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水泥技術網:我國水泥行業綠色低碳發展的進程和下一步工作建議

發布時間:2024-05-09    字號:【

   

   

  摘要 

  我國水泥產量占全球產量的50%以上,年CO2排放量高達12t以上,是我國踐行生態文明理念和如期實現“雙碳”目標的重點攻關領域。近二十年來,在國家政策推動和引導下,水泥行業能效水平持續提升、碳減排工作成效顯著、污染物排放減量明顯、綠色低碳技術不斷推廣,總體發展成效卓著,但新形勢下也面臨著諸如產能過剩嚴重、利潤下滑明顯、減排空間縮小等多種挑戰。為了水泥行業“十四五”和“十五五”時期在綠色低碳發展方面取得更大進展,本文從技術成熟性、經濟合理性、效果顯著性等角度綜合考慮,提出階段性工作開展建議。 

  引言 

  近二十年來,我國水泥市場需求持續快速上漲,2020年熟料產量規模達到歷史最高值15.8t,水泥產量達到23.8t,行業CO2排放量高達13.6t,占全國碳排放總量的13%以上。作為CO2排放大戶,國家碳達峰、碳中和目標的提出對我國水泥工業產生深遠影響,控制水泥產量規模和實現水泥生產應用過程的綠色低碳轉型,是我國踐行生態文明理念、如期實現“雙碳”目標的重點工作之一。 

  進入“十四五”以來,國務院、國家發改委、工信部、生態環境部等相繼發布了《“十四五”節能減排綜合工作方案》《“十四五”工業綠色發展規劃》《“十四五”原材料工業發展規劃》等政策文件,對水泥行業綠色低碳發展做出了一系列工作部署,充分展現了政府層面推進水泥行業轉型升級的決心和力度。 

  1 水泥行業綠色低碳轉型進展 

  1.1 能效水平持續提升 

  行業平均能耗水平方面,熟料綜合能耗由2016年的117 kgce/t下降到2022年的107 kgce/t,降幅達8.6%。當前我國水泥(熟料)單位產品能耗指標已處于世界先進水平。能源消耗總量方面,2020年以后,隨著熟料產量的下滑和單位產品能耗的持續降低,水泥行業煤炭和電力消耗量均出現明顯縮減。初步統計,2022年全行業生產用煤炭消耗約1.4億噸標準煤,生產用外購電量約1?130kWh(不含水泥窯余熱發電量),分別比2020年下降12%、11.5%。2020年不同國家每噸熟料用于熱能的能源消耗對比(國際能源署數據)見圖1。 

  1.2 碳減排工作成效顯著 

  碳排放強度方面,隨著近年來國家對重點行業節能降碳要求的趨嚴,全行業以提升能效和能源替代為主流的技改工作扎實推進,推動單位產品(尤其是熟料)碳排放強度不斷降低。目前,我國噸熟料生產的平均CO2排放量已由2015年的0.87 t下降至2022年的0.84 t。 

  碳排放總量方面,2022年水泥行業CO2排放約12t,與2020年相比減排約1.6t。減排的主要動力是熟料產量的顯著下滑。另外,單位產品碳排放強度的降低也有一定貢獻。 

  1.3 污染物排放減量明顯 

  進入“十三五”后,我國水泥行業以中央環保督察為契機,不斷提升污染物排放控制標準,各地政府也相繼通過出臺嚴苛的地方標準、支持政策及處罰措施等手段,加快推進水泥行業超低排放改造工作。目前多數水泥企業大氣污染物排放強度低于201312月生態環境部發布的《水泥工業大氣污染物排放標準》(GB 4915—2013)。2022年,我國水泥行業NOx(氮氧化物)排放量87.5t,SO2排放量16.7t,顆粒物/煙粉塵排放量25.4t,分別比2020年減排12.6t、2.4t、5.4t。 

  1.4 綠色低碳技術不斷推廣 

  近年來,水泥行業重點圍繞加大技術改造力度、推進產業結構調整、尋求清潔能源替代等方面發力,推動行業向低碳化、智能化方向發展。目前,生料磨改輥壓機節能改造、預熱器節能降阻改造、篦冷機節能升級改造、水泥磨輥壓機節能升級改造等相對成熟的節能降碳技術逐漸普及應用;新型低碳膠凝材料、水泥窯爐煙氣CO2催化轉化利用等節能降碳新技術的應用示范進入實質階段;數字工廠、智慧物流、無人駕駛、數字礦山、AI窯磨專家系統等智能化技術應用比例不斷提升。 

  2 行業面臨的問題和挑戰 

  近年來我國水泥行業綠色低碳轉型發展雖取得了令人矚目的成績,但也面臨著越來越嚴峻的挑戰。 

  2.1 產能過剩態勢愈演愈烈 

  自“十二五”以來,盡管我國淘汰落后和化解過剩水泥產能超過4t,但水泥行業供需失衡的態勢并沒有出現根本性扭轉。據中國水泥協會統計,水泥行業2022年熟料設計產能約18.4t/a,實際產能高達20t/a以上,以實際產能測算的產能利用率僅為65.7%左右,比2021年下降6.8個百分點。 

  水泥產能過剩愈演愈烈的原因包括:一方面,受房地產開發和基礎設施建設日趨飽和、國際國內經濟持續下行等形勢影響,國內水泥需求已進入下行通道,且未來水泥需求持續下滑概率不斷增大;另一方面,減量置換政策在執行中存在諸多亂象,部分企業受到近年火熱市場形勢的影響,積極投建水泥項目,甚至在產能置換中進行各種違規操作,加之部分地區行業管理部門監管不嚴,導致產能置換后實際熟料產能不降反增。據不完全統計,2022年行業熟料產能比2020年增長了1?000 t/a左右。 

  2.2 利潤下滑掣肘綠色轉型 

  近幾年來煤炭和電價大幅上漲,同時,針對水泥行業的能耗、安全、環保、碳減排要求不斷提高,倒逼水泥企業不斷加大技改投入,以上主要因素顯著推高了水泥產品制造成本;而另一方面,越來越嚴峻的產能過剩形勢帶來產品價格的下行壓力。2022年,水泥行業利潤額由2020年的1?833億元下降至686億元,噸水泥利潤由77.10元下降至32.39元,反饋出行業盈利能力的劇烈滑坡,行業經濟運行不斷承壓?!笆濉币詠硭嘈袠I經濟運行情況見表1。 

  預判未來走勢,隨著“雙碳”工作的推進和生態文明理念的深入貫徹,水泥企業不僅需要加大生產線的節能降碳、超低排放技改資金投入,還將面臨碳交易帶來的生產成本提升。在效益持續下滑的悲觀預期下,企業的綠色低碳轉型將面臨更大資金壓力。 

  2.3 節能降碳空間逐漸收窄 

  十余年來,我國水泥行業通過各項轉型發展策略的實施,工藝、裝備、節能、環保均已在全球達到較先進水平。隨著節能降耗和終端排放上的不斷挖潛,依靠技改升級可提升的空間越來越小?;仡櫦韧ぷ鞒尚?,2020年我國水泥行業熟料單位產品綜合能耗為108 kgce/t,相比2016年的117 kgce/t下降了9 kgce/t,降幅達7.7%。但2022年熟料單位產品綜合能耗為107 kgce/t,2021、2022年期間僅下降1 kgce/t?!丁笆奈濉痹牧瞎I發展規劃》提出:“十四五”期間水泥產品單位熟料能耗降低3.7%,測算的噸熟料綜合能耗需下降4 kgce,但以實際進展來看,目標的如期實現很有壓力。 

  3 下一步的工作開展建議 

  從國家發展大局看,“十四五”和“十五五”是我國深入打好污染防治攻堅戰的關鍵期,也是實現工業領域碳達峰的窗口期。作為在全國工業領域排碳量前三、建材領域排碳量第一的水泥行業,減污降碳是行業在這一時期內不可懈怠的重要工作。以筆者在水泥行業工作多年的經驗總結,對未來十年水泥行業的綠色低碳發展提出建議如下。 

  3.1 深化行業結構調整 

  目前,我國水泥市場的供需矛盾日益突出,行業競爭不斷加劇,緩解產能嚴重過剩形勢成為解決行業困境的首要任務。重點工作包括:堅定供給側結構性改革主線,以末位淘汰等方式有序引導落后產能退出;從嚴落實“錯峰生產”和“產能置換”政策,國家層面抓緊制定錯峰生產實施細則,嚴肅查處批小建大、虛假置換、重復置換等違規置換行為;加大力度整頓市場競爭秩序,嚴懲惡性競爭、市場壟斷等行為,重塑企業家信心與市場預期。 

  3.2 推動能源結構轉型 

  降低化石能源使用率,并建立起相應的支撐體系。一方面,深入挖掘替代燃料的應用潛力,推動固廢預處理和垃圾衍生燃料(RDF)生產技術盡快走向成熟與標準化;另一方面,鼓勵企業加快建設分布式光伏發電,逐步增強綠電自給能力。 

  3.3 推動技術結構優化升級 

  鼓勵企業結合自身實際,以“一企一策”原則制定技改方案,從提高系統效能、關鍵設備升級改造入手,提升產線用能效率,爭創能效標桿企業。同時,鼓勵企業通過信息系統的綜合應用,實現生產線的數字化“雙碳”管控,提升節能降碳效果。 

  3.4 水泥的集約化、精細化使用 

  減少水泥產量對行業降碳具有立竿見影的效果。一方面,可通過提高水泥利用效率、提升建筑壽命等路徑減少對普通水泥的市場需求;另一方面,提升砂石生產整體技術水平,嚴格控制砂石骨料生產質量,可顯著減少混凝土中的水泥用量。據調研,部分企業通過改善砂石骨料質量,已將C30混凝土的水泥用量降至150~180 kg/m3。 

  3.5 綠色低碳關鍵技術產業化攻關 

  圍繞可再生能源、儲能、氫能、CCUS、碳匯等領域強化科技攻關,爭取“十五五”末綠色低碳關鍵技術,如水泥窯爐煙氣CO2捕捉、封存與利用,綠色氫能煅燒水泥熟料,水泥熟料生產“零化石能源”消耗等取得突破性進展,培育一批綠色技術成果轉化示范企業。 

  綜上所述,水泥行業的碳減排路徑種類繁多,行業管理部門應結合減排目標、技術成熟性、經濟合理性、效果顯著性進行分級、分期施策,做好企業技改升級的技術支撐和資金支持,找到企業經營效益與綠色升級之間的最佳平衡點,提升企業向綠色低碳轉型的積極性。 

  作者單位:中國建筑材料工業規劃研究院 

   

   

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