葉家元：水泥工業(yè)低碳發(fā)展技術(shù)路徑與展望

低碳發(fā)展是水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

10月24日，“2024中國(guó)水泥雙碳大會(huì)暨第十二屆節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會(huì)”在安徽蕪湖盛大召開(kāi)。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院水泥新材院副院長(zhǎng)葉家元作《水泥工業(yè)低碳發(fā)展技術(shù)路徑與展望》主題報(bào)告。

葉家元從國(guó)際技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展路徑、我國(guó)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展路徑、大型集團(tuán)低碳發(fā)展規(guī)劃三個(gè)角度介紹了水泥工業(yè)低碳發(fā)展技術(shù)路徑。

葉家元介紹，歐洲水泥協(xié)會(huì)提出2050年水泥工業(yè)碳中和之路——全產(chǎn)業(yè)鏈的減碳技術(shù)路線（熟料、水泥、混凝土、建筑、再碳化）；國(guó)際能源署IEA提出2050水泥工業(yè)低碳路線圖——基于水泥工藝的減碳技術(shù)路線；全球水泥混凝土協(xié)會(huì)GCCA提出零碳之路——能源變革、過(guò)程減排、低碳應(yīng)用、長(zhǎng)效服役等。

針對(duì)我國(guó)技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展路徑，根據(jù)模型推演，2060年中國(guó)水泥工業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳中和，水泥產(chǎn)量應(yīng)控制在7.5億噸以下，但依據(jù)中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，2060年中國(guó)水泥產(chǎn)量還將維持在10億噸以上高位。

減碳的總體思路在于源頭防治，減少碳排放，其中原料：減少石灰石用量，制備低碳膠凝材料；燃料：替代燃料；清潔燃料替代煤；生產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能減碳：工藝、裝備技術(shù)提升；水泥高效利用（混凝土）：減少混凝土中水泥用量、延長(zhǎng)服役壽命；混凝土及制品固碳；CO2捕集和利用：捕集純化和高效利用；碳排放評(píng)價(jià)體系（標(biāo)準(zhǔn)）與碳匯（交易）市場(chǎng)。

葉家元總結(jié)，水泥工業(yè)節(jié)能減排路徑可分為4條路徑：低碳水泥、替代燃料、碳捕集及利用技術(shù)以及清潔能源利用。

隨后，葉家元從低碳熟料技術(shù)、替代燃料技術(shù)、低碳水泥技術(shù)、低碳混凝土技術(shù)以及前沿低碳技術(shù)六個(gè)方面介紹了水泥工業(yè)低碳技術(shù)實(shí)施現(xiàn)狀，并介紹了中國(guó)建材集團(tuán)近期在低碳方面的工作進(jìn)展。

葉家元總結(jié)道，根據(jù)IEA技術(shù)路線，碳捕集技術(shù)、低碳水泥技術(shù)是最具減碳潛力的減排技術(shù)，分別為48%、37%。我國(guó)減少熟料用量技術(shù)的減排潛力有限，在碳捕集等顛覆性技術(shù)領(lǐng)域與當(dāng)前國(guó)際水平有差距。

我國(guó)水泥工業(yè)減碳未來(lái)重點(diǎn)技術(shù)：

高能效燒成、高效粉磨（輥壓機(jī)終粉磨）技術(shù)及裝備；

低碳水泥體系開(kāi)發(fā)、制備及其應(yīng)用技術(shù)；

水泥窯替代燃料（生物質(zhì)）預(yù)處理與煅燒關(guān)鍵技術(shù)；

水泥窯全氧燃燒與CO2捕集、利用關(guān)鍵技術(shù)；

氫能等零碳能源燒成水泥熟料關(guān)鍵技術(shù)；

……

在廣泛征集行業(yè)意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，凝練出我國(guó)水泥工業(yè)低碳科技創(chuàng)新路線。

葉家元建議，在“一盤(pán)棋”格局下實(shí)現(xiàn)有力有序。

1、準(zhǔn)確摸清家底，牢固數(shù)據(jù)底座（擺脫國(guó)外數(shù)據(jù)依賴(lài)）

2、完善標(biāo)準(zhǔn)及核算核查體系，科學(xué)、客觀、公正與公平

3、多行業(yè)協(xié)同，為海量CO2找到既合理又經(jīng)濟(jì)的出路

4、能源結(jié)構(gòu)必須盡快改變，支撐水泥工業(yè)能源零碳排放

5、企業(yè)與政府等各行其責(zé)，政府積極引導(dǎo)，企業(yè)主動(dòng)創(chuàng)新

近-中-遠(yuǎn)期分步驟有序?qū)嵤?/p>

展望未來(lái)，在突破既有熟料體系，創(chuàng)新設(shè)計(jì)新型低碳熟料（新熟料）、突破時(shí)滯性及多尺度障礙，構(gòu)建全流程無(wú)“鴻溝”數(shù)字化體系、數(shù)據(jù)價(jià)值最大化，支撐全流程低碳（分時(shí)電耗、煤耗、低碳配比等）等方面仍需繼續(xù)努力，在建立熟料生產(chǎn)線數(shù)據(jù)與熟料性能預(yù)測(cè)模型/軟件共享機(jī)制（一企一模型）、各生產(chǎn)線提供數(shù)據(jù)，共同開(kāi)發(fā)模型，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的模型一對(duì)一排他性授權(quán)給生產(chǎn)線無(wú)償使用、總院基于模型反向推導(dǎo)，開(kāi)發(fā)熟料性能優(yōu)化提升技術(shù)，產(chǎn)線無(wú)償應(yīng)用優(yōu)化系統(tǒng)等發(fā)面可以加強(qiáng)合作。