水泥行业已实现碳达峰！怎样实现碳中和？关键路径、减碳技术、政策建议

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11月29日，在中国建筑材料联合会上，中国建筑材料联合会会长阎晓峰指出，水泥行业已实现碳达峰，进入碳中和阶段。这意味着水泥行业在应对气候变化方面取得了里程碑式进展！

水泥行业碳排放现状如何，未来该怎样推动碳减排工作开展，可以选择哪些碳中和路径，有哪些减碳的关键技术？

本文将为大家详细解读以上问题，文中分享了一套“水泥减碳干货资料”，包含5份实用标准、5份企业案例、22份精选报告，强烈推荐给大家，帮助大家更好地了解和应对减碳挑战。

8月发布的《建材行业稳增长工作方案》，明确指出研究推动水泥行业纳入全国碳市场， 那水泥企业该如何通过改造现有技术来减少碳排放？可点此阅读。

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目录

01 水泥减碳干货资料

02 水泥行业碳排放现状

03 水泥行业四大碳中和路径

04 水泥行业三大减碳关键技术

01

水泥减碳干货资料

我汇总了32份深度资料， 帮助水泥企业更好地了解和应对减碳挑战。

给大家强烈推荐以下三份

1、中国水泥行业碳中和路径研究

报告由能源基金会支持、中国建筑材料科学研究总院联合发布，系统梳理并研究水泥行业能源消耗、碳排放现状及趋势、关键降碳技术等，预测水泥熟料消费量，结果显示 2060年行业碳排放量在0.29亿吨左右，可以实现近零排放。

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2、水泥行业碳达峰碳中和碳减排路径PPT

PPT共46页，提出了技术性减排、相对减排、市场化与产业政策结合减排三大路径。

如通过改善工艺、使用替 代原燃料、采用低钙水泥基材料或提高混合材比例、CCUS等手段进行碳减排；通过综合标准淘汰落后，错峰生产、减量置换等压减过剩产能手段进行碳减排等。

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3、中国水泥行业碳中和之路

报告由RMI和中国水泥协会联合发布，分析表明，水泥行业实现碳中和需要在减量、燃料、品种、能效和末端处理各环节共同发力。

在城镇化与基建需求放缓、淘汰落后产能以及建筑业提升材料效率等多重因素影响下，中国的水泥需求与产量将呈现明显下降趋势。

调整水泥品种可以起到降低过程排放的作用，其路径包括调整水泥的熟料系数、生产新型低碳水泥，以及替代原料技术。

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以下为资料完整版目录

实用标准

企业案例

精选报告

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水泥行业碳排放现状

水泥生产过程排放的温室气体主要涉及CO2，分为直接排放和间接排放，直接排放集中在窑系统，包括能源活动排放（煤炭燃烧）和工艺过程排放（碳酸盐分解），间接排放主要是电力消耗，此外还有少量原材料及产品运输引起的CO2排放。

根据国家统计局及中国水泥协会的公开数据，2007年-2022年（15年）水泥和熟料产量及变化情况见下图。

随着水泥熟料产量的增加，我国水泥行业二氧化碳排放量持续增长。2007-2011年排放量由8.24亿吨增加至12.83亿吨，年均增长13.55%，增长较快；

2011-2014年二氧化碳排放量增速放缓，期间水泥产量增加较快，熟料产量增加缓慢，由此可见，熟料的产量直接影响水泥行业碳排放量；

2015-2020年二氧化碳排放量呈缓慢上升趋势，到2020年达到13.79亿吨，“十三五”时期年均增长2.71%。

近两年全国水泥市场需求明显收缩，市场持续低迷叠加供给增加，以及煤炭、石灰石等原燃料价格大幅上涨推升成本，在量价齐跌、成本高涨的双向挤压背景下，伴随行业效益下滑，二氧化碳排放下降趋势也非常明显，根据项目组测算2022年二氧化碳排放量较 2020年下降13.77%。

03

水泥行业 四大 碳中和路径

水泥行业熟料煅烧环节的碳排放占比95%以上，主要来自碳酸盐原料在煅烧过程中分解产生的CO2（过程排放）以及化石燃料燃烧（燃烧排放）。

结合行业碳排放总量测算可知，熟料消费量变化是引起水泥行业碳排放总量变化的最大影响因素，除此之外，水泥行业减少碳排放主要的技术路径包括：

1、基于原料替代的低碳水泥技术： 基于水泥生产工艺特点，降低碳酸盐分解产生的碳排放是降低行业单位产品碳排放强度的重要路径之一。低碳水泥情景就是充分考虑降低碳酸盐分解的过程排放，主要有原料替代、低碳水泥熟料、低碳水泥复合材料三种技术途径。

原料替代技术指利用某些天然矿物或其他工业企业产生的工业废料，如电石渣、造纸污泥、脱硫石膏、冶金渣尾矿等，主要成分包含非碳酸盐钙、镁，在水泥生产中替代传统石灰石原料，减少生料煅烧过程中因石灰石等碳酸盐矿物分解排放的CO2。

低碳水泥熟料指生产不基于硅酸钙的新型熟料体系。低碳水泥熟料的典型例子主要有：高贝利特水泥熟料、硫（铁）铝酸盐水泥熟料、X-Clinker水泥熟料、Celitement水泥熟料、可碳化硅酸钙水泥熟料等。

低碳水泥复合材料，即掺加矿渣、粉煤灰等工业废渣之类的低碳混合材，减少熟料在水泥产品中的使用比例。

2、现有工艺设备的极致能效提升： 我国目前水泥生产的能效水平参差不齐，部分已经位列国际前列。水泥熟料单位产品综合能耗在90~136kgce/t之间，与欧美水平持平甚至更优。同时，水泥行业仍存在超过10%以上部分能耗较高的企业达不到国家标准的限定值，急需技术改造。

因此水泥行业将持续推广能效提升技术，提高行业平均能耗水平。水泥生产能效提升技术特指基于现行水泥生产工艺基础的改良优化技术手段，主要包括生料粉磨能效提升、熟料烧成能效提升、水泥粉磨能效提升技术三个类别。

3、针对煅烧环节燃煤排放问题的燃料替代： 中短期行业主要是使用固体废物燃料、生物质燃料等，中远期将有其他新型燃料如氢能、绿电等作为可选择的替代燃料。

4、以及针对末端处置的碳捕集、利用与封存（CCUS）： “双碳”背景下，水泥行业CCUS应用需逐步对各技术路线进行探索、应用示范和商业推广。

水泥行业CCUS技术发展路线

根据水泥行业现状、技术发展前景和市场准备等条件，这四类技术发挥主力作用的时期有所不同，近期减排技术寄望于现有工艺设备极致能效提升改造，中远期技术突破寄希望于原/燃料替代和CCUS技术。

04

水泥行业三大减碳关键技术

水泥行业实现碳中和离不开工艺、技术、燃烧方式等的不断创新和突破以下三种在研创新性低碳水泥技术，可能在未来水泥行业二氧化碳减排进程中发挥重要作用。

1、外燃式旋窑碳捕集技术

技术主要原理是根据捕集CO2量的要求，将原本送入预热器下料管的生料，分出一定量送入外燃式高温煅烧回转窑中分解。

该技术仅捕集原料煅烧部分产生的CO2，无法捕集燃料燃烧产生的CO2，并且该技术对生产线改动较大，仅适用于新建生产线配套建设。主要优点是工艺原理简单，工艺系统没有化学吸收法复杂，运行成本比较低；其缺点是，外燃式高温煅烧回转窑对筒体材料的耐高温特性要求非常高。

2、悬浮煅烧技术

水泥熟料的悬浮煅烧，是一项取消了回转窑和篦冷机的新型工艺，将“预热、 分解、烧成、冷却”整个生产系统集成在一个立式塔架内，比现有的预热器高出三分之一左右，烧成温度设计为1320°C，烧成的熟料粒径小于常规熟料。

由于取消了回转窑和篦冷机，采用高度的集成布局，系统阻力和散热、漏风会大幅度减小，生产能耗将大幅度降低。此外，悬浮煅烧技术还具有系统投资低、产品质量高、占地面积小的特点。

3、全氧燃烧技术

全氧燃烧是把燃料与90%~99%纯氧按照预定燃料比混合，以更精确的方式来进行燃烧的技术。全氧燃烧技术优势显著，可以极大地提高燃烧效率、火焰及烟气温度，其应用主要集中在发电厂和玻璃工业。

水泥窑采用纯氧+整体富氧+O2/CO2方式时，一般与CCS技术联合使用。现阶段由于制备纯氧以及CO2压缩和净化的能耗太高，限制了其大规模工业化应用。

水泥行业碳减排并逐步实现碳中和的过程主要分为以下几个阶段：

2020-2030： 水泥行业减碳的主要措施是极致能效提升和低效高排放产能退出。

2030-2040： 水泥产量随社会发展进入较低水平，替代燃料实现全面应用，CCUS逐步成熟。燃料替代率提升，氢能和电力制备水泥技术实现试点和示范。

2040-2050： 至2040年大多数现有服役水泥窑将达到寿命终点，需要进行重大再投资，基于新型窑炉结构进行流程再造，包括全氧辅助、电力窑炉、氢制水泥技术等将实现更大普及率。

2050年以后： 新型替代燃料技术如电力与氢能将成熟并实现商业化，煤炭在燃料中占比将趋于零，水泥行业CCUS作用进一步明显。

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参考文献：

[1] 续翼小百科：水泥行业已实现碳达峰，如何碳减排？

[2] 清华大学碳中和研究院：孔祥忠：水泥行业碳达峰碳中和技术展望

[3] 水泥生产技术：水泥行业碳达峰形势分析和建议

[4] 江姗姗，谢泽琼等：广东省水泥行业二氧化碳排放量预测和减碳路径研究

[5] 能源基金会：中国水泥行业碳中和路径研究

[6] RMI：中国水泥行业碳中和之路

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全、有效的数据。其次，碳成本核算的关键及难点在于对碳排 放量的测量，由于碳的特殊性及技术的局限性，尚未形成统 一精确的碳排放量测算方法。目前，我国对碳排放量的测算 多采用排放因子法，但排放因子法的测算结果的准确性依赖 于碳排放因子取值的精确度，而碳排放因子法的测算结果易 受技术水平、生产状况的影响，这使得碳排放量测算数与实 际值之间存在一定的偏差。 4.2 碳成本控制不到位 目前，我国多数企业的碳成本控制仍以事后控制为主， 缺乏事前、事中控制。长期以来，我国以高速粗放的经济增长 模式为主，为追求效益，部分企业仍存在“先污染后治理”的 心态，认为低碳研发投入、引进低碳技术等会增加成本支出， 而选择在生产末端购买碳处理设备来降低碳排放量以达到 国家环保要求，保证企业正常生产。部分企业尚未认识到碳 成本事前、事中控制带来的益处，只追求眼前利益，缺乏对碳 成本控制的全面统一规划，忽视国家相关有利政策及从源头 进行低碳生产所带来的潜在或长远利益。 4.3 碳成本信息披露随意 随着我国对碳问题重视程度的不断提升，政府对企业碳 信息披露的要求不断提高，但由于我国尚未建立统一的碳成 本核算体系，尚未形成统一的披露标准，尽管 2022 年有关部 门细化了企业年度环境信息报告的披露内容，明确要求报告 应包括碳排放信息等，但未作出强制性要求，未对具体披露 内容作出规定，企业对碳信息披露具有自主性、随意性，导致 信息披露不全面，企业管理层、投资者及利益相关者不能全 面客观了解碳成本管理情况，缺乏实用性。 4.4 缺乏碳成本评价指标 目前，企业尚未建立单独的碳成本评价指标，传统的企 业业绩评价指标重点反映企业的经营状况，评价指标较为单 一，无法反映企业的碳减排效果及低碳活动为企业带来的效 益，不利于企业管理者掌握碳成本控制情况进而作出下一步 决策。缺乏对碳成本管理的评价指标，针对碳成本管理情况 不能获得及时客观的反馈，不利于碳成本管理的改进。 析报告。碳成本管理中心的领导小组负责制定碳成本预算、 碳成本控制体系，根据数据反馈及分析报告对成本状况进行 分析并提出持续改进措施及建议等工作。此外，从企业可持 续发展的角度考虑，企业应重视对员工的培训工作，培养碳 成本管理人才。企业可采用集体培训与鼓励员工自主学习相 结合的方式提升员工工作技能。首先，企业应实时关注政策 变化及行业技术发展趋势，与高校、研究院建立合作，定期组 织员工赴高校院所进行政策及最新技术的理论学习，邀请专 家学者进入企业对员工进行培训。同时，可以与高校签订培 养协议，企业向高校提供自身人才需求，高校对学生进行相 关技能培训，学生毕业后赴企业任职，实现三方共赢。其次， 采用正向激励手段鼓励员工自主学习。企业可通过评定职 级、发放奖金、帮交学费等方式，提高员工主动学习的积极 性，增加员工相关知识储备，为企业更好进行碳成本管理提 供人才助力。以财务人员培训为例，企业可定期安排财务人 员进行相关业务能力培训，巩固财务知识，提高财务技能，鼓 励财务人员考取相关资格证书。同时，应加强财务人员对碳 知识的相关学习及提升对业务的熟悉程度，提高财务人员碳 成本核算等相关能力。企业可组织员工及时学习法律法规、 国际会计、金融、大数据等相关知识技能，了解国际碳成本管 理工作的进程及措施，实时掌握国家政策，以便更好地进行 碳成本管理。 5.3.2 实行全过程碳成本管理 对于碳成本的管理不应仅仅局限在对碳排放量的控制 成本上，应纵观全局，对成本形成的全过程进行管理。首先， 明确碳成本管理目标，合理制定碳成本预算。将碳成本管理 与企业战略发展相结合，碳成本管理的最终目的是消除碳 成本，但碳成本的消除需要一定的时间和过程，并不是一蹴 而就的，因此，应在总目标下，分阶段制定合理的碳成本管 理目标。碳成本管理中心应根据企业实际情况，结合国家有 利政策，预算年度碳成本并对碳成本进行合理规划，并在实 践过程中，根据实际情况不断调整碳成本规划。其次，优化 碳成本控制，加强对碳成本的事前、事中控制。随着我国环 保力度的不断加大、碳交易市场的日趋完善，碳交易价格呈 上涨趋势，若企业不能加强碳成本控制，降低碳排放量，企 业将付出更高的碳成本。此外，目前我国多数企业采用的减 排措施为购买排污设备，但仅仅依靠设备对产生的废气进 行处理以达到减排目的的事后控制是远远不够的，这不仅 会导致成本增加，还将造成能源资源的浪费。企业必须增强 可持续发展意识，提升对碳成本控制的重视程度，将低碳思 维贯穿至企业生产经营的各环节，制定科学合理的碳成本 控制方案，优化碳成本控制流程，将控制重心由事后向事 前、事中控制转移。企业要加大投入，积极研发或引进低碳 技术和设备，优化资产结构，改进生产模式，使用清洁能源，