中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，隨著全球?qū)μ寂欧艈栴}的關(guān)注不斷升溫，水泥行業(yè)作為碳排放的重要來源，正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。2025年，水泥行業(yè)將在碳減排、碳捕集與利用技術(shù)方面迎來關(guān)鍵的發(fā)展節(jié)點(diǎn)。本文將深入探討水泥行業(yè)在碳減排、碳捕集與利用技術(shù)方面的現(xiàn)狀，并展望未來的發(fā)展方向，旨在為行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型提供參考。

  《2025-2030年全球及中國(guó)水泥行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》指出，水泥行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是能源消耗和溫室氣體CO?排放的主要領(lǐng)域。隨著國(guó)家碳減排工作的深入推進(jìn)，水泥行業(yè)的碳減排、碳捕集與利用技術(shù)的發(fā)展受到了廣泛關(guān)注。近年來，水泥行業(yè)在碳減排、碳捕集與利用技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來，水泥行業(yè)需在降低碳捕集成本、優(yōu)化碳計(jì)量方法設(shè)備、高效利用碳資源等方面持續(xù)努力，以進(jìn)一步促進(jìn)水泥生產(chǎn)減碳降碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

  一、水泥生產(chǎn)碳排放源的分類及計(jì)量

  (一)水泥生產(chǎn)碳排放源的分類

  水泥生產(chǎn)過程中的碳排放源主要分為直接排放源和間接排放源。直接排放源包括水泥生產(chǎn)工藝過程中碳酸鹽礦物分解產(chǎn)生的CO?、水泥生產(chǎn)窯爐用燃料消耗產(chǎn)生的CO?以及水泥生產(chǎn)非窯爐用燃料消耗產(chǎn)生的CO?。其中，工藝生產(chǎn)礦物分解和能源消耗產(chǎn)生的碳排放量最大，約占碳排放總量的92%。間接碳排放源主要包括外購(gòu)電力消耗和外購(gòu)熟料消耗等產(chǎn)生的CO?。

  (二)水泥生產(chǎn)碳排放量的計(jì)量

  碳排放量的計(jì)量是監(jiān)測(cè)和量化水泥生產(chǎn)過程中CO?排放量的重要措施。目前，碳排放量的計(jì)量主要有兩種較為成熟的方法：核算法和在線監(jiān)測(cè)法。

  1. 核算法

  核算法通過確定碳排放核算邊界、識(shí)別碳排放源、選擇和獲取排放因子數(shù)據(jù)、計(jì)算燃料燃燒產(chǎn)生的CO?排放量、水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO?排放量、外購(gòu)電力和熱力等產(chǎn)生的CO?排放量，并匯總計(jì)算CO?排放總量。研究表明，生產(chǎn)1噸P·I型硅酸鹽水泥，原材料開采、生產(chǎn)及運(yùn)輸產(chǎn)生的碳排放量為35.15千克;工藝生產(chǎn)礦物分解產(chǎn)生的碳排放量為462.87千克;煤耗和電耗等能源消耗產(chǎn)生的碳排放量為505.92千克;成品發(fā)運(yùn)產(chǎn)生的碳排放量為58.56千克。工藝生產(chǎn)礦物分解和能源消耗產(chǎn)生的碳排放量最大，應(yīng)成為水泥行業(yè)碳排放研究的重點(diǎn)。

  2. 在線監(jiān)測(cè)法

  在線監(jiān)測(cè)法基于在線自動(dòng)分析儀器，運(yùn)用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)及相關(guān)的專用分析軟件和高效數(shù)據(jù)傳輸方式，組成綜合性在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警信息平臺(tái)進(jìn)行CO?排放量在線監(jiān)測(cè)。盡管在線監(jiān)測(cè)法在電力行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，但在水泥行業(yè)，國(guó)內(nèi)仍很少采用該方法直接監(jiān)測(cè)碳排放量。2022年12月，行業(yè)首套CO?在線監(jiān)測(cè)計(jì)量技術(shù)方案成功應(yīng)用于福建三明南方水泥廠，標(biāo)志著水泥行業(yè)在碳排放量在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展。

  二、水泥行業(yè)碳捕集和碳利用現(xiàn)狀

  (一)碳捕集主要技術(shù)

  水泥行業(yè)碳捕集技術(shù)主要包括富氧/全氧燃燒、物理吸收、膜分離、空氣分離/排氣循環(huán)、低溫分離及化學(xué)吸收等。富氧/全氧燃燒技術(shù)作為水泥熟料燒成系統(tǒng)CO?捕集的主要技術(shù)路線之一，為水泥行業(yè)碳捕集提供了技術(shù)支持。全氧燃燒技術(shù)通過提高水泥窯系統(tǒng)煙氣中的CO?濃度，降低CO?捕集成本，減少NO?的生成及燃燒后的煙氣量。

  (二)碳捕集技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

  2011年4月，我國(guó)首臺(tái)水泥回轉(zhuǎn)窯富氧助燃節(jié)能裝置正式投入運(yùn)行，測(cè)試結(jié)果顯示，該裝置在不增加燃料的前提下，能使水泥熟料生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯火焰溫度提高180℃，節(jié)能效果顯著。2024年1月，國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)首個(gè)碳捕集利用項(xiàng)目——“年產(chǎn)20萬噸CO?全氧燃燒富集提純示范項(xiàng)目”在青州中聯(lián)水泥有限公司正式投入運(yùn)行。該項(xiàng)目采用全氧燃燒流程再造技術(shù)及關(guān)鍵裝備，與常規(guī)后捕集技術(shù)相比，單位CO?捕集能耗和運(yùn)行成本降低了25%以上。

  (三)碳利用主要技術(shù)

  水泥行業(yè)碳利用的主要技術(shù)路徑包括碳化養(yǎng)護(hù)混凝土技術(shù)、廢渣礦化技術(shù)及新型固碳材料制備技術(shù)。碳化養(yǎng)護(hù)混凝土技術(shù)通過利用新拌混凝土中的堿性組分與CO?發(fā)生反應(yīng)，將CO?穩(wěn)定封存在混凝土中，既能有效固定CO?，也能加快混凝土力學(xué)性能的形成。廢渣礦化技術(shù)則利用鈣基工業(yè)廢渣與CO?反應(yīng)生成碳酸鈣等固體物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)CO?的固化。新型固碳材料制備技術(shù)通過碳礦化材料與CO?反應(yīng)，制備成各種建材產(chǎn)品，有效促進(jìn)了建材行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

  三、水泥行業(yè)碳減排、碳捕集及碳利用的展望

  盡管水泥行業(yè)在碳減排、碳捕集和碳利用領(lǐng)域已取得一定的突破，但技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。未來，水泥行業(yè)需在降低碳捕集成本、推廣碳計(jì)量先進(jìn)技術(shù)裝備、提高碳資源利用率等方面持續(xù)努力。

  (一)降低碳捕集成本

  目前，CO?捕集提純技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，但如何降低生產(chǎn)成本仍是亟待解決的問題。建議利用光伏發(fā)電、風(fēng)電等綠色電力來降低制氧成本，提高能源效率，以解決CO?捕集提純技術(shù)運(yùn)行成本高的難題。

  (二)推廣碳計(jì)量先進(jìn)技術(shù)裝備

  CO?在線監(jiān)測(cè)計(jì)量技術(shù)已實(shí)現(xiàn)試點(diǎn)應(yīng)用，但需更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行效果驗(yàn)證。建議國(guó)內(nèi)大型水泥集團(tuán)盡早落實(shí)CO?在線監(jiān)測(cè)計(jì)量的工程化應(yīng)用，并共同論證研究成果的科學(xué)性、系統(tǒng)性和穩(wěn)定性。

  (三)提高碳資源利用率

  水泥行業(yè)現(xiàn)狀分析指出，碳化養(yǎng)護(hù)混凝土技術(shù)是實(shí)現(xiàn)碳利用的有效途徑之一，但相對(duì)水泥窯系統(tǒng)捕集的CO?量，其處理量有限。建議針對(duì)國(guó)內(nèi)富產(chǎn)大量廢鋼渣的現(xiàn)狀，研究多級(jí)碳化制備建材制品技術(shù)及懸浮碳化制備高活性SCM材料技術(shù)，多渠道消納水泥窯系統(tǒng)捕集的大量CO?，推動(dòng)水泥行業(yè)的碳減排進(jìn)程及綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

  四、總結(jié)

  水泥行業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)原材料產(chǎn)業(yè)，面臨著碳減排的巨大壓力。通過碳捕集和利用技術(shù)的應(yīng)用，水泥行業(yè)在實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)方面取得了顯著進(jìn)展。未來，水泥行業(yè)需在降低碳捕集成本、推廣碳計(jì)量先進(jìn)技術(shù)裝備、提高碳資源利用率等方面持續(xù)努力，以進(jìn)一步促進(jìn)水泥生產(chǎn)減碳降碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的支持，水泥行業(yè)有望在2025年實(shí)現(xiàn)更加綠色、低碳的發(fā)展。

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