【摘要】：水泥工業(yè)減排是實現(xiàn)中國碳減排目標(biāo)的重要組成部分,把握和理解中國水泥工業(yè)生產(chǎn)碳排放強度的演變趨勢有助于評估和識別中國水泥工業(yè)的減排潛力和重點減排技術(shù)。水泥是社會經(jīng)濟發(fā)展所必需的基礎(chǔ)性原材料,但中國水泥生產(chǎn)又是高能耗和高排放行業(yè),使其成為政府和相關(guān)管理部門實施節(jié)能減排的重點關(guān)注之一。1981—2015年間,中國水泥消耗由8208萬t急劇增長到234 800萬t,占全世界總產(chǎn)量的一半以上,成為世界第一大水泥生產(chǎn)和消費國。本文利用節(jié)能減排成本曲線和技術(shù)普及趨勢曲線,計算了16項水泥工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的節(jié)能減排潛力和普及趨勢,并設(shè)計三種可能情景(基準(zhǔn)情景、經(jīng)濟效率情景和技術(shù)情景),模擬了2015—2050年期間中國水泥工業(yè)碳排放強度的演變趨勢。結(jié)果表明,到2050年,基準(zhǔn)情景、經(jīng)濟效率情景和技術(shù)情景下中國水泥工業(yè)綜合碳排放強度將分別下降至491kg CO_2/t、431kg CO_2/t和342kg CO_2/t。相比于IEA制定的2050年目標(biāo)(420kg CO_2/t水泥),在技術(shù)情景下,中國水泥工業(yè)的碳排放強度將足夠完成既定目標(biāo);而在經(jīng)濟效率情景下,中國水泥工業(yè)的碳排放強度離減排目標(biāo)仍有11kg CO_2/t水泥的差距。這意味著,中國水泥工業(yè)若要實現(xiàn)IEA制定的減排目標(biāo),需要對各個過程的技術(shù)進行改進,重點應(yīng)致力于針對工藝排放的減排技術(shù)路徑,實施政府調(diào)控,能源或碳稅機制等政策手段,是促進技術(shù)進步的重要推動力。
【圖文】：

第39卷第12期資源科學(xué)http://www.resci.net2研究方法與數(shù)據(jù)來源2.1水泥生產(chǎn)過程中的碳排放水泥生產(chǎn)工藝主要有兩種：立窯和新型干法。目前，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)在中國水泥行業(yè)已取得絕對優(yōu)勢地位，2013年新型干法生產(chǎn)的水泥熟料占總產(chǎn)量的比例已達到96.2%[23]。盡管中國水泥行業(yè)的能源使用效率在近十年取得顯著進步，但整體水平仍落后于國際先進水平，因此，節(jié)能減排仍是中國水泥行業(yè)的重點發(fā)展目標(biāo)。以某新型干法生產(chǎn)線為例，如圖1所示，水泥生產(chǎn)過程可分為三個階段：生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨。生料制備階段中，將石灰石質(zhì)原料（主要含CaO）和粘土質(zhì)原料（主要含SiO2和Al2O3）與少量的鐵質(zhì)校正原料（如鐵礦石、硫酸廠的廢渣等含有Fe2O3）分別破碎和烘干后，按照一定比例混合并磨細，并調(diào)配為成分合適、質(zhì)量均勻的生料。熟料煅燒階段中，將制備好的生料送入水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣（C3S、C2S、C3A、C4AF）為主要成分的水泥熟料（顆粒狀或塊狀）。水泥粉磨階段中，將熟料磨細，并在磨細過程中加入適量的石膏和一定量的混合材共同磨細成水泥。水泥的裝運方式主要包括袋裝和散裝兩種。水泥生產(chǎn)過程中的CO2排放主要有三種來源：工藝排放、燃料排放和電力排放。如圖2所示，工藝排放和燃料排放主要發(fā)生在熟料煅燒階段，這兩種排放也是水泥生產(chǎn)的主要CO2排放源。電力排放的所占比例較小，其中生料粉磨和水泥粉磨過程的耗電量占比最大。水泥生料中的主要化學(xué)成分是碳酸鈣，在高溫作用下逐漸分解并釋放出CO2，這類排放稱之為工藝排放。分解后CaO將繼續(xù)與硅質(zhì)原料中的SiO2進行固相反應(yīng)和液相反應(yīng)，這一過程必須維持800℃~1450℃的高溫條件，這?

始年份；S為滲透參數(shù)。2.4情景假設(shè)水泥工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢定義以下三種節(jié)能減排情景：（1）基準(zhǔn)情景（BasicScenario），即維持2015年的能耗和排放水平不變。（2）經(jīng)濟效率情景（Cost-effectiveScenario），即考慮節(jié)能減排的經(jīng)濟成本，選擇減排經(jīng)濟成本最小的技術(shù)組合。（3）技術(shù)情景（TechnologicalScenario），即不考慮節(jié)能減排的經(jīng)濟成本，選擇減排最大化的技術(shù)組合。其他相關(guān)技術(shù)參數(shù)，如能源參數(shù)、電力排放因子和水泥熟料比例，在表3中列出。2.5數(shù)據(jù)來源使用的數(shù)據(jù)主要來源于國家發(fā)改委公布的8批圖2水泥生產(chǎn)碳排放來源Table2ThesourcesofCO2emissionsincementproduction2347

2017年12月曹植等：基于自下而上方法的中國水泥生產(chǎn)碳排放強度演變趨勢分析http://www.resci.cn算結(jié)果。按照節(jié)能成本排序，并繪制燃料環(huán)節(jié)各項技術(shù)的節(jié)能成本曲線，如圖3所示，關(guān)于燃料環(huán)節(jié)的累積節(jié)能潛力為46.8kgec/t。5項技術(shù)的單位減排成本皆為負，這表明從經(jīng)濟性來看這5項技術(shù)皆可行。其中，技術(shù)X2、X3和X4的節(jié)能潛力較大，分別達到14.3kgec/t、10.0kgec/t、18.2kgec/t。但X3（新型干法水泥窯生產(chǎn)運行節(jié)能監(jiān)控優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)）與X4（水泥熟料燒成系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)）可相互替代，因為這兩項技術(shù)都是對整個水泥生產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化的節(jié)能減排技術(shù)；X1（大推力多通道燃燒節(jié)能技術(shù)）與X5（四通道噴煤燃燒節(jié)能技術(shù)）也可相互替代，因為這兩項技術(shù)皆可用于燃燒環(huán)節(jié)的優(yōu)化。由此可知，若追求節(jié)能潛力最大化而不考慮成本，則應(yīng)選擇X1、X4和X2，這三項技術(shù)的累積節(jié)能潛力為36.1kgec/t；若考慮經(jīng)濟成本，則應(yīng)選擇X3、X1和X2，這三項技術(shù)的累積節(jié)能潛力為27.9kgec/t。如圖4所示，關(guān)于電力環(huán)節(jié)的累積節(jié)能潛力為89.2kWh/t。其中，技術(shù)X12（水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)）的節(jié)能潛力最大，達到了36kWh/t。但需要注意的是，技術(shù)X7（高效優(yōu)化粉磨節(jié)能技術(shù)）、X8（輥壓機粉磨系統(tǒng)）、X9（立式磨裝備及技術(shù)）、X14（新型水泥預(yù)粉磨節(jié)能技術(shù)）之間可相互替代。若追求節(jié)能潛力最大化而不考慮經(jīng)濟成本，則可選擇X6、X12、X11、X14、X13、X10組合，累積節(jié)能潛力為67kWh/t；若考慮經(jīng)濟成本，則應(yīng)選擇X6、X12、注：1）標(biāo)煤排放因子：26.37×44/12×1000kgCO2/1000000MJ×29.307MJ/kgec=2.83369383kg/kgec。其中，26.37為《中國水泥生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南》中提供的水泥行業(yè)燃料含碳量，原單位為26.37tC/TJ；29.307MJ/kg為標(biāo)煤熱值?

【參考文獻】

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1 沈鐳;趙建安;王禮茂;劉立濤;王燕;姚予龍;耿元波;高天明;曹植;;中國水泥生產(chǎn)過程碳排放因子測算與評估[J];科學(xué)通報;2016年26期

2 李新;石建屏;呂淑珍;王海濱;;中國水泥工業(yè)CO_2產(chǎn)生機理及減排途徑研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2011年05期

3 毛紫薇;王燦;陳吉寧;;山東省水泥行業(yè)CO_2排放情景與減排效果分析[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2010年05期

4 ;當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄[J];中華人民共和國國務(wù)院公報;1997年40期

【共引文獻】

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1 馬曉明;段瀅;李鑫;周吉萍;計軍平;;深圳市電力部門碳減排路徑研究[J];生態(tài)經(jīng)濟;2018年02期

2 曹植;沈鐳;劉立濤;鐘帥;劉剛;;基于自下而上方法的中國水泥生產(chǎn)碳排放強度演變趨勢分析[J];資源科學(xué);2017年12期

3 杜旺兵;馬寧;王春梅;邵文瑞;;探討水泥生產(chǎn)企業(yè)分設(shè)備二氧化碳排放量[J];甘肅科技;2017年09期

4 林秀群;楊紅娟;;陸地生態(tài)系統(tǒng)碳承載力及其測算模型研究[J];昆明理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版);2015年05期

5 魏軍曉;耿元波;沈鐳;岑況;;中國水泥生產(chǎn)與碳排放現(xiàn)狀分析[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2015年08期

6 王秋賢;王登杰;顏曉妹;蘇秋紅;;基于脫鉤理論的煙臺市碳排放效應(yīng)分析[J];水土保持通報;2015年02期

7 李曉靜;謝佳穎;戴淑芬;;水泥窯協(xié)同處置廢棄物成本核算及信息披露體系設(shè)計[J];財會月刊;2015年02期

8 王旭;;基于生產(chǎn)流程的我國水泥工業(yè)碳減排潛力分析[J];中國管理信息化;2015年01期

9 曾翠;徐偉嘉;張武英;曾雪蘭;;水泥行業(yè)節(jié)能減碳的效果與效益分析[J];水泥;2014年09期

10 石建屏;王忠祥;霍冀川;;中國水泥工業(yè)節(jié)能減排效果分析及對策研究[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2014年08期

【二級參考文獻】

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1 劉立濤;張艷;沈鐳;高天明;薛靜靜;陳楓楠;;水泥生產(chǎn)的碳排放因子研究進展[J];資源科學(xué);2014年01期

2 趙建安;魏丹青;;中國水泥生產(chǎn)碳排放系數(shù)測算典型研究[J];資源科學(xué);2013年04期

3 王燕謀;;中國水泥工業(yè)致力于減排CO_2的現(xiàn)狀和展望[J];中國水泥;2009年11期

4 汪瀾;;水泥生產(chǎn)企業(yè)CO_2排放量的計算[J];中國水泥;2009年11期

5 賀成龍;吳建華;劉文莉;;水泥生態(tài)足跡計算方法[J];生態(tài)學(xué)報;2009年07期

6 陳紅敏;;包含工業(yè)生產(chǎn)過程碳排放的產(chǎn)業(yè)部門隱含碳研究[J];中國人口.資源與環(huán)境;2009年03期

7 何宏濤;;水泥生產(chǎn)二氧化碳排放分析和定量化探討[J];水泥工程;2009年01期

8 崔素萍;劉偉;;水泥生產(chǎn)過程CO_2減排潛力分析[J];中國水泥;2008年04期

9 王向華;朱曉東;程煒;姜偉;李楊帆;;不同政策調(diào)控下的水泥行業(yè)CO_2排放模擬與分析[J];中國環(huán)境科學(xué);2007年06期

10 陳超;胡聃;文秋霞;張大康;;中國水泥生產(chǎn)的物質(zhì)消耗和環(huán)境排放分析[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年28期

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1 田悅;中外媒體聯(lián)手 共建交流平臺——《中國水泥》、《世界水泥》在京舉行合作簽字儀式[J];中國水泥;2004年12期

2 ;中國水泥代表團的印度之行[J];中國水泥;2005年05期

3 吳承杰;攜手并進 共創(chuàng)輝煌[J];中國水泥;2005年01期

4 本刊編輯部;;2005中國水泥八大關(guān)鍵詞解讀[J];中國水泥;2006年01期

5 吳承杰;;國際目光聚焦中國水泥[J];中國水泥;2006年04期

6 ;2006中國水泥十大新聞熱點[J];中國水泥;2007年01期

7 曾學(xué)敏;;中國水泥駛過快車道[J];中國水泥;2008年04期

8 ;2008中國水泥上市公司業(yè)績排行榜[J];中國水泥;2008年09期

9 ;第二屆全國水泥總工論壇隆重召開[J];水泥工程;2009年03期

10 ;歡迎訂閱2010年《中國水泥》[J];水泥技術(shù);2009年05期

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1 史偉;王冬;;2009到2050年中國水泥產(chǎn)量預(yù)測[A];2009中國水泥技術(shù)年會暨第十一屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集[C];2009年

2 史偉;;2011年到2050年中國水泥需求量預(yù)測[A];中國11省市硅酸鹽發(fā)展報告（2011）[C];2012年

3 ;2010年征訂啟事[A];2009全國水泥立磨技術(shù)和裝備研討會文集[C];2009年

4 史偉;崔源聲;武夷山;;2011年到2050年中國水泥需求量預(yù)測[A];2011中國水泥技術(shù)年會暨第十三屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集[C];2011年

5 崔源聲;;中國水泥和建筑行業(yè)如何利用礦渣和粉煤灰,以及基于環(huán)保壓力的條件下所面臨的機會、需求和挑戰(zhàn)[A];2009中國水泥技術(shù)年會暨第十一屆全國水泥技術(shù)交流大會論文集[C];2009年

6 任來軍;;華泰鋼板庫與中國水泥共發(fā)展[A];2011年中國（山東）水泥與混凝土高峰論壇會刊[C];2011年

7 劉禮龍;;中國水泥的形勢與挑戰(zhàn)[A];節(jié)能·降本·增效——第三屆露天礦山技術(shù)及裝備現(xiàn)場研討會會議資料[C];2014年

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1 王鳳君;浙江民資控制中國水泥前50強[N];江蘇經(jīng)濟報;2006年

2 中國水泥協(xié)會會長 雷前治;中國水泥進入重組聯(lián)合新時代[N];中國建材報;2008年

3 本報整理;俄羅斯將增加從中國水泥進口[N];中俄經(jīng)貿(mào)時報;2008年

4 本報記者 魏國林;“中國水泥輝煌60周年”系列活動積極籌備[N];中國建材報;2009年

5 本報記者 鐘西貝;開啟中國水泥生產(chǎn)無鉻化新時代[N];中國建材報;2013年

6 本報記者 敖娟 實習(xí)記者 楊m8;非洲市場是否需要中國水泥？[N];中國建材報;2014年

7 苑基榮 蕭師言;中國水泥搶灘非洲[N];中華建筑報;2014年

8 佳蓓;首屆中國水泥投資高峰論壇熱潮涌動[N];中國建材報;2007年

9 本報記者 陳才來;中國水泥新生代 敢立潮頭創(chuàng)未來[N];中國建材報;2007年

10 本報記者 歐春濤;“中國水泥之都”崛起錄[N];永州日報;2008年

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1 周軍;中國水泥企業(yè)市場競爭模式研究[D];山東大學(xué);2005年

2 賴仙伶;中國水泥企業(yè)打開老撾市場的營銷戰(zhàn)略與策略研究[D];華僑大學(xué);2012年

3 劉建;水泥企業(yè)碳排放成本核算體系構(gòu)建與應(yīng)用研究[D];集美大學(xué);2013年

本文編號：2743305