為深入貫徹落實黨中央、國務院關(guān)于碳達峰、碳中和的重要決策部署,完整、準確、全面貫徹新發(fā)展理念，堅決遏制“兩高”項目盲目發(fā)展，踐行“宜業(yè)尚品、造福人類”建材行業(yè)發(fā)展目標，科學做好水泥行業(yè)節(jié)能降碳改造升級，推動水泥行業(yè)節(jié)能降碳和綠色轉(zhuǎn)型，根據(jù)《關(guān)于嚴格能效約束推動重點領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》《高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》《高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域節(jié)能降碳改造升級實施指南（2022年版）》，制定本技術(shù)指南。
  一、總體要求

  完整、準確、全面貫徹新發(fā)展理念，科學處理發(fā)展和減排、短期和中長期的關(guān)系，突出標準引領(lǐng)作用，深挖節(jié)能降碳技術(shù)改造潛力，按照“因業(yè)施策”“因企施策”“一線一策”的原則，加快推進水泥行業(yè)節(jié)能降碳步伐，帶動全行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型，確保如期實現(xiàn)碳達峰目標。

  二、遵循原則

  因地制宜，綜合考慮技改投資與收益，不以提產(chǎn)為主要目標，采用適宜的技術(shù)方案，降低單位產(chǎn)品碳排放，以最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟指標運行。對擬建、在建項目，應對照能效標桿水平建設(shè)實施，推動能效水平應提盡提，力爭全面達到標桿水平。對能效低于行業(yè)基準水平的存量項目，明確改造升級和淘汰時限（一般不超過3年），引導企業(yè)有序開展節(jié)能降碳技術(shù)改造，在規(guī)定時限內(nèi)將能效改造升級到基準水平以上，力爭達到能效標桿水平；對于不能按期改造完畢的項目進行淘汰。

  三、現(xiàn)狀分析

  目前，全國水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)1200多家，水泥熟料生產(chǎn)線近1700條，生產(chǎn)能力約18.4億噸，其中新型干法水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)1100多家，水泥熟料生產(chǎn)線約1585條，生產(chǎn)能力約18.2億噸，日產(chǎn)2500噸水泥熟料生產(chǎn)線約占35%，日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線約占40%。根據(jù)《高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》，水泥熟料能效標桿水平為100千克標準煤/噸，基準水平為117千克標準煤/噸。按照電熱當量計算法，截至2020年底，水泥行業(yè)能效優(yōu)于標桿水平的產(chǎn)能約占5%，能效低于基準水平的產(chǎn)能約占24%。據(jù)此推算，能效低于基準水平的水泥熟料生產(chǎn)能力約有4.5億噸；按照到2025年，通過實施節(jié)能降碳行動，能效達到標桿水平的產(chǎn)能比例超過30%的目標，約有5億噸的水泥熟料生產(chǎn)能力需要改造提升。水泥行業(yè)作為落實碳達峰碳減排的重點行業(yè)，節(jié)能降碳的壓力較大，但通過采用先進的技術(shù)和裝備，也具有較大的提升改造潛力。受工業(yè)和信息化部委托，中國建筑材料聯(lián)合會選取了4家典型水泥企業(yè)，其中日產(chǎn)2500噸水泥熟料生產(chǎn)線1家、日產(chǎn)4000噸水泥熟料生產(chǎn)線1家、日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線2家，作為落實水泥行業(yè)碳達峰實施方案的“實驗田”，開展“解剖麻雀”式的調(diào)查研究，這4家企業(yè)涵蓋了占比較大的日產(chǎn)2500噸和5000噸水泥熟料生產(chǎn)線，在水泥行業(yè)具有一定的代表性、典型性，為本指南提供了主要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和節(jié)能降碳技術(shù)路徑支撐。

  四、主要目標

  到2025年，水泥行業(yè)能效標桿水平以上的熟料產(chǎn)能比例達到30%，能效基準水平以下熟料產(chǎn)能基本清零，行業(yè)節(jié)能降碳效果顯著，綠色低碳發(fā)展能力大幅增強。到2030年，能效基準水平和標桿水平進一步提高，達到標桿水平企業(yè)比例大幅提升，行業(yè)整體能效水平和碳排放強度達到國際先進水平，為如期實現(xiàn)碳達峰目標提供有力支撐。


  五、水泥行業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)清單

  水泥行業(yè)碳排放分為直接排放和間接排放，直接排放包括燃料燃燒排放和生產(chǎn)過程（碳酸鹽分解）排放兩部分；間接排放包括水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的電力消耗、以及發(fā)電、供熱和運輸?shù)确巧a(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗所折合的二氧化碳排放。水泥行業(yè)二氧化碳排放主要源于熟料生產(chǎn)過程，其中碳酸鹽分解所排放的二氧化碳，約占碳排放總量的60%；燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，約占排放總量的35%；電力消耗間接產(chǎn)生的二氧化碳，約占排放總量的5%。

  目前水泥行業(yè)的燃料結(jié)構(gòu)以煤為主，煤炭占水泥生產(chǎn)所消耗能源的85%左右。對照碳排放產(chǎn)生環(huán)節(jié)和影響因素，節(jié)能降碳技術(shù)包括低能耗燒成、高效粉磨、智能化、燃料類及原料類替代等，這些技術(shù)目前均較為成熟，分別具有不同的節(jié)能降碳潛力，可作為指導水泥企業(yè)進行碳減排優(yōu)化改造實施的行動指南。


  六、水泥行業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)路徑及預期效果

  （一）提升能效技術(shù)

  旨在提高現(xiàn)有水泥工業(yè)設(shè)備的性能和效率，通過技術(shù)優(yōu)化和局部改進降低系統(tǒng)能耗，達到碳減排的目的，水泥企業(yè)可根據(jù)實際使用的設(shè)備及工藝狀況組合使用。

  1.生產(chǎn)過程能效提升技術(shù)

  （1）水泥窯爐用耐火材料整體提升技術(shù)

  技術(shù)路徑：預熱器及篦冷機內(nèi)襯采用低導熱系數(shù)的納米隔熱板代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅酸鈣板，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯采用低導熱系數(shù)的復合磚代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅莫磚及高鋁磚，或者采用氣凝膠隔熱材料等新型高效隔熱材料，可降低燒成系統(tǒng)熱耗。

  預期效果：熟料燒成能耗降低1～3kgce/t（注：本文所有能耗指標與GB 16780中使用的能耗指標一致）。

  （2）預熱器分離效率提升及降阻優(yōu)化技術(shù)

  技術(shù)路徑：更換原有旋風筒蝸殼部分，增大旋風筒進口面積，合理設(shè)計蝸殼結(jié)構(gòu)形式，以達到提高旋風筒分離效率、減小旋風筒內(nèi)切風速和降低系統(tǒng)阻力的目的；采用預熱器控制漏風、結(jié)皮技術(shù)，優(yōu)化下料管及撒料盒結(jié)構(gòu)，提升物料在預熱器進風管道中的分散效果，增強氣固換熱效率，可大幅降低預熱器出口溫度和阻力，降低燒成系統(tǒng)熱耗和電耗。

  預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～2kgce/t。

  （3）五級預熱器改造低能耗六級預熱器技術(shù)

  技術(shù)路徑：在土建條件允許的情況下，將傳統(tǒng)五級預熱器增加一級旋風筒變?yōu)榱夘A熱器，預熱器塔架新增一層樓面，原有頂級旋風筒上移一層；通過增加一級換熱及提高預熱器換熱效率、分離效率，從而提升預熱器整體的換熱效率，降低廢氣排放熱量損失，實現(xiàn)水泥燒成節(jié)能減碳。

  預期效果：熟料燒成綜合能耗降低4～5kgce/t。

  （4）分解爐自脫硝及擴容優(yōu)化技術(shù)

  技術(shù)路徑：增大原有分解爐爐容，優(yōu)化進入分解爐的三次風、尾煤及入爐物料下料點位置，創(chuàng)造分解爐自脫硝還原區(qū)，改善分解爐內(nèi)煤粉的燃燒及生料分解，提高煤粉燃盡率和生料的分解率，從而降低燒成系統(tǒng)熱耗和提高分解爐自脫硝效率。

  預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～3kgce/t，減少氨水用量30%～50%。

  （5）冷卻機升級換代技術(shù)（三代更換為四代）

  技術(shù)路徑：將原有三代篦式冷卻機整體更換為第四代步進式冷卻機，增加篦床面積，同時優(yōu)化固定斜坡的布置形式、篦板及供風方式，提高冷卻機的熱回收效率，降低熟料溫度，可降低燒成系統(tǒng)熱耗。

  預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～3kgce/t。

  （6）冷卻機更換為中置輥破技術(shù)

  技術(shù)路徑：將原錘式破碎機改造為中置輥破形式，提高熟料冷卻效果，增加余熱發(fā)電能力，可提高篦冷機運轉(zhuǎn)率，降低燒成系統(tǒng)綜合能耗。預期效果：熟料燒成綜合能耗降低0.2～0.5kgce/t。

  （7）富氧燃燒技術(shù)

  技術(shù)路徑：由膜法、深冷法、變壓吸附等方法獲得高濃度的氧氣，通入燃燒器一次風及窯頭窯尾送煤風中，將一次風及送煤風的氧氣濃度提升至28%～36%范圍，以加強窯內(nèi)煅燒溫度，提高分解爐難燃燃料或替代燃料的燃盡率，降低系統(tǒng)綜合能耗。

  預期效果：熟料燒成綜合能耗降低2～4kgce/t。

  （8）窯頭燃燒器優(yōu)化改造

  技術(shù)路徑：根據(jù)燃料特性，進行窯頭燃燒器結(jié)構(gòu)優(yōu)化或整體改造，強化回轉(zhuǎn)窯燃燒器性能，提升窯內(nèi)煅燒溫度，降低一次風用量或改造成可使用生物質(zhì)、塑料微粒、橡膠微粒等高品位替代燃料的多功能燃燒器，減少化石燃料使用量，降低系統(tǒng)綜合能耗。

  預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～2kgce/t。

  （9）生料易燒性和操作管理提升技術(shù)

  技術(shù)路徑：通過加入節(jié)煤劑、礦化劑等技術(shù)，改善燃料的燃燒特性或生料的易燒性，如磷渣、螢石等礦化劑明顯降低熟料燒成溫度，減少燃料的使用量，提升熟料質(zhì)量。通過提升操作管理，減少系統(tǒng)漏風，均能降低綜合能耗，降低水泥生產(chǎn)成本。

  預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～5kgce/t。

  （10）立式輥磨生料外循環(huán)技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用外循環(huán)立式輥磨系統(tǒng)工藝，將立式輥磨的研磨和分選功能分開，物料在外循環(huán)立式輥磨中經(jīng)過研磨后全部排到磨機外，經(jīng)過提升機使研磨后的物料進入組合式選粉機進行分選，分選后的成品進入旋風收塵器收集，粗顆粒物料回到立式輥磨進行再次研磨，系統(tǒng)氣體阻力降低5000Pa，降低了通風能耗和電耗。

  預期效果：系統(tǒng)單位電耗11～13kWh/t。

  （11）輥壓機生料終粉磨技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用料床粉磨原理，不斷優(yōu)化輥壓機設(shè)備結(jié)構(gòu)并進行系統(tǒng)工藝創(chuàng)新，輥壓機生料終粉磨系統(tǒng)比球磨機生料粉磨系統(tǒng)和立磨生料粉磨系統(tǒng)更節(jié)電。預期效果：系統(tǒng)單位電耗10～13kWh/t。

  （12）水泥粉磨優(yōu)化提升技術(shù)

  技術(shù)路徑：基于增加料床粉磨做功比重的理論方法，低能耗水泥粉磨成套技術(shù)裝備進行了系統(tǒng)創(chuàng)新，有多種不同的選項如純球磨改聯(lián)合（輥壓機、立式輥磨聯(lián)合粉磨系統(tǒng)），小輥壓機改大輥壓機，增加高效三分離選粉或高效選粉機，可降低水泥粉磨系統(tǒng)電耗。

  預期效果：系統(tǒng)單位水泥電耗23～26kWh/t。

  表4低能耗水泥粉磨成套技術(shù)裝備



  （13）鋼渣/礦渣輥壓機終粉磨技術(shù)

  技術(shù)路徑：以輥壓機和動靜組合式選粉機為核心設(shè)備，全部物料為外循環(huán)，除鐵方便，避免塊狀金屬富集，輥面壽命可達立磨的2倍，具有廣泛的物料適應性，可以單獨粉磨礦渣、鋼渣，也可用于成品比表面積＜700m2/kg的類似物料的粉磨，系統(tǒng)阻力低，節(jié)電效果明顯。

  預期效果：生產(chǎn)礦渣微粉時系統(tǒng)電耗小于33kWh/t。

  （14）鋼渣立式輥磨終粉磨技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用料層粉磨、高效選粉技術(shù)，集破碎、粉磨、烘干、選粉為一體，集成了粉磨單元與選粉單元；通過磨內(nèi)除鐵排鐵、外循環(huán)除鐵、高壓力少磨輥研磨等技術(shù)，使得鋼渣中的金屬鐵有效去除。

  預期效果：系統(tǒng)能耗≤40kWh/t。

  （15）風機效率提升節(jié)能技術(shù)

  技術(shù)路徑：目前，隨著風機/電機整體節(jié)能技術(shù)的進步，水泥工業(yè)使用高效風機、新型懸浮風機、永磁電機（低負荷運行時）、高效聯(lián)軸器等節(jié)能通用設(shè)備能夠起到很好的節(jié)電效果。近年來節(jié)能風機技術(shù)開始廣泛應用，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能30%～40%，噪聲由120dB降到80dB。

  預期效果：風機效率達到82%～85%，實現(xiàn)節(jié)能30%～40%。

  2.數(shù)字化、智能化技術(shù)

  技術(shù)路徑：圍繞構(gòu)建智能裝備、智能生產(chǎn)、智能運維、智能運營、智能決策等五大維度，打造“數(shù)據(jù)、算力、算法、場景和全鏈路”的技術(shù)集群，實現(xiàn)水泥生產(chǎn)線層級的生產(chǎn)管控智能決策、自動化專家系統(tǒng)、智能優(yōu)化控制及自主尋優(yōu)，整體完成或分步完成四個維度的生產(chǎn)管控智能化平臺建設(shè)。

  （1）智能裝備：實現(xiàn)原料自動配料、燒成系統(tǒng)智能優(yōu)化控制、出磨生料智能控制，全自動化驗室采樣/送樣/成分化驗等過程全自動完成，石灰石、原煤輔料堆場無人值守，自動調(diào)車和自動堆取料、實現(xiàn)堆場數(shù)字化管理。

  （2）智能生產(chǎn)：從石灰石破碎、原料磨、煤磨、脫硫脫硝、熟料發(fā)散、輔料原煤堆場均實現(xiàn)無人值守、一鍵啟停、自動控制，各種異常工況均能全自動聯(lián)鎖保護，初步實現(xiàn)燒成系統(tǒng)自尋優(yōu)控制，完成質(zhì)量全自動閉環(huán)控制，實現(xiàn)智能自動配料，風、煤、料、窯速匹配，生料及窯況穩(wěn)定性明顯增強。

  （3）智能運維：由視頻巡檢與主輔機振動在線監(jiān)測、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、油品在線監(jiān)測系統(tǒng)、現(xiàn)場專業(yè)巡檢融合構(gòu)建一體化高效智能巡檢體系；全自動智能潤滑系統(tǒng)；設(shè)備巡檢、檢修、隱患處理通過自動工單流轉(zhuǎn)方式實行閉環(huán)管控。

  （4）智能運營：能耗分析過渡為自動取數(shù)、自動統(tǒng)計匯總、自動分析、自動能耗異常根源分析，改變數(shù)據(jù)分析模式，有效提升能耗分析效率、精準性。實現(xiàn)質(zhì)量一體化管控，打通質(zhì)量數(shù)據(jù)、質(zhì)量管控和智能優(yōu)化控制鏈路；安全管理由人工跟蹤監(jiān)管變?yōu)樾畔⒒嗑S度防控，中高危區(qū)域分級防控，在線驗證防護措施及監(jiān)管到位，實施電力運行安全監(jiān)控系統(tǒng)。

  （5）智能決策：逐步落地在線熱工診斷、生料質(zhì)量閉環(huán)控制、能耗分析及異常定位、在線物料平衡等算法；生產(chǎn)智能控制平臺借助“APC＋大數(shù)據(jù)＋AI算法”，實現(xiàn)窯況異常工況識別、全局自主尋優(yōu)、游離氧化鈣和28天熟料強度預測；在窯頭喂煤控制、篦冷機風量控制及與余熱發(fā)電經(jīng)濟平衡控制方面，應用專家AI算法優(yōu)勢，進一步兼顧余熱發(fā)電量、降低噸熟料煤耗。

  預期效果：實現(xiàn)生產(chǎn)線定員定崗小于80人，熟料綜合電耗降低1～5 kWh/t，標準煤耗降低1.0～3.0kgce/t。

  （二）原燃料替代技術(shù)

  水泥工業(yè)CO？排放的60%左右來自于碳酸鹽分解，35%左右來自于燃料燃燒，5%左右來自發(fā)電的間接排放。用垃圾衍生燃料（RDF）、生物質(zhì)燃料、塑料、橡膠、皮革、廢棄輪胎等替代燃料來替代化石能源，可減少燃料產(chǎn)生的碳排放。另一方面用鈣質(zhì)工業(yè)固廢來替代石灰石，可顯著減少碳酸鹽分解的碳排放。該技術(shù)方向旨在從原、燃料替代出發(fā)，通過采用不同的原料或燃料，從工藝角度減少水泥系統(tǒng)的碳排放量，需要水泥企業(yè)根據(jù)環(huán)境條件、自身情況，在國家鼓勵政策下選擇使用。

  1.替代燃料協(xié)同處置技術(shù)

  技術(shù)路徑：替代燃料可分為固體、液體和氣體替代燃料，其中固體替代燃料主要包括垃圾衍生燃料（RDF）、生物質(zhì)燃料、塑料、橡膠、皮革、廢棄輪胎等；液體替代燃料主要包括礦物油和液壓油等；氣體替代燃料主要包括焦爐氣、煉油氣、裂解氣和氫能源等。積極開展氫能和生物質(zhì)燃料煅燒水泥熟料關(guān)鍵技術(shù)及示范應用研究。目前，RDF、廢油、廢輪胎及污泥等用作替代燃料較為普遍。將廢棄物進行破碎、篩分、風選等預處理，直接喂入水泥燒成系統(tǒng)的不同位置。通過預處理工藝降低廢棄物的細度、水分等，提升其燃料特性，可作為燃料替代使用，從而減少化石燃料的使用量。對于替代燃料比例高且Cl？含量等有害成分比較高時,可設(shè)置旁路放風系統(tǒng)。

  預期效果：燃料替代率20%～60%，CO？排放量降低約10%～20%，水泥熟料生產(chǎn)綜合能耗降低10%～50%。

  2.替代燃料預煅燒裝備及技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用預煅燒設(shè)備直接處理適宜于改造現(xiàn)場的生活垃圾、生物質(zhì)、固體廢棄物等，替代燃料預煅燒設(shè)備可實現(xiàn)原生廢棄物的干燥、氣化及焚燒過程，實現(xiàn)廢棄物的預處理及預燃燒，可大幅提升水泥燒成工藝的替代燃料使用量及替代率。

  效益說明：燃料替代率達到50%以上，CO？排放量降低約10%～20%，水泥熟料生產(chǎn)綜合能耗降低10%～40%。

  3.新能源替代技術(shù)

  技術(shù)路徑：利用水泥廠的自然環(huán)境和地理位置，使用風電、光電技術(shù)、風光儲技術(shù)，吸收工業(yè)領(lǐng)域新能源技術(shù)探索經(jīng)驗，通過綠色能源技術(shù)途徑減少水泥生產(chǎn)過程中的電力消耗，結(jié)合余熱發(fā)電，改造現(xiàn)有水泥廠使其實現(xiàn)“零購電”或“近零購電”,促進水泥生產(chǎn)的綠色能源低碳轉(zhuǎn)型。

  預期效果：增加一套1.5MW風力發(fā)電項目，則年發(fā)電量約150萬kWh，電力消耗減少1kWh/t；建設(shè)多套風力發(fā)電或者光電、垃圾發(fā)電，可實現(xiàn)水泥企業(yè)“零購電”。

  4.電石渣替代石灰石質(zhì)原料生產(chǎn)水泥熟料技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用電石渣全部替代石灰石原料、采用新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)水泥熟料，解決電石渣廢渣污染環(huán)境的問題；電石渣替代石灰石質(zhì)原料，變廢為寶，節(jié)省石灰石礦山資源；實現(xiàn)水泥工業(yè)綠色、低碳發(fā)展。

  預期效果：1噸電石渣（干基）可以代替1.23噸優(yōu)質(zhì)石灰石生產(chǎn)1噸熟料，CO？排放量降低約40%～50%。

  5.超細冶金渣立式磨粉磨裝備技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用立式磨粉磨工藝對大量礦渣、鋼渣等固體廢棄物進行資源化處置，提升其利用領(lǐng)域和經(jīng)濟價值。為地方消化大量礦渣、鋼渣等固體廢棄物，促進水泥生產(chǎn)熟料減量化技術(shù)發(fā)展，降低碳排放總量。

  預期效果：噸水泥熟料系數(shù)降低≥5%，CO？排放量降低約6%～8%。

  （三）低碳水泥技術(shù)

  低碳水泥旨在降低生產(chǎn)水泥熟料所用碳酸鹽，或減少熟料用量。

  1.高貝利特硫鋁酸硅酸鹽（鐵鋁酸硅酸鹽）水泥技術(shù)

  技術(shù)路徑：水泥熟料特殊配料燒成技術(shù)，通過改變原水泥燒成配料和工藝工況控制，可將常規(guī)水泥生產(chǎn)線改為高貝利特水泥生產(chǎn)線，該高貝利特水泥抗壓強度等參數(shù)與常規(guī)水泥相當或更優(yōu)。

  預期效果：降低水泥熟料燒成工藝過程CO？排放量20%～30%。

  2.低熱硅酸鹽水泥與中熱硅酸鹽水泥及其制備技術(shù)

  技術(shù)路徑：降低硅酸鹽熟料中C3S含量，提高C2S含量，并采用C2S活化和穩(wěn)定技術(shù)提高水泥強度。采用該技術(shù)，石灰石用量比普通水泥降低約10%左右，并可使用較低CaO含量的石灰石進行配料。該水泥是具有低水化熱、較高后期強度、耐蝕性好等特點，適用于水工大壩等超大體積混凝土工程。

  預期效果：降低水泥熟料燒成工藝過程CO？排放量5%左右。

  3.分級分別水泥粉磨技術(shù)

  技術(shù)路徑：圍繞水泥中熟料水化有效利用率低、碳排放強度高的問題，重構(gòu)水泥顆粒組成，開展新型水泥低碳粉磨技術(shù)研究，實現(xiàn)料床粉磨能耗持續(xù)降低。預期效果：開展分級分別高效粉磨制備低碳水泥技術(shù)研究，達到相同的硅酸鹽水泥強度，實現(xiàn)熟料系數(shù)降低10%以上。

  4.高嶺土煅燒生產(chǎn)低碳水泥

  技術(shù)路徑：LC3低碳水泥是一種基于煅燒活性高嶺土和石灰石耦合替代水泥中部分熟料的石灰石煅燒粘土水泥，其技術(shù)關(guān)鍵是高嶺土的煅燒活化，采用懸浮煅燒技術(shù)、回轉(zhuǎn)煅燒技術(shù)或類似低溫改性工藝進行高嶺石粘土脫水得到活性高嶺土，在保證水泥性能的同時降低熟料摻量。

  預期效果：低碳水泥中熟料摻量可降低至50%，與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比，CO？排放量降低約30%以上。

  5.工業(yè)副產(chǎn)石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥成套技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用工業(yè)副產(chǎn)石膏立式烘干脫水裝置、預熱器、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機等水泥技術(shù)裝備，形成工業(yè)副產(chǎn)石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥新工藝，大幅降低燒成系統(tǒng)熱耗，顯著提高制酸煙氣的SO？濃度，實現(xiàn)工業(yè)副產(chǎn)石膏資源化利用的節(jié)能減排并降低生產(chǎn)成本。

  預期效果：采用工業(yè)副產(chǎn)石膏替代天然石灰石，CO？排放量降低約50%。

  （四）碳捕集封存技術(shù)

  碳捕集封存技術(shù)直接將水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO？進行捕集提純，用于其他工業(yè)領(lǐng)域或食品加工、化學利用或者直接封存等，直接減少了水泥企業(yè)的CO？排放。

  1.全氧燃燒耦合低能耗碳捕集技術(shù)

  技術(shù)路徑：采用制氧設(shè)備制造的高濃度純氧氣體與燒成系統(tǒng)產(chǎn)生的循環(huán)煙氣混合再送入燒成系統(tǒng)中作為燃燒助燃氣體使用，由此可大幅提升燒成系統(tǒng)排出氣體中的CO？濃度，干基CO？濃度可達80%以上，大幅降低CO？進一步捕集提純的成本。

  預期效果：單位CO？能源消耗小于1.6GJ/t.CO？。

  2.水泥窯爐煙氣捕集CO？技術(shù)

  技術(shù)路徑：利用化學、物理方法直接捕集水泥窯爐煙氣中二氧化碳，并采用吸收法進行高濃度純化，達到CO2捕集提純的目的。

  預期效果：單位CO？能源消耗小于2.3GJ/t.CO？。

  七、不同能耗水平水泥企業(yè)技術(shù)改造提升建議

  本指南僅以試點企業(yè)提出碳減排技術(shù)方案，不同原燃料條件的水泥企業(yè)根據(jù)其實際使用的工藝、設(shè)備進行個性化的選擇，以達到最大化的節(jié)能降碳為目標。各水泥企業(yè)在實際實施中宜查漏補缺，補短板增強項，最終實現(xiàn)綜合能耗及碳排放的降低。

  本指南以GB 16780—2021《水泥單位產(chǎn)品能源消耗限額》中定義的1級、2級、3級能耗標準為碳減排技術(shù)應用目標，為不同能耗等級的水泥企業(yè)提供對應的碳減排技術(shù)應用方案。指南中所列舉的碳減排技術(shù)方案僅為建議方案，水泥企業(yè)在實際應用中可根據(jù)具體情況選擇使用。

  （一）能耗3級以下企業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)改造建議能耗3級以下企業(yè)往往采用較落后的設(shè)備或工藝，通過設(shè)備升級或工藝優(yōu)化可以降低水泥生產(chǎn)綜合能耗，使其達到綜合能耗3級或2級水平。

  以綜合能耗120kgce/t的水泥生產(chǎn)企業(yè)為例，使其達到綜合能耗3級或2級水平可以采用以下技術(shù)（見表5）。

  表5綜合能耗達到3級或2級水平可采取的技術(shù)措施

  為達到3級能耗，需要將水泥生產(chǎn)的設(shè)備及工藝提升至目前主流的高效低阻預熱器、大爐容分解爐、第四代篦冷機、生料輥壓機終粉磨等某些技術(shù)組合,可降低綜合能耗7～10kgce/t。在達到3級能耗的基礎(chǔ)上進一步選擇耐火材料整體提升、五級預熱器改六級、冷卻機中置輥破、富氧燃燒等某些技術(shù)組合，進一步降低熱耗，整體可降低綜合能耗6～8kgce/t,最終達到綜合能耗2級水平。

  （二）能耗2級以下企業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)改造建議

  能耗達到3級但未達到2級的水泥企業(yè)大都采用了部分先進的設(shè)備或工藝，但局部需要進行優(yōu)化提升。

  以綜合能耗112kgce/t的水泥生產(chǎn)企業(yè)為例，使其達到綜合能耗2級或1級水平可以采用以下技術(shù)（見表6）。

  表6綜合能耗達到2級或1級水平采取的技術(shù)措施

 

  達到2級能耗的技術(shù)方案，可在表6中依據(jù)實際需要選擇幾項組合使用，可降低綜合能耗5～8kgce/t。采用五級改六級、富氧燃燒技術(shù)可在常規(guī)技改優(yōu)化的基礎(chǔ)上進一步降低4～8kgce/t，如采用替代燃料、生料易燒性提升、電石渣替代、新能源等技術(shù)可大幅降低綜合能耗，直接達到1級能耗。

  （三）能耗1級以下企業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)改造建議

  能耗達到2級但未達到1級的水泥企業(yè)基本已經(jīng)采用了先進的設(shè)備或工藝，如需進一步提升能耗水平需要采用替代燃料、生料易燒性提升、電石渣替代、新能源等技術(shù)。

  采用替代燃料、電石渣替代、新能源替代、高貝利特低鈣水泥中的一項或多項可大幅降低能耗水平及CO？的排放量，使不同能耗水平的水泥企業(yè)直接達到1級能耗水平。

  八、未來水泥企業(yè)碳減排技術(shù)展望

  （一）水泥熟料新型循環(huán)懸浮煅燒技術(shù)。新型循環(huán)懸浮煅燒技術(shù)將回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堆積態(tài)變?yōu)榱鲬B(tài)化，因而系統(tǒng)內(nèi)部氣固兩相充分接觸，換熱效率提升，與現(xiàn)有同規(guī)模新型干法水泥熟料燒成工藝相比，熱耗降低10%以上，電耗降低5%以上。

  （二）清潔電能煅燒水泥的研究。在國家政策的推動下，未來全國范圍內(nèi)逐步走向控制高碳能源消費，以低碳電力替代高碳電力，推進非化石能源。在這種情況下，水泥工業(yè)可能會向綠色電力的電氣化發(fā)展。如果考慮未來水泥生產(chǎn)線全部采用清潔電能的綠電，實現(xiàn)水泥廠電氣化煅燒水泥，可以起到大幅度減排效果。

  （三）綠色生態(tài)智慧礦山。綠色生態(tài)智慧礦山采用的技術(shù)途徑包括：礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和諧，礦區(qū)可綠色化區(qū)域綠化覆蓋率和生態(tài)修復率達到100%；礦山固體廢物零排放，資源利用率100%；礦山生產(chǎn)設(shè)備智能化，生產(chǎn)現(xiàn)場無人化；礦山安全生產(chǎn)和智能配礦。最終建成生態(tài)環(huán)境和諧友好的公園式礦區(qū)，提高礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力，實現(xiàn)“零碳”礦山。

  （四）提升水泥產(chǎn)品利用效率。水泥產(chǎn)品利用效率的提升，可有效減少水泥產(chǎn)品的使用。目前應在保證混凝土性能的基礎(chǔ)上，盡可能減少水泥用量，可以通過提高建筑及基礎(chǔ)設(shè)施中混凝土的有效使用率，在建筑領(lǐng)域采用木材及其他建筑材料替代水泥，回收水泥、回收混凝土并經(jīng)處理后再利用、開發(fā)使用水泥用量較低的新的混凝土產(chǎn)品等方式降低水泥需求量。因此需要對相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、施工規(guī)范、設(shè)計規(guī)范做進一步修訂，提高水泥產(chǎn)品使用效率。另外，在工程管理上也需要在水泥利用效率上加強控制，通過更優(yōu)、更細的管理促使水泥用量下降，給予水泥碳中和直接支持。

  （五）實現(xiàn)熟料替代，調(diào)整水泥產(chǎn)品原材料結(jié)構(gòu)。尋找一些活性材料替代或減少熟料使用也是節(jié)煤減碳的一種方式。在工程建設(shè)過程中，根據(jù)混凝土性能需要，有差別的使用水泥，也是碳減排的重要途徑。例如，在砌筑，抹墻等非承重結(jié)構(gòu)上推廣使用砌筑水泥。

  （六）碳捕集技術(shù)由于碳封存或碳利用技術(shù)局限，目前尚不能直接大幅度降低碳排放水平，但由于該技術(shù)可直接降低最終的CO？排放，達到最大的CO？減排效果，在相應標準支持下可得到更多水泥企業(yè)的青睞。

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