叶家元：水泥工业低碳发展技术路径与展望

水泥中国水泥网信息中心 2024-10-29

展望未来，在突破既有熟料体系，创新设计新型低碳熟料（新熟料）、突破时滞性及多尺度障碍，构建全流程无“鸿沟”数字化体系、数据价值最大化，支撑全流程低碳（分时电耗、煤耗、低碳配比等）等方面仍需继续努力。

低碳发展是水泥行业实现可持续发展的必由之路。

10月24日，“2024中国水泥双碳大会暨第十二届节能环保技术交流大会”在安徽芜湖盛大召开。中国建筑材料科学研究总院水泥新材院副院长叶家元作《水泥工业低碳发展技术路径与展望》主题报告。

叶家元从国际技术现状与发展路径、我国技术现状与发展路径、大型集团低碳发展规划三个角度介绍了水泥工业低碳发展技术路径。

叶家元介绍，欧洲水泥协会提出2050年水泥工业碳中和之路——全产业链的减碳技术路线（熟料、水泥、混凝土、建筑、再碳化）；国际能源署IEA提出2050水泥工业低碳路线图——基于水泥工艺的减碳技术路线；全球水泥混凝土协会GCCA提出零碳之路——能源变革、过程减排、低碳应用、长效服役等。

针对我国技术的现状与发展路径，根据模型推演，2060年中国水泥工业要实现碳中和，水泥产量应控制在7.5亿吨以下，但依据中国社会经济发展需求，2060年中国水泥产量还将维持在10亿吨以上高位。

减碳的总体思路在于源头防治，减少碳排放，其中原料：减少石灰石用量，制备低碳胶凝材料；燃料：替代燃料；清洁燃料替代煤；生产系统节能减碳：工艺、装备技术提升；水泥高效利用（混凝土）：减少混凝土中水泥用量、延长服役寿命；混凝土及制品固碳；CO2捕集和利用：捕集纯化和高效利用；碳排放评价体系（标准）与碳汇（交易）市场。

叶家元总结，水泥工业节能减排路径可分为4条路径：低碳水泥、替代燃料、碳捕集及利用技术以及清洁能源利用。

随后，叶家元从低碳熟料技术、替代燃料技术、低碳水泥技术、低碳混凝土技术以及前沿低碳技术六个方面介绍了水泥工业低碳技术实施现状，并介绍了中国建材集团近期在低碳方面的工作进展。

叶家元总结道，根据IEA技术路线，碳捕集技术、低碳水泥技术是最具减碳潜力的减排技术，分别为48%、37%。我国减少熟料用量技术的减排潜力有限，在碳捕集等颠覆性技术领域与当前国际水平有差距。

我国水泥工业减碳未来重点技术：

高能效烧成、高效粉磨（辊压机终粉磨）技术及装备；

低碳水泥体系开发、制备及其应用技术；

水泥窑替代燃料（生物质）预处理与煅烧关键技术；

水泥窑全氧燃烧与CO2捕集、利用关键技术；

氢能等零碳能源烧成水泥熟料关键技术；

……

在广泛征集行业意见的基础上，凝练出我国水泥工业低碳科技创新路线。

叶家元建议，在“一盘棋”格局下实现有力有序。

1、准确摸清家底，牢固数据底座（摆脱国外数据依赖）

2、完善标准及核算核查体系，科学、客观、公正与公平

3、多行业协同，为海量CO2找到既合理又经济的出路

4、能源结构必须尽快改变，支撑水泥工业能源零碳排放

5、企业与政府等各行其责，政府积极引导，企业主动创新

近-中-远期分步骤有序实施

展望未来，在突破既有熟料体系，创新设计新型低碳熟料（新熟料）、突破时滞性及多尺度障碍，构建全流程无“鸿沟”数字化体系、数据价值最大化，支撑全流程低碳（分时电耗、煤耗、低碳配比等）等方面仍需继续努力，在建立熟料生产线数据与熟料性能预测模型/软件共享机制（一企一模型）、各生产线提供数据，共同开发模型，经过训练的模型一对一排他性授权给生产线无偿使用、总院基于模型反向推导，开发熟料性能优化提升技术，产线无偿应用优化系统等发面可以加强合作。