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中国水泥行业二氧化碳排放达峰路径研究

贺晋瑜 何捷 王郁涛 范永斌 石红卫 蔡博峰 严刚

贺晋瑜, 何捷, 王郁涛, 范永斌, 石红卫, 蔡博峰, 严刚. 中国水泥行业二氧化碳排放达峰路径研究[J]. 环境科学研究, 2022, 35(2): 347-355. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.11.19
引用本文: 贺晋瑜, 何捷, 王郁涛, 范永斌, 石红卫, 蔡博峰, 严刚. 中国水泥行业二氧化碳排放达峰路径研究[J]. 环境科学研究, 2022, 35(2): 347-355. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.11.19
HE Jinyu, HE Jie, WANG Yutao, FAN Yongbin, SHI Hongwei, CAI Bofeng, YAN Gang. Pathway of Carbon Emissions Peak for Cement Industry in China[J]. Research of Environmental Sciences, 2022, 35(2): 347-355. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.11.19
Citation: HE Jinyu, HE Jie, WANG Yutao, FAN Yongbin, SHI Hongwei, CAI Bofeng, YAN Gang. Pathway of Carbon Emissions Peak for Cement Industry in China[J]. Research of Environmental Sciences, 2022, 35(2): 347-355. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.11.19

中国水泥行业二氧化碳排放达峰路径研究

doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.11.19
基金项目: 中国工程院战略研究与咨询项目(No.2021-HYZD-14);国家自然科学基金项目(No.72074154)
详细信息
    作者简介:

    贺晋瑜(1985-),女,山西太原人,副研究员,硕士,主要从事大气环境规划与政策研究,hejy@caep.org.cn

    通讯作者:

    ①何捷(1969-),女,湖北麻城人,正高级工程师,主要从事建筑材料污染控制与资源化利用研究,hejie2007@139.com

    ②王郁涛(1960-),男,北京人,正高级工程师,主要从事水泥工业技术发展研究,wyt2989@163.com

  • 中图分类号: X24

Pathway of Carbon Emissions Peak for Cement Industry in China

Funds: Strategic Research and Consulting Project of Chinese Academy of Engineering (No.2021-HYZD-14);National Natural Science Foundation of China (No.72074154)
  • 摘要: 水泥行业是主要的CO2排放行业,2020年我国水泥行业CO2排放占全国排放总量的12%,占全国工业过程排放的60%以上. 为开展水泥行业碳达峰路径研究,提出了基于社会、经济等影响因素的多因素拟合分析模型以及基于主要下游产业的需求预测方法,对2021—2035年我国水泥熟料及水泥产量进行预测;并通过对水泥行业碳排放特征的分析,考虑主要控制措施的可行性,构建我国水泥行业CO2排放情景,对2021—2035年水泥行业CO2排放趋势进行测算,在此基础上分析水泥行业碳达峰路径及相关政策建议. 结果表明:①中国水泥熟料消费量在“十四五”期间仍有一定上升空间,随着经济社会的绿色转型,水泥市场需求在“十五五”时期下降. ②在此基础上,通过全面加强产能控制、加大落后产能淘汰力度、推广高效节能技术、积极推进原燃料替代,可推动水泥行业碳排放于“十四五”中期达峰,峰值为13.8×108~14.2×108 t,经过2~3年的峰值平台期后呈持续下降趋势,2030年水泥行业碳排放量将较2020年下降15%~18%. ③2030年,水泥熟料及水泥产量的下降将带动水泥行业碳排放量较2020年减少1.4×108 t. 在各项技术措施中,节能改造是CO2减排潜力最大的措施,2030年能效提升可带动水泥行业CO2排放量较2020年减少0.38×108 t;其次是利用固体废物替代燃煤,可带动行业CO2排放量较2020年减少0.17×108 t. 研究显示,推动我国水泥行业碳达峰及碳减排,需在加强产量控制避免水泥过度消费的基础上,聚焦节能改造和原燃料替代措施.

     

  • 图  1  我国水泥行业碳达峰路径研究框架

    Figure  1.  Framework for carbon peak pathway in cement industry in China

    图  2  2010—2020年我国水泥与水泥熟料产量

    Figure  2.  Production of cement and cement clinker from 2010 to 2020 in China

    图  3  我国不同规模水泥熟料新型干法生产线产能占比

    Figure  3.  Capacity proportion of different scale new dry cement clinker production lines in China

    图  4  2010—2020年我国水泥行业CO2排放情况

    Figure  4.  CO2 emissions of cement industry from 2010 to 2020 in China

    图  5  我国水泥熟料和水泥产量预测

    Figure  5.  Prediction of cement clinker and cement outputs in China

    图  6  水泥行业单位产品能耗分析

    Figure  6.  Analysis of energy consumption per unit product in cement industry

    图  7  不同情景下我国CO2排放量变化趋势

    Figure  7.  Trends of CO2 emissions under different scenarios in China

    图  8  2021—2035年不同情景下我国工业过程、能源活动及间接CO2排放量

    Figure  8.  CO2 emissions from industrial processes, energy activities and indirect emissions under different scenarios from 2021 to 2035 in China

    图  9  水泥行业碳达峰路径和主要减排措施的贡献

    Figure  9.  Pathway of carbon emissions peak for cement industry and contribution of main emission reduction measures

    表  1  水泥行业2021—2035年CO2排放情景设计

    Table  1.   Scenarios of CO2 emissions in cement industry from 2021 to 2035

    项目年份基准情景(BAU)高需求情景低需求情景
    水泥熟料产量2025多因素拟合分析+类比分析法
    预测结果
    多因素拟合分析+类比分析法
    预测结果
    下游需求预测法预测结果
    2030
    2035
    控制
    措施
    落后产能淘汰2025淘汰干法中空窑(除生产铝酸盐水
    泥等特种水泥外)、水泥机立窑、
    立波尔窑、湿法窑(现状要求)
    淘汰规模2 000 t/d以下硅酸盐水泥熟料生产线约5 000×104 t
    2030根据能耗水平淘汰低效产能
    2035根据能耗水平淘汰低效产能
    熟料烧成系统节
    能改造
    2025单位熟料煤耗保持现状对单位熟料煤耗大于112 kg/t (以标准煤计)的生产线实施技术改造
    2030对单位熟料煤耗大于109 kg/t (以标准煤计)的生产线实施技术改造
    2035对单位熟料煤耗大于105 kg/t (以标准煤计)的生产线实施技术改造
    推广高效粉磨
    技术
    202530%企业采用高效粉磨技术
    (现状)
    40%企业采用高效粉磨技术
    203060%企业采用高效粉磨技术
    203580%企业采用高效粉磨技术
    推进替代燃料
    使用
    20255%生产线采用燃料替代技术
    (现状)
    20%生产线采用燃料替代技术
    203040%生产线采用燃料替代技术
    203560%生产线采用燃料替代技术
    工业废料替代石
    灰质原料
    2025
    2030工业固废在原料中的替代比例达5%
    2035工业固废在原料中的替代比例达5%
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-08
  • 修回日期:  2021-11-03
  • 网络出版日期:  2022-03-07

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