脫碳技術(shù)助力水泥行業(yè)在綠色革命洪流中砥礪前行

11月2日，科技部、生態(tài)環(huán)境部等五部門(mén)公布《“十四五”生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域科技創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》?！兑?guī)劃》強(qiáng)調(diào)，研究火電、鋼鐵、水泥、化工、有色金屬、交通等行業(yè)深度脫碳技術(shù)，和數(shù)字化與低碳化協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)支撐技術(shù)。

近年來(lái)，水泥行業(yè)在節(jié)能降碳方面持續(xù)發(fā)力，并取得了一定的成果。在此期間涉及到的具體措施與脫碳技術(shù)路徑有多個(gè)層面，主要集中在技術(shù)改造、能效提升、探索再生能源和碳捕集利用與封存技術(shù)等維度。

節(jié)能減排技術(shù)改造升級(jí)

近年來(lái)，海螺水泥對(duì)部分熟料生產(chǎn)線實(shí)施了綜合能效提升技改，廣泛開(kāi)展篦冷機(jī)升級(jí)改造、低氮分解爐改造、原料磨改輥壓機(jī)、高效風(fēng)機(jī)使用、新型隔熱納米材料使用等，同時(shí)使用燃煤促進(jìn)劑，運(yùn)用行業(yè)節(jié)能減排先進(jìn)技術(shù)裝備，全面降低煤耗指標(biāo)，進(jìn)而減少二氧化碳排放。

祁連山水泥大力推進(jìn)節(jié)能環(huán)保設(shè)備的使用。例如，將效率較低的普通風(fēng)機(jī)改造為高效節(jié)能風(fēng)機(jī)，改造后風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率超過(guò)82%以上，節(jié)電率達(dá)到10-25%，年節(jié)電可達(dá)到6,500萬(wàn)度，實(shí)現(xiàn)減碳8.13萬(wàn)噸。 

9月，山東魯中水泥完成日產(chǎn)7000噸旋窯技改項(xiàng)目，該生產(chǎn)線為山東省內(nèi)單線產(chǎn)能最大的熟料生產(chǎn)線，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤6.8萬(wàn)噸/年。

當(dāng)前，為進(jìn)一步降低生產(chǎn)能耗，水泥企業(yè)已經(jīng)將生產(chǎn)線升級(jí)方向集中在數(shù)字化、智能化領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出包括泰安中聯(lián)、全椒海螺、宜春紅獅等在內(nèi)的一批智能化生產(chǎn)線，極大的降低了生產(chǎn)能耗。

以全椒海螺為例，作為我國(guó)水泥行業(yè)首個(gè)全流程智能化示范工廠，解決了傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中存在資源能源利用率不高、質(zhì)量控制難、勞動(dòng)生產(chǎn)率偏低等問(wèn)題，形成了“以智能生產(chǎn)為核心、以運(yùn)行維護(hù)做保障、以智慧管理促經(jīng)營(yíng)”的水泥智能制造新模式。

海螺集團(tuán)以建設(shè)智能工廠為依托，在內(nèi)部形成各類(lèi)智能化系統(tǒng)并推廣應(yīng)用，勞動(dòng)生產(chǎn)率提升19.9%、資源利用率提升5%、能源消耗下降1.2%、二氧化碳減排1.0%、質(zhì)量穩(wěn)定性提升3.7%，年增效逾10億元。

加速推進(jìn)光伏應(yīng)用

近年來(lái)，為減少化石燃料的使用，水泥企業(yè)在可再生能源領(lǐng)域積極探索，加速推進(jìn)光伏發(fā)電的應(yīng)用。

4月，紅獅集團(tuán)祥云建云水泥有限公司舉行二期生產(chǎn)線竣工暨光伏項(xiàng)目啟動(dòng)儀式。祥云建云分布式光伏總投資約1.2億元，建設(shè)規(guī)模16.2MW。項(xiàng)目建成后預(yù)計(jì)年均發(fā)電量2190萬(wàn)度, 每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤7886噸，減少二氧化碳排放2.2萬(wàn)噸、二氧化硫657噸。

今年5月，華潤(rùn)羅定水泥分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目動(dòng)工活動(dòng)近日在華潤(rùn)水泥（羅定）有限公司舉行。項(xiàng)目建成后，預(yù)計(jì)年平均發(fā)電量1202.33萬(wàn)kWh，減少二氧化碳排放10000噸。

10月31日，中國(guó)能建葛洲壩石門(mén)水泥公司5.48兆瓦分布式光伏項(xiàng)目地面部分按計(jì)劃一次并網(wǎng)成功，成為葛洲壩水泥首家應(yīng)用光伏清潔電能的子公司，向推進(jìn)節(jié)能降碳、助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)邁出了堅(jiān)實(shí)一步。

海螺水泥2021年完成海螺新能源股權(quán)收購(gòu)，新增19個(gè)光伏電站、3個(gè)儲(chǔ)能電站。2022年計(jì)劃光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到1GW。

2021年塔牌集團(tuán)投資約13.39億元建設(shè)分布式光伏發(fā)電儲(chǔ)能一體化項(xiàng)目，向綠色低碳工業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。塔牌集團(tuán)對(duì)外稱(chēng)，經(jīng)測(cè)算，公司廠區(qū)內(nèi)建設(shè)“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”光伏發(fā)電項(xiàng)目用電成本比當(dāng)前外購(gòu)電價(jià)節(jié)約20%以上。

二氧化碳資源化利用

企業(yè)將水泥窯排放廢氣中的二氧化碳捕集，并進(jìn)行創(chuàng)新利用。

為進(jìn)一步加快綠色環(huán)保從技術(shù)到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，海螺集團(tuán)于2019年在白馬山水泥廠建設(shè)年產(chǎn)3000噸干冰項(xiàng)目，將捕集的二氧化碳轉(zhuǎn)換為高附加值的干冰產(chǎn)品，開(kāi)辟了一條利用企業(yè)副產(chǎn)品的新途徑。

今年6月，海螺集團(tuán)在白馬山水泥廠碳捕集項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)溫室項(xiàng)目，創(chuàng)造高效率的光合作用環(huán)境，將水泥生產(chǎn)過(guò)程中捕集的二氧化碳作為農(nóng)業(yè)氣肥使用，實(shí)現(xiàn)二氧化碳資源化利用。 

為了解決生產(chǎn)中排放二氧化碳的問(wèn)題，自2012年起，臺(tái)泥與臺(tái)灣工研院合作，推動(dòng)“鈣回路碳捕捉先導(dǎo)型系統(tǒng)技術(shù)合作研究”及“二氧化碳捕獲與封存（CCUS）技術(shù)驗(yàn)證與放大技術(shù)研發(fā)”。

捕獲的二氧化碳進(jìn)行地質(zhì)封存或養(yǎng)殖微藻。當(dāng)藻類(lèi)在生產(chǎn)的過(guò)程中，需要吸收陽(yáng)光與二氧化碳固碳，能夠進(jìn)一步進(jìn)行碳捕捉以達(dá)成生態(tài)減碳，并創(chuàng)造高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的蝦紅素。也就是說(shuō)，通過(guò)碳捕捉技術(shù)，被視為導(dǎo)致全球變暖、溫室效應(yīng)元兇的二氧化碳，將徹底從廢物變黃金。

除了上面提到的以外，水泥企業(yè)原燃料替代方面也做了大量的工作。

華新水泥進(jìn)行替代原料的質(zhì)量分析與配料優(yōu)化，加大對(duì)鋼渣、爐渣等工業(yè)副產(chǎn)品的利用率，利用替代原料對(duì)天然鈣基材料的替代。2021年，華新水泥窯線綜合利用各類(lèi)工業(yè)廢渣338萬(wàn)噸作為替代原料，直接減少碳排放34萬(wàn)噸。

冀東水泥有序推進(jìn)協(xié)同處置生物質(zhì)垃圾、有熱值固廢等燃料替代技術(shù)，燃料替代率不斷提高。電石渣代替石灰石配料煅燒熟料技術(shù)在4家企業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。成功研究開(kāi)發(fā)硅酸二鈣含量40%的低碳熟料，在質(zhì)量指標(biāo)滿足低熱熟料標(biāo)準(zhǔn)的前提下，噸熟料碳排放量可減少約47千克。 

水泥行業(yè)的碳減排行動(dòng)開(kāi)展已久，通過(guò)技改降低二氧化碳排放，利用原料替代、燃料替代、能源管控、余熱發(fā)電、發(fā)展低碳水泥、進(jìn)行碳捕集等手段推動(dòng)著水泥行業(yè)碳減排工作。而在各大水泥企業(yè)的未來(lái)規(guī)劃中，“綠色發(fā)展”、“低碳發(fā)展”等詞也頻頻出現(xiàn)。

華潤(rùn)水泥在年報(bào)中敲下“減污降碳”的時(shí)刻表，目標(biāo)至2025年，所有水泥生產(chǎn)基地窯頭窯尾煙氣的氮氧化物排放濃度力爭(zhēng)達(dá)到100mg/m3以下、二氧化硫排放濃度達(dá)50mg/m3以下、顆粒物排放濃度達(dá)10mg/m3以下。同時(shí)，于2025年二氧化碳排放總量達(dá)峰，噸熟料二氧化碳排放量較2020年下降2%，努力于2060年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈碳中和。 

祁連山水泥也在年報(bào)中指出，未來(lái)將強(qiáng)化節(jié)能減碳，加快綠色低碳轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)抓好低碳熟料、高效燒成、替代燃料、高效粉磨等重點(diǎn)低碳技術(shù)攻關(guān)，積極開(kāi)展綠色礦山和花園工廠建設(shè)。加強(qiáng)“雙碳”政策研究，加快構(gòu)建碳資產(chǎn)管理體系，積極準(zhǔn)備參與碳交易。 

節(jié)能減排是一次世界級(jí)的綠色革命洪流，對(duì)水泥行業(yè)而言，當(dāng)前的脫碳技術(shù)仍面臨諸多挑戰(zhàn)，亟待創(chuàng)新突破。為了實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展，唯有水泥同仁共同朝著“減污降碳”的目標(biāo)努力，水泥行業(yè)才能走向“綠色低碳轉(zhuǎn)型”的燦爛明天。