水泥工業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的時機(jī)已經(jīng)到來

　　一.水泥工業(yè)減排CO₂任重而道遠(yuǎn)

　　中國是世界上最大的水泥生產(chǎn)國，2009年水泥產(chǎn)量16.3億噸，水泥產(chǎn)量占全球50%以上，水泥工業(yè)作為能源和資源消耗密集型產(chǎn)業(yè)，消耗大量不可再生資源和能源，并排放大量CO₂。

　　面對全球氣候變暖和環(huán)境日益惡化的嚴(yán)重威脅，我國政府積極應(yīng)對氣候變化，去年12月在哥本哈根氣候峰會上，莊嚴(yán)提出了“到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的目標(biāo)。水泥行業(yè)如何落實(shí)這一目標(biāo)，承擔(dān)起應(yīng)負(fù)的社會責(zé)任，是擺在每個水泥工作者面前刻不容緩、任重而道遠(yuǎn)的戰(zhàn)略任務(wù)。

　　首先，讓我們回顧一下過去全國及水泥工業(yè)CO₂的排放情況。1990～2005年，世界平均CO₂增加率僅提高17%，而我國提高近100%。2005年世界CO₂排放量262億噸，我國CO₂排放量53億噸，居世界第二，當(dāng)時的國內(nèi)生產(chǎn)總值為18.23萬億元，萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值CO₂排放2.9噸。2005年我國水泥產(chǎn)量10.64億噸，總產(chǎn)值2683.8億元，CO₂排放量5.8億噸，占全國排放量11%，萬元產(chǎn)值CO₂排放量21.6噸，相當(dāng)于全國平均水平的7.5倍。我國水泥工業(yè)CO₂的排放總量雖然排在燃煤電廠電力工業(yè)之后，但單位產(chǎn)值CO₂排放量卻是龍頭老大。為何水泥工業(yè)單位產(chǎn)值CO₂排放量成為龍頭老大呢？原因有三：一是水泥能耗高附加值低（我國水泥價格僅為國際市場平均價格的1/2左右，若用同樣先進(jìn)程度的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)同品種同數(shù)量的水泥產(chǎn)品，我們單位產(chǎn)值CO₂排放量就成為其他國家或國外企業(yè)的2倍——編者注）；二是水泥熟料煅燒主要是用煤作燃料；第三個原因，也是最根本的原因，是用石灰石作原料。以新型干法工藝煅燒熟料為例，每噸熟料大約排放0.8噸CO₂，CO₂的來源1/3來自燃料、近2/3來自石灰石CaCO₃分解產(chǎn)生的CO₂。

　　近些年來我國大力發(fā)展新型干法工藝，單位熟料標(biāo)準(zhǔn)煤耗已大大下降，但水泥工業(yè)CO₂排放總量是逐年上升的，2009年我國熟料產(chǎn)量約10.5億噸，CO₂排放量約8.4億噸，若水泥工業(yè)總產(chǎn)值按5700億元（現(xiàn)值）計算，則萬元產(chǎn)值CO₂排放量約14.7噸，仍然很高。因此，如何加大節(jié)能減排的力度，將水泥單位產(chǎn)值的CO₂排放量降下來，是水泥工業(yè)面臨的一大課題，也是一項(xiàng)不可回避而又十分艱巨的戰(zhàn)略任務(wù)。

　　二.發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是水泥工業(yè)轉(zhuǎn)型的必然選擇

　　在全球應(yīng)對氣候變化的大背景下，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為世界經(jīng)濟(jì)社會變革的潮流，更是我國在可持續(xù)發(fā)展框架下應(yīng)對氣候變化的必由之路。原因很清楚，我國快速工業(yè)化、城市化過程能源消費(fèi)和相應(yīng)CO₂排放的較快增長趨勢與世界減排溫室氣體、保護(hù)全球氣候目標(biāo)形成越來越尖銳的矛盾。推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)展低碳能源技術(shù)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和社會消費(fèi)模式，走低碳發(fā)展的道路，是我國協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)氣候之間關(guān)系的根本途徑。

　　近幾年來我國水泥工業(yè)在利用各種工業(yè)廢渣和社會垃圾發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)方面已取得長足進(jìn)步；在節(jié)能減排發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)方面也在做著初步探索；利用水泥窯的余熱發(fā)電已經(jīng)風(fēng)生水起、成績斐然。然而由于水泥工業(yè)受所用原料的局限，除用電石渣、硅鈣渣生產(chǎn)水泥外，用石灰石作原料生產(chǎn)水泥，減少CO₂的排放在目前相對比較困難。因此，如何回收利用水泥窯尾廢氣中CO₂，成為水泥工業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型繞不開的課題。

　　從整體看，我國水泥工業(yè)產(chǎn)能過剩已是不爭的事實(shí)，有些地區(qū)還相當(dāng)嚴(yán)重，國發(fā)〔2009〕38號文已明確提出遏制產(chǎn)能過剩的措施?，F(xiàn)在正是冷靜下來研究水泥工業(yè)如何轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)最好時機(jī)。尤其要重點(diǎn)研究如何將CO₂的排放降下來，把CO₂的回收利用搞上去，是社會責(zé)任賦予的要求，也是解決水泥工業(yè)自身可持續(xù)發(fā)展的需要。

　　三.水泥工業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)大有可為

　　水泥工業(yè)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)除了節(jié)能減排及盡可能利用替代新能源和替代原料外， 開發(fā)相應(yīng)的技術(shù)把二氧化碳進(jìn)行回收利用和再資源化，既可促進(jìn)多種工業(yè)發(fā)展，又可有效地控制大氣污染，避免溫室效應(yīng)，是一種一舉數(shù)得的選擇。在這方面，蒙西集團(tuán)已開創(chuàng)了水泥工業(yè)回收和有效利用窯尾廢氣中CO₂的歷史先河。

　　全球工業(yè)化進(jìn)程的加快使CO₂排放量越來越大并給環(huán)境帶來危害，而石油、煤炭資源的日漸枯竭也需要有新的碳源作補(bǔ)充，因此世界各國十分重視開發(fā)相應(yīng)的CO₂回收以及凈化和再利用技術(shù)。根據(jù)CO₂來源不同和用戶對CO₂的要求不同，CO₂的回收工藝也不同。目前主要有五種方法：溶劑吸收法（包括物理吸收和化學(xué)吸收）、變壓吸收法、有機(jī)膜分離法、吸附精餾法（當(dāng)前技術(shù)最先進(jìn)的方法）、催化燃燒法。而水泥回轉(zhuǎn)窯廢氣有其特殊性，尾氣CO₂含量一般在20%～30%，尾氣中含有SO₂等酸性物質(zhì)，容易腐蝕設(shè)備并且含有氮?dú)?、氧氣、硫化物等大量雜質(zhì)；同時，尾氣含有大量熱量，可作為提取CO₂的熱源。因此，結(jié)合水泥廠的特點(diǎn)，有的業(yè)內(nèi)人士建議采用先進(jìn)的吸附精餾工藝，即使在CO₂含量相對偏低（9%）的情況下，也能回收并提純CO₂到99%以上。水泥窯尾廢氣中氮?dú)?、氧氣、水、硫化物、氮氧化物等雜質(zhì)，通過以MEA（單乙醇胺）為主的優(yōu)良復(fù)合胺吸收劑加以吸收、過濾、精餾，達(dá)到提高CO₂吸收率、降低能耗、減少腐蝕和提純的目的。用這種工藝，不但可以制取工業(yè)級而且可以制取食品級CO₂。

　　目前全球CO₂工業(yè)利用量大約每年1~1.5億噸。美國是世界上最大的CO₂生產(chǎn)國和消費(fèi)國，年生產(chǎn)能力約1000萬噸。中國有CO₂生產(chǎn)企業(yè)100家左右，年生產(chǎn)能力約200~250萬噸。全球回收的CO₂約40%用于生產(chǎn)化學(xué)品、35%用于油田三次采油、10%用于制冷、5%用于碳酸飲料、其他應(yīng)用占10%。目前我國的CO₂消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，碳酸型飲料占70%，碳酸二甲酯與降解塑料加工占10%，二氧化碳保護(hù)焊占6%，超市食品保鮮占5%，煙絲膨化及其他占5%，油井注壓采油占4%。值得一提的是，近年來食品級CO₂發(fā)展十分迅速，特別在飲料和啤酒、煙草、蔬菜等防腐保鮮、超臨界萃取等領(lǐng)域十分受青睞，對CO₂純度要求也更為嚴(yán)格。大連理工大學(xué)立足于CO₂回收、精制技術(shù)，成功地開發(fā)出吸附精餾法回收CO₂新工藝，并推廣應(yīng)用到生產(chǎn)過程中，該工藝的關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。開發(fā)的烯烴吸附劑和工藝優(yōu)化技術(shù)為國際首創(chuàng)。該技術(shù)采用特殊配方制成的固體復(fù)合吸附劑，有針對性地把CO₂中的重組分雜質(zhì)分步吸附除盡，再利用熱泵精餾技術(shù)，把輕組分雜質(zhì)分離除盡，使CO₂純度達(dá)到99.996%以上。

　　用回收的CO₂進(jìn)一步深加工，可以生產(chǎn)的化學(xué)品有可降解塑料、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯等。CO₂可降解塑料屬完全生物降解塑料類，在自然環(huán)境中可完全降解，可用于一次性包裝材料、餐具、保鮮材料、一次性醫(yī)用材料、地膜等方面。CO₂可降解塑料作為環(huán)保產(chǎn)品和高科技產(chǎn)品，正成為當(dāng)今世界矚目的研究開發(fā)的熱點(diǎn)，因?yàn)樗梢蕴娲勐纫蚁┧芰?，解決聚氯乙烯塑料所造成的“白色污染”，意義十分重大。蒙西集團(tuán)與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所合作，利用回收水泥窯廢氣中CO₂與環(huán)氧化物在稀土組合催化劑的作用下進(jìn)行共聚，生產(chǎn)出CO₂全降解塑料，并于2004年建成世界首條3000噸 /年示范生產(chǎn)線。使水泥窯尾廢氣中提取的CO₂氣體通過綜合加工再利用，既遏制了溫室氣體排放，又提高了產(chǎn)品的附加值，形成了科學(xué)合理的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　從廢氣中回收、提純CO₂及進(jìn)一步加工成CO₂全降解塑料，不但產(chǎn)生很好的環(huán)境效益，而且給企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)資料介紹，國內(nèi)市場價格：工業(yè)級CO₂每噸700～800元，食品級CO₂每噸1100～1200元；CO₂全降解塑料每噸20000元。而CO₂回收提純成本：工業(yè)級每噸400元，食品級每噸500～600元；CO₂全降解塑料成本每噸13000～15000元。由此可見，不論出售CO₂，還是將其加工成CO₂全降解塑料，經(jīng)濟(jì)效益都相當(dāng)可觀。水泥行業(yè)假若每年從窯尾廢氣中提取10%的CO₂（約8000余萬噸），銷售收入至少增加640億元。如果將其中的一部分CO₂用于深加工，建立與化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的耦合，生產(chǎn)高附加值化學(xué)品，其效益將更加可觀。所以，水泥工業(yè)下一步將減排的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到窯尾廢氣中CO₂的回收和加工綜合利用上，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是大有可為的。

　　四.一點(diǎn)建議

　　為了使CO₂回收及其綜合利用這一事業(yè)健康、有序地向前推進(jìn)，建議在水泥協(xié)會設(shè)一專門協(xié)調(diào)管理機(jī)構(gòu)。其職能是：

　　1. 推薦合適的項(xiàng)目，爭取成為CDM（清潔發(fā)展機(jī)制）項(xiàng)目；

　　2. 在國際碳交易市場上牽線搭橋，尋求合作伙伴；

　　3. 與國家相關(guān)部門（如科委）聯(lián)絡(luò)，爭取建立開發(fā)基金；

　　4. 與發(fā)改委、金融等部門聯(lián)絡(luò)，爭取貸款優(yōu)惠政策；

　　5. 及時提供信息、協(xié)調(diào)各方關(guān)系，防止一哄而上。