中国水泥工业节能减排的潜力与发展战略

中国水泥工业节能减排的潜力及发展战略

崔源声建筑材料工业技术情报研究所水泥工业的基本现状

2009年，中国水泥的产量已经达到了16.5亿吨,而2009年全世界水泥的产量预计只有29亿吨左右。可以说，几乎世界水泥的一半以上在中国。尽管目前国家已经采取了控制措施，水泥产量的增长势头似乎还没有达到顶点。全国人均产量约1.2吨。许多发达省份已经人均1吨半到2吨以上，人均累计量也达到10吨以上。发达国家在20世纪70年代达到此数字时已经开始进入饱和状态。中国水泥的迅猛发展，在世界水泥史上是绝无仅有的。如此众多的水泥，在满足经济建设的同时，也消耗了大量的不可再生的天然资源和能源，加重了本来就十分脆弱的环境负荷，水泥企业的效益也每况愈下，度日艰难，四处寻求战略投资伙伴。水泥过量，是好是坏，众说纷纭。从保护环境，节约资源和能源，倡导可持续发展的角度，以及提高水泥企业的经济效益等方面看，减少水泥的产量，提高水泥和建筑物的质量应该是当务之急。中国为什么对水泥的需求如此之大，基本原因有两个：一是森林匮乏，森林的覆盖率低（18%左右），不能像过去老祖宗或欧美发达国家那样，住宅大多数采用木结构。二是建筑物平均寿命低，只有30几年，比发达国家要少2到3倍。三是基础设施薄弱，需求潜力巨大。因此，中国不得不生产更多的水泥以满足市场的需求，以数量取胜。从可持续发展的角度看，我国水泥工业这种非常规发展状态既不符合企业和行业的近期利益，也不符合国家和民族的长远利益。2.从工艺和装备改进的角度看节能减排的潜力

2.1中国能源消耗的现状中国是当今世界第二大能源消费国（见表1），按照过去２０年来中国经济的发展速度，２０１５年以前，中国对能源的需求预计将以每年４％～５％以上的速度增长。以这种速

度，到２０２５年，中国将超过美国成为世界上最大的能源消费和温室气体排放国家（据报道，2006年中国的温室气体排放已经超过美国）。中国的常规能源煤炭、石油、天然气都存在枯竭的危机；而且由此而来的环境污染问题也日益严重，亟须得到控制。

表1全国能源消费总量

年份200120022003200420052006总量（亿吨标煤）

11．7

13．87

16．03

18．46

20．6

22.1增速（%）8.418.511.015.29.57.3GDP增长（%）7.38.09.19.59.910.7资料来源：国民经济和社会发展统计公报，国家统计局2.2水泥工业能源消耗在国家能源消耗中的比重

由于企业缺乏具体的日常的能源统计数字，因此企业和国家的统计数字也大多是只有总量，然后再分摊到单位产品去计算。从国家对水泥制造业公布的能源消费总量数字来看，水泥行业2005年的燃料消耗水平在1.57亿吨标准煤左右（见表2），2009年为1.7亿吨左右。表2.2005年中国水泥工业的总能耗比重

国家总能耗

(亿吨标准煤

)

水泥的标准煤耗

(亿吨标准煤)

水泥工业的标准煤耗占国家总能耗的百分比20.6

1.57

7.6

从表2中可以看出,水泥工业的燃料消耗在国家总能耗中的比重在7%以上。水泥的综合能耗包括了电耗，这部分电耗产生的二氧化碳不包括在水泥工业的直接排放计算中。过去10年来水泥工业消耗能源的情况见表3。

表3

水泥制造工业估计的能量消耗

年1995200020012002200320042005（估计）水泥产量（百万

t）475.915976647258629701064煤耗（百万

t标煤）83.31100.31104.33117.74137.23151.32157.38热耗（kgce/t熟料）(NSP窑)133128125122119116

110电耗（kWh/t水泥）10410210110010099100综合能耗（kgce/tcement）175168157162159156

148资料来源:曾学敏,中国水泥协会

2.3水泥工业的的CO2排放估算根据国家能能量消耗及及水泥工业业的能量消消耗比重,计算出相应应的CO2的排放情况况,见表4。根据估算，，2005年中国水泥泥工业的CO2的排放量约约为8亿吨，基本本和熟料产产量相同。。2006年的排放量量如果熟料料的产量为为9亿吨，则CO2的排放量也也接近9亿吨。2009年年熟料10亿吨左右右，也排放放10亿吨吨CO2。2007年年的熟料系系数为0.7左右，，则熟料产产量也在9.52亿亿吨左右，，CO2的排放量也也差不多是是这个数量量。2009年年熟料系数数0.65。表4中国水泥工工业2005年CO2排放的估算算比例

消耗的标准煤(亿吨

)排放的CO2(亿吨)备注全国20.649.44按每公斤标准煤排放2.4公斤CO2计算。

水泥工业综合能耗，包括熟料煅烧，原料烘干和电耗

1.573.77包括来自电耗的间接CO2

排放

水泥工艺过程中碳酸盐分解产生的CO2,8x0.53434.27按每吨熟料排放0.5343吨CO2计算合计

8.04直接排放应减去电耗的间接排放。结果应少于

8亿吨。

根据2006年的熟料产量，按国际上的大致估算方法，一吨熟料排一吨二氧化碳计算，如果熟料系数取0.7,则2006年的排放大致在8.68亿吨。占国家比例

%

15约为国际上的统计数字5%的3倍2.4水泥工业的的能量效率率不同窑型的的能量消耗耗和能量效效率差异比比较大。根根据水泥协协会提供的的统计数据据（见表5），中国目目前的几种种窑型的热热效率在17%到55%之间间。。比较较好好的的窑窑外外分分解解窑窑可可以以达达到到55%的热热效效率率，，而而比比较较差差的的老老式式干干法法中中空空窑窑、、湿湿法法窑窑和和普普通通立立窑窑，，热热效效率率有有的的甚甚至至不不到到20%。节能能减减排排的的首首要要任任务务看看来来是是要要尽尽快快淘淘汰汰这这些些落落后后的的生生产产能能力力。。目目前前，，这这些些落落后后的的生生产产能能力力还还占占有有整整个个国国家家水水泥泥生生产产能能力力的的一一半半左左右右。。表5中国国不不同同水水泥泥窑窑的的热热效效率率窑型预分解窑预热器窑老式干法余热发电中空窑湿法窑老式干法中空窑立波尔窑机械立窑普通立窑热耗（kJ/kg）32604013543458527942409641805434热效率（%）50-5537-4429-3528-3517-2638-4232-4030熟料能耗（kgce/t）110137185200271140143186指数11.251.681.822.461.271.301.69资料料来来源源:曾学学敏敏,中国国水水泥泥协协会会2.5能能效效提提高高的的潜潜力力由于于没没有有确确切切的的统统计计数数字字，，我我们们只只能能根根据据如如下下几几种种数数据据来来源源计计算算能能效效改改进进的的方方法法：：(1)根据据国国家家发发改改委委副副主主任任张张晓晓强强（（2005-6-27）的的报报告告，，目目前前中中国国的的综综合合能能源源效效率率平平均均为为33%。水水泥泥工工业业如如果果也也在在此此水水平平，，则则水水泥泥工工业业未未来来的的改改善善余余地地，，即即整整体体达达到到全全国国新新型型干干法法水水泥泥的的能能效效55%的最最好好水水平平，，还还有有22%的改改进进空空间间。。从从表表5可以以看看出出，，能能效效改改进进范范围围将将基基本本是是在在立立窑窑和和新新型型干干法法窑窑之之间间进进行行。。按按2005年8亿吨熟熟料计计算，，则全全行业业完全全实现现55%的能效效时，，仅熟熟料烧烧成热热耗一一项，，每年年就可可以节节约标标准煤煤约计计（8x0.143––8x0.110=0.26亿吨标标煤）），相相应地地减排排CO2为：0.26亿吨x2.4=0.62亿吨这个目目标估估计有有可能能在5年后实实现。。(2)根据国国家发发改委委发布布的““十一一五””（2006——2010）规划划要求求，水水泥工工业未未来5年的节节能目目标为为，水水泥熟熟料热热耗从从130公斤标标煤减减低到到110公斤标标煤。。按以上上每年年的熟熟料产产量计计算，，节约约的能能源也也基本本相同同。节节能率率为15%左右，，每年年要减减少熟熟料煤煤耗3%以上。。计算算的标标煤节节省量量为：：8x0.130––8x0.110=0.16亿吨标标煤相应地地减排排CO2为：0.16亿吨x2.4=0.384亿吨(3)中央政政府的的计划划是，，在““十一一五””（2006——2010）期间间，每每万元元GDP产值的的能耗耗要降降低20%，每年年降低低4%，已经经作为为各级级政府府考核核的目目标，，正在在层层层落实实。由此看看来，，中国国水泥泥工业业今后后5年的能能效改改进在在20%以上是是可以以达到到的。。这样样，目目前每每年消消耗的的1.57亿吨的标煤煤，有可能能在5年内由于效效率的改进进而减少到到1亿吨标煤左左右。（4）利用余热热发电来改改进能源效效率。目前前国内的技技术可以发发电30到35kWh/kg熟料。每度电按排排放0.9公斤CO2计算（0.380x2.4=0.9kg），则全行行业若有一一半的企业业利用此项项技术，按按4亿吨熟料计计算，可以以减少CO2排放：4x30x103x0.9x10-3=0.108亿吨。当然，余热热发电在一一定时期内内是否仍可可以作为一一项可以继继续发展的的节能选择择技术，还还要看水泥泥工艺的技技术变革和和企业的实实际需要。。仅就目前前的发展势势头推断，，此项措施施在5到10年内仍有可可能对节能能减排有加加倍的贡献献潜力。（5）工艺过程程长期的能能效改进潜潜力根据熟料烧烧成的理论论热耗计算算和节能设设备改进的的推断，以以及发达国国家在未来来20年里技术进进步对水泥泥工业节能能的要求，，我们可以以看到，中中国即便是是通过各种种工艺技术术和设备措措施实现节节能20%以上的目标标，仍有20%甚至更多的的能效有待待改进。因为目前的的水泥技术术和工艺水水平，较好好的能效水水平只有55%左右。未来来远景潜力力仍有待挖挖掘，这部部分节能和和减排的数数量现在还还不好计算算。从以上分析析，可以大大致推断，，仅从工艺艺的角度，，中国水泥泥工业在今今后5到10年内，由于于技术进步步，包括工工艺和装备备改进，能能效有提高高20—40%的潜力，相相应的CO2排放也可以以减少20到40%，即按8亿吨的熟料料计算，有有1.6到3.2亿吨CO2的减排潜力力。3.从扩大大工业废弃弃物利用的的角度看水水泥工业的的节能减排排中国目前拥拥有各种适适合于做水水泥原料和和混合材的的工业废弃弃物大约10亿吨。包括括高炉矿渣渣，1.2到1.5亿吨；粉煤煤灰等燃煤煤产品，3到4亿吨；煤矸矸石，2亿多吨；钢钢渣，0.5亿吨；电石石渣和赤泥泥等，1亿多吨；还还有其他工工业废渣和和尾矿等。。2004到2005年，这些工工业废弃物物在水泥工工业上已经经应用了2.4到2.5亿吨，进一一步利用这这些废弃物物的潜力还还相当大。。特别是和混混凝土行业业一起来利利用这些工工业废弃物物，包括大大力发展混混合水泥，，把工业废废弃物从目目前利用的的基础上，，再提高一一倍，达到到5亿吨的水平平，则水泥熟料料还可以减减少2.5亿吨的产量量，CO2也可以减少少差不多相相同的数量量。根据国际上上最新的发发展趋势，，EMC水泥利用废废渣的潜力力甚至可以以达到50%到70%以上。特别是和混混凝土行业业一起来利利用这些工工业废弃物物，包括大大力发展混混合水泥，，把工业废废弃物从目目前利用的的基础上，，再提高一一倍，达到到5亿吨的水平平，则水泥熟料料还可以减减少2.5亿吨的产量量，CO2也可以减少少差不多相相同的数量量。根据国际上上最新的发发展趋势，，EMC水泥利用废废渣的潜力力甚至可以以达到50%到70%以上。4.从生生活废弃物物作为AFR的角度看节节能减排的的潜力据国家环境境保护总局局历年公布布的《中国环境状状况公报》显示，1999年，全国工工业固体废废物产生量量7.84亿吨，2005年为13.4亿吨,全国工业固体体废物综合利利用量为7.7亿吨，综合利利用率为56.1%，与上年基本本持平。中国现有668个城市。据专专家统计，三三分之二的城城市被垃圾环环带包围。垃垃圾仍以每年年5%到10%的速度增长。。目前，中国市市政垃圾每年年产生量约1.5亿吨，历年垃垃圾堆存量已已高达６０亿亿吨。根据国国家环保总局局预测，2010年我国城市垃垃圾年产量将将为1.52亿吨，2015年和2020年将分别达到到1.79、2.1亿吨。1.5亿吨的市政垃垃圾，如果按按5000kJ/kg的平均热值计计算，垃圾的的能源总量相相当于7500x108MJ。核算标准煤煤为2.563x107吨,几乎可以替代代目前中国水水泥工业能耗耗的1/5，减少二氧化化碳的排放量量也接近1/5，约1.6亿吨。中国的生活垃垃圾在水泥窑窑的协同处理理方面基本上上还是个空白白，只有部分分研究院所和和水泥厂进行行过试烧。德德国在水泥窑窑利用废弃物物（包括生活活垃圾）替代原料和燃燃料(AFR)的比率全国平平均今年有可可能达到50%，个别水泥厂厂已经达到80%。欧美发达国家家在水泥窑处处理包括生活活垃圾在内的的废弃物已经经有20多年的成功经经验。我国的的主要问题是是生活垃圾还还没有分类收收集，混合垃垃圾无法得到到有效利用。。发达国家生生活垃圾分类类是从每个家家庭开始的，，社会化收集集体系完备，，为水泥窑协协同处理奠定定了良好的基基础。目前，Holcim公司在泰国进进行的水泥窑窑焚烧市政垃垃圾实验有可可能成为中国国学习的样板板。因为，中国的的市政垃圾和和泰国类似，，都是没有经经过分检的混混合垃圾。水泥窑烧未分分检的家庭混混合垃圾，世世界上还没有有成功的样板板，既有技术术问题，也有有政策配套问问题。但是，我们相相信只要有国国家政策支持持，社会各方方面共同努力力，水泥窑协协同处理家庭庭混合垃圾的的技术问题是是可以解决的的。目前，Holcim公司在泰国进进行的水泥窑窑焚烧市政垃垃圾实验有可可能成为中国国学习的样板板。因为，中中国的市政垃垃圾和泰国类类似，都是没没有经过分检检的混合垃圾圾。水泥窑烧未分分检的家庭混混合垃圾，世世界上还没有有成功的样板板，既有技术术问题，也有有政策配套问问题。但是，我们相相信只要有国国家政策支持持，社会各方方面共同努力力，水泥窑协协同处理家庭庭混合垃圾的的技术问题是是可以解决的的。5.从发展木木结构从而减减少水泥的产产量以及提高高建筑物的寿寿命的角度看看节能减排如果中国的森森林覆盖率也也和欧美发达达国家一样，，大量的民用用住宅采用木木结构，那么么就没必要生生产如此多的的水泥。此外，中国的的建筑物寿命命平均只有30年，这与材料料的质量，以以及设计和施施工都有关系系。但是，和平均均建筑物寿命命100年的国家比较较，我们就不不得不生产比比别人多2以上的水泥材材料。如果从长期的的发展战略考考虑，在今后后10到20年内，按照可可持续发展的的原则，使森森林的种植率率大于森林的的砍伐率，则则发展木结构构建筑的环境境逐步恢复和和形成，中国国就有可能逐逐步减少水泥泥的生产量。。比如，木结构构的房屋首先先在占60%以上的农村人人口中逐步恢恢复和普及，，则全国的水水泥需求量就就可以减少一一半以上。大没有必要也也在农村推广广水泥和混凝凝土建筑。从目前的12亿吨水泥减少少到6亿吨水泥，即即便是20年以后人口增增加到最高峰峰的16亿，人均水泥泥消费量也可可以达到267公斤，和目前前的世界水泥泥平均消费水水平差不多。。以上两项战略略措施的适时时采取，对节节能和CO2减排的效果是是不言而喻的的。问题是，我们们要恢复到对对人类友好的的、可再生和和可持续发展展的木结构时时代，目前的的条件已不具具备了。要创造这样的的条件，需要要国家制定新新的国策，大大力恢复森林林的覆盖率，，开展可持续续发展模式的的木结构建材材产业示范区区实验，成熟熟了再向全国国推广，逐步步创造良性循循环的可持续续发展基础，，转变建材行行业的非常规规发展模式，，进行脱胎换换骨式的转变变才有可能与与世界建筑文文明的发展大大体一致。6.结论论1．中国水泥工工业目前的能能源效率在30%左右，和国家家的平均能源源效率相似，，每年的CO2排放量在8亿到9亿吨左右，基基本和熟料产产量差不多。。2．通过工艺和和设备改进，，主要大力推推广高效的新新型干法工艺艺，淘汰落后后，5年内有可能减减少CO2排放1.6到2亿吨，10年内有可能减减少3到4亿吨。3．通过加大工工业废弃物的的利用，和混混凝土工业一一道，有可能能再减少CO2排放2.5吨，甚至更多多。4．市政垃圾作作为AFR在水泥工业的的利用基本还还是一个空白白，如果开发发利用，可以以取代约1/4的燃料，减少少CO2的排放大致相相当于2亿吨。5．从长远看看，减少中中国水泥工工业的能耗耗和CO2的排放的根根本途径是是:制定新的国国家政策，，通过扩大大森林覆盖盖率，发展展木结构建建筑，减少少水泥的用用量和产量量，逐步减减少到目前前发达国家家的人均消消费量为宜宜，这样中中国的水泥泥产量有5亿吨，熟料料有3亿吨就可以以满足基本本需求了。。CO2在目前8亿多吨的基基础上，可可以减排5亿多吨。从长远看，，发展木结结构建筑，，不但可以以少生产水水泥，减少少不可再生生的矿产资资源的消耗耗量，而且且木结构本本身是最适适合人类居居住的，也也是可持续续发展的道道路。按照可持续续发展的原原理发展木木质建材产产业，不但但不排放CO2，而且每公公顷森林每每年还可以以吸收6.6吨CO2。有1亿公公顷顷的的森森林林，，一一年年就就差差不不多多把把水水泥泥工工业业排排放放的的二二氧氧化化碳碳全全部部吸吸收收掉掉了了。。谢谢谢大大家家！！崔源源声声建筑筑材材料料工工业业技技术术情情报报研研究究所所2010年9月13日9、静夜四四无邻，，荒居旧旧业贫。。。1月-231月-23Saturday,January7,202310、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。15:10:2815:10:2815:101/7/20233:10:28PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。1月月-2315:10:2815:10Jan-2307-Jan-2312、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。15:10:2815:10:2815:10Saturday,January7,202313、乍见翻翻疑梦，，相悲各各问年。。。1月-231月-2315:10:2815:10:28January7,202314、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。07一一月月20233:10:28下下午15:10:281月-2315、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。。一月月233:10下下午午1月月-2315:10January7,202316、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2023/1/715:10:2915:10:2907January202317、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。3:10:29下午午3:10下午午15:10:291月-239、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。1月月-231月月-23Saturday,January7,202310、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。15:10:2915:10:2915:101/7/20233:10:29PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。1月-2315:10:2915:10Jan-2307-Jan-2312、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。15:10:2915:10:2915:10Saturday,January7,202313、不知香积寺寺，数里入云云峰。。1月-231月-2315:10:2915:10:29January7,202314、意志坚坚强的人人能把