和我區(qū)水泥產(chǎn)能利用率遠(yuǎn)低于水泥產(chǎn)能的合理利用率。在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下，首先要加快淘汰落后產(chǎn)能和閑置過(guò)剩產(chǎn)能，優(yōu)化調(diào)整結(jié)構(gòu)，減少水泥行業(yè)碳排放總量[2]。2021年起，內(nèi)蒙古不再審批水泥（熟料）新增產(chǎn)能，依法依規(guī)淘汰落后產(chǎn)能，推進(jìn)企業(yè)間聯(lián)合重組，鼓勵(lì)水泥（熟料）產(chǎn)能向外轉(zhuǎn)移。同時(shí)，強(qiáng)化依法行政和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，對(duì)經(jīng)整改達(dá)不到環(huán)保、能耗、安全、質(zhì)量等強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求的熟料產(chǎn)能，依法有序關(guān)停與退出。

3.2 堅(jiān)決執(zhí)行錯(cuò)峰生產(chǎn)

按照工信部與生態(tài)環(huán)境部《關(guān)于進(jìn)一步做好水泥常態(tài)化錯(cuò)峰生產(chǎn)的通知》要求，堅(jiān)決執(zhí)行錯(cuò)峰生產(chǎn)，以有效壓減生產(chǎn)總量和碳排放量，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰。結(jié)合內(nèi)蒙古水泥企業(yè)節(jié)能減排措施和市場(chǎng)供求實(shí)際，堅(jiān)持績(jī)效分級(jí)、差別化管理和控制，有序調(diào)整水泥窯停窯時(shí)間。在滿足市場(chǎng)有效供給的基礎(chǔ)上，實(shí)施更精確、更科學(xué)、更有序的錯(cuò)峰生產(chǎn)。同時(shí)，加強(qiáng)管理和監(jiān)督檢查，政府主管部門(mén)督促各盟市執(zhí)行錯(cuò)峰生產(chǎn)，不定期開(kāi)展督促檢查工作，確保精準(zhǔn)錯(cuò)峰、有序錯(cuò)峰和有效錯(cuò)峰。

3.3 嚴(yán)格產(chǎn)能減量置換

在產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)剩情況下，產(chǎn)能置換政策有利于企業(yè)自主配套先進(jìn)工藝和高水平裝備，提高整體行業(yè)的節(jié)能降耗，綠色低碳水平，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、優(yōu)勝劣汰和產(chǎn)能布局優(yōu)化。按照工信部《水泥玻璃行業(yè)產(chǎn)能置換實(shí)施辦法》，未來(lái)產(chǎn)能減量置換政策將進(jìn)一步從嚴(yán)，加大置換比例，有效遏制新增產(chǎn)能，優(yōu)化存量產(chǎn)能，推動(dòng)水泥行業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

3.4 積極參與碳市場(chǎng)建設(shè)

按照國(guó)家統(tǒng)一安排部署，水泥行業(yè)極有可能緊隨火電行業(yè)之后納入全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)。水泥行業(yè)要率先做好進(jìn)入全國(guó)碳市場(chǎng)準(zhǔn)備，應(yīng)盡快開(kāi)展配額分配方案及基準(zhǔn)值測(cè)算、碳排放權(quán)交易監(jiān)測(cè)、報(bào)告和核查體系相關(guān)研究，提前謀劃和組織企業(yè)參與碳交易方案制定、碳交易模擬試算、運(yùn)行測(cè)試等前期工作。

4 水泥企業(yè)碳減排措施

4.1 制定企業(yè)達(dá)峰行動(dòng)方案

按照全國(guó)碳達(dá)峰、碳中和的總體部署，水泥企業(yè)應(yīng)從自身實(shí)際出發(fā)，提前謀劃與布局碳減排達(dá)峰工作，切實(shí)制定企業(yè)碳達(dá)峰行動(dòng)方案，圍繞碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，制定企業(yè)碳達(dá)峰路線圖，推進(jìn)水泥企業(yè)節(jié)能降耗和綠色低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)，明確企業(yè)碳達(dá)峰目標(biāo)和路徑、剖析降碳潛力、理清措施建議，推動(dòng)企業(yè)走低碳循環(huán)節(jié)能清潔發(fā)展之路，為水泥行業(yè)碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出努力。

4.2 加快低碳技術(shù)研發(fā)推廣應(yīng)用力度

加快推進(jìn)水泥企業(yè)以碳減排、碳達(dá)峰為核心的生態(tài)文明建設(shè)，堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以減污降碳、協(xié)同增效為抓手，加快實(shí)施水泥企業(yè)綠色低碳改造升級(jí)。推動(dòng)水泥低碳工藝技術(shù)研發(fā)及推廣，進(jìn)一步全力研發(fā)推廣先進(jìn)適用的節(jié)能減排技術(shù)及低碳水泥新品種。實(shí)行低碳技術(shù)試點(diǎn)示范及推廣應(yīng)用，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)工藝、使用替代原燃料、余熱發(fā)電、水泥窯協(xié)同處置固體廢物、實(shí)行水泥行業(yè)強(qiáng)制性清潔生產(chǎn)、提高熟料質(zhì)量和產(chǎn)品合格率等節(jié)能環(huán)保技術(shù)改造減少碳排放。

4.2.1 燃料替代技術(shù)

在水泥熟料生產(chǎn)中，約34.63%的碳排放量來(lái)源于化石燃料的燃燒[3]。燃料替代技術(shù)主要包括發(fā)展余熱發(fā)電、分布式光伏發(fā)電、協(xié)同處置可燃廢棄物等。水泥企業(yè)應(yīng)嚴(yán)格控制能源消費(fèi)，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，開(kāi)發(fā)可燃廢棄物替代燃料技術(shù)和生物質(zhì)替代燃料技術(shù)，逐步提高使用電力、天然氣等清潔能源的比重，探索采用光伏發(fā)電、風(fēng)電、氫能等再生能源技術(shù)，加快推進(jìn)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾、市政污泥等固體廢物能力，提高水泥窯替代燃料比例[4]，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)和資源綜合利用，降低水泥企業(yè)化石能源的消耗和二氧化碳排放，促進(jìn)水泥企業(yè)向綠色功能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

4.2.2 原料替代技術(shù)

在水泥熟料生產(chǎn)中，約58.52%的碳排放量來(lái)源于原料（主要是石灰石）碳酸鹽分解的工業(yè)過(guò)程排放[3]。鋼鐵、火力發(fā)電、乙炔、氨堿等生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生大量的鋼渣、礦渣、粉煤灰、硅鈣渣、電石渣、堿渣等固體廢棄物，很多鋼渣類固體廢棄物有效成分與水泥熟料化學(xué)成分接近，具有作為水泥替代原料的可行性，且作為水泥替代原料不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。目前，我國(guó)水泥生產(chǎn)替代燃料率還很低，未來(lái)有很大的發(fā)展空間。

4.2.3 二氧化碳捕集利用技術(shù)

對(duì)水泥工業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕集循環(huán)利用，不僅能夠降低給全球環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)二氧化碳的充分高效利用。根據(jù)現(xiàn)有報(bào)導(dǎo)，水泥工業(yè)二氧化碳捕集利用主要有富氧燃燒技術(shù)、燃燒后二氧化碳分離技術(shù)和燃燒前二氧化碳分離技術(shù)[5]。國(guó)內(nèi)外目前水泥窯捕集的二氧化碳部分應(yīng)用于建筑工程、材料、化工、農(nóng)業(yè)、食品等領(lǐng)域。但整體來(lái)看，二氧化碳捕集成本較高、捕集的二氧化碳利用率比較低，未來(lái)還需實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

4.2.4 其他節(jié)能低碳技術(shù)

水泥企業(yè)還可通過(guò)開(kāi)發(fā)推廣其他節(jié)能低碳技術(shù)，降低能源消耗和二氧化碳排放量。如通過(guò)水泥生產(chǎn)線球磨機(jī)粉磨改造，有效降低系統(tǒng)粉磨電耗；采用高壓擠壓料層粉碎原理，配以適當(dāng)?shù)拇蛏⒎旨?jí)裝置，降低能耗；用富氧代替空氣助燃，改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗和減少二氧化碳排放等。根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布的《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄（2017年本，節(jié)能部分）》（中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)公告2018年第3 號(hào)），列舉部分適用于水泥行業(yè)的節(jié)能低碳技術(shù)，見(jiàn)表4。

表4 適用于水泥行業(yè)的部分節(jié)能技術(shù)

表4 適用于水泥行業(yè)的部分節(jié)能技術(shù)

表4 適用于水泥行業(yè)的部分節(jié)能技術(shù)

4.3 提高能源資源利用效率

全面推進(jìn)清潔生產(chǎn)與節(jié)能降耗，積極開(kāi)發(fā)并推廣能源梯級(jí)利用。實(shí)施水泥窯爐熱工效率提升行動(dòng)，降低單位產(chǎn)品能源消耗和碳排放強(qiáng)度。加強(qiáng)企業(yè)全過(guò)程節(jié)能管理，嚴(yán)格執(zhí)行能耗限額標(biāo)準(zhǔn)，樹(shù)立能效領(lǐng)跑者標(biāo)桿，推進(jìn)企業(yè)能效對(duì)標(biāo)達(dá)標(biāo)。開(kāi)展節(jié)能診斷，加強(qiáng)定額計(jì)量，挖掘節(jié)能降碳空間。建立水泥企業(yè)能源使用管理體系，加快推進(jìn)智能制造，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線進(jìn)行全面的智能化改造升級(jí)，以數(shù)字化和低碳化相結(jié)合，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)手段，加強(qiáng)能耗控制和監(jiān)管。推廣水泥生產(chǎn)線全過(guò)程智能協(xié)同控制技術(shù)、生產(chǎn)智能監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)、節(jié)能環(huán)保技術(shù)、安全智能技術(shù)等綜合應(yīng)用[6]。

4.4 建立健全碳排放管理體系

全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)已經(jīng)啟動(dòng)，發(fā)電行業(yè)作為首批納入行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始交易，水泥行業(yè)將有望成為第二批納入的行業(yè)。水泥企業(yè)應(yīng)繼續(xù)做好碳排放核算報(bào)告核查工作，認(rèn)真梳理企業(yè)自身二氧化碳排放現(xiàn)狀。積極參與碳排放交易工作，了解碳排放交易系統(tǒng)和流程，制定碳排放計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)、建立碳排放數(shù)據(jù)庫(kù)。加快碳資產(chǎn)管理系統(tǒng)建設(shè)，著力提升水泥企業(yè)碳交易能力建設(shè)，穩(wěn)步推進(jìn)水泥企業(yè)加入全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

在應(yīng)對(duì)氣候變化的國(guó)內(nèi)國(guó)際環(huán)境下，水泥行業(yè)應(yīng)通過(guò)實(shí)施淘汰落后、錯(cuò)峰生產(chǎn)、減量置換等壓減過(guò)剩產(chǎn)能方式進(jìn)行市場(chǎng)化與產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整的碳減排機(jī)制，切實(shí)鞏固削減產(chǎn)能過(guò)剩和減少碳排放的成果。水泥企業(yè)應(yīng)制定達(dá)峰行動(dòng)方案，加大節(jié)能低碳技術(shù)（包括燃料替代、原料替代、二氧化碳捕集利用、新能源技術(shù)等）研發(fā)和推廣力度，提高能源利用效率，加強(qiáng)企業(yè)節(jié)能降碳管理，有效控制水泥生產(chǎn)全過(guò)程溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展，為碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)作出積極貢獻(xiàn)。