脱碳技术助力水泥行业在绿色革命洪流中砥砺前行

  11月2日，科技部、生态环境部等五部门公布《“十四五”生态环境领域科技创新专项规划》。《规划》强调，研究火电、钢铁、水泥、化工、有色金属、交通等行业深度脱碳技术，和数字化与低碳化协同的分布式能源系统支撑技术。

  近年来，水泥行业在节能降碳方面持续发力，并取得了一定的成果。在此期间涉及到的具体措施与脱碳技术路径有多个层面，主要集中在技术改造、能效提升、探索再生能源和碳捕集利用与封存技术等维度。

  节能减排技术改造升级

  近年来，海螺水泥对部分熟料生产线实施了综合能效提升技改，广泛开展篦冷机升级改造、低氮分解炉改造、原料磨改辊压机、高效风机使用、新型隔热纳米材料使用等，同时使用燃煤促进剂，运用行业节能减排先进技术装备，全面降低煤耗指标，进而减少二氧化碳排放。

  祁连山水泥大力推进节能环保设备的使用。例如，将效率较低的普通风机改造为高效节能风机，改造后风机运行效率超过82%以上，节电率达到10-25%，年节电可达到6,500万度，实现减碳8.13万吨。 

  9月，山东鲁中水泥完成日产7000吨旋窑技改项目，该生产线为山东省内单线产能最大的熟料生产线，节约标准煤6.8万吨/年。

  当前，为进一步降低生产能耗，水泥企业已经将生产线升级方向集中在数字化、智能化领域。国内涌现出包括泰安中联、全椒海螺、宜春红狮等在内的一批智能化生产线，极大的降低了生产能耗。

  以全椒海螺为例，作为我国水泥行业首个全流程智能化示范工厂，解决了传统水泥生产运行过程中存在资源能源利用率不高、质量控制难、劳动生产率偏低等问题，形成了“以智能生产为核心、以运行维护做保障、以智慧管理促经营”的水泥智能制造新模式。

  海螺集团以建设智能工厂为依托，在内部形成各类智能化系统并推广应用，劳动生产率提升19.9%、资源利用率提升5%、能源消耗下降1.2%、二氧化碳减排1.0%、质量稳定性提升3.7%，年增效逾10亿元。

  加速推进光伏应用

  近年来，为减少化石燃料的使用，水泥企业在可再生能源领域积极探索，加速推进光伏发电的应用。

  4月，红狮集团祥云建云水泥有限公司举行二期生产线竣工暨光伏项目启动仪式。祥云建云分布式光伏总投资约1.2亿元，建设规模16.2MW。项目建成后预计年均发电量2190万度, 每年可节约标准煤7886吨，减少二氧化碳排放2.2万吨、二氧化硫657吨。

  今年5月，华润罗定水泥分布式光伏发电项目动工活动近日在华润水泥（罗定）有限公司举行。项目建成后，预计年平均发电量1202.33万kWh，减少二氧化碳排放10000吨。

  10月31日，中国能建葛洲坝石门水泥公司5.48兆瓦分布式光伏项目地面部分按计划一次并网成功，成为葛洲坝水泥首家应用光伏清洁电能的子公司，向推进节能降碳、助力实现“碳达峰、碳中和”目标迈出了坚实一步。

  海螺水泥2021年完成海螺新能源股权收购，新增19个光伏电站、3个储能电站。2022年计划光伏发电装机容量达到1GW。

  2021年塔牌集团投资约13.39亿元建设分布式光伏发电储能一体化项目，向绿色低碳工业经济转型升级。塔牌集团对外称，经测算，公司厂区内建设“自发自用、余电上网”光伏发电项目用电成本比当前外购电价节约20%以上。

  二氧化碳资源化利用

  企业将水泥窑排放废气中的二氧化碳捕集，并进行创新利用。

  为进一步加快绿色环保从技术到产品的转化，海螺集团于2019年在白马山水泥厂建设年产3000吨干冰项目，将捕集的二氧化碳转换为高附加值的干冰产品，开辟了一条利用企业副产品的新途径。

  今年6月，海螺集团在白马山水泥厂碳捕集项目的基础上，建设智慧农业温室项目，创造高效率的光合作用环境，将水泥生产过程中捕集的二氧化碳作为农业气肥使用，实现二氧化碳资源化利用。 

  为了解决生产中排放二氧化碳的问题，自2012年起，台泥与台湾工研院合作，推动“钙回路碳捕捉先导型系统技术合作研究”及“二氧化碳捕获与封存（CCUS）技术验证与放大技术研发”。

  捕获的二氧化碳进行地质封存或养殖微藻。当藻类在生产的过程中，需要吸收阳光与二氧化碳固碳，能够进一步进行碳捕捉以达成生态减碳，并创造高经济价值的虾红素。也就是说，通过碳捕捉技术，被视为导致全球变暖、温室效应元凶的二氧化碳，将彻底从废物变黄金。

  除了上面提到的以外，水泥企业原燃料替代方面也做了大量的工作。

  华新水泥进行替代原料的质量分析与配料优化，加大对钢渣、炉渣等工业副产品的利用率，利用替代原料对天然钙基材料的替代。2021年，华新水泥窑线综合利用各类工业废渣338万吨作为替代原料，直接减少碳排放34万吨。

  冀东水泥有序推进协同处置生物质垃圾、有热值固废等燃料替代技术，燃料替代率不断提高。电石渣代替石灰石配料煅烧熟料技术在4家企业实现了产业化。成功研究开发硅酸二钙含量40%的低碳熟料，在质量指标满足低热熟料标准的前提下，吨熟料碳排放量可减少约47千克。 

  水泥行业的碳减排行动开展已久，通过技改降低二氧化碳排放，利用原料替代、燃料替代、能源管控、余热发电、发展低碳水泥、进行碳捕集等手段推动着水泥行业碳减排工作。而在各大水泥企业的未来规划中，“绿色发展”、“低碳发展”等词也频频出现。

  华润水泥在年报中敲下“减污降碳”的时刻表，目标至2025年，所有水泥生产基地窑头窑尾烟气的氮氧化物排放浓度力争达到100mg/m³以下、二氧化硫排放浓度达50mg/m³以下、颗粒物排放浓度达10mg/m³以下。同时，于2025年二氧化碳排放总量达峰，吨熟料二氧化碳排放量较2020年下降2%，努力于2060年实现产业链碳中和。 

  祁连山水泥也在年报中指出，未来将强化节能减碳，加快绿色低碳转型，重点抓好低碳熟料、高效烧成、替代燃料、高效粉磨等重点低碳技术攻关，积极开展绿色矿山和花园工厂建设。加强“双碳”政策研究，加快构建碳资产管理体系，积极准备参与碳交易。 

  节能减排是一次世界级的绿色革命洪流，对水泥行业而言，当前的脱碳技术仍面临诸多挑战，亟待创新突破。为了实现水泥行业绿色低碳可持续发展，唯有水泥同仁共同朝着“减污降碳”的目标努力，水泥行业才能走向“绿色低碳转型”的灿烂明天。