水泥工业碳中和技术现状与趋势

在“碳达峰碳中和”政策下,水泥行业的碳中和道路任重而道远。本文介绍水泥工业的碳排放现状及水泥生产企业碳排放的核算方法,并从碳减排、碳捕集和碳利用三个方面介绍水泥工业碳中和技术现状。在碳减排方面分析水泥生产过程减排和水泥产品减排的优劣势及减排潜力;在碳捕集方面明确几种碳捕集技术的原理及优缺点;在碳利用方面阐述当前碳利用方式的基本原理及特点。此外,根据对现有技术现状的分析、归纳、总结,提出未来水泥工业碳中和技术的发展趋势。     

水泥工业碳捕集关键技术路线及发展趋势

水泥的主要碳排放源是原材料碳酸盐矿物分解,即使水泥工业不用煤炭等化石燃料,也难以实现碳中和目标。未来,发展碳捕集技术将成为行业碳零排放的必由之路。本文结合水泥工艺特点,阐述五类碳捕集的关键技术路径,分别为：化学吸收、氧燃料燃烧、钙循环工艺、间接换热分解、膜分离,并从工艺技术特征、关键指标、能源评价及产业化趋势等方面进行分析介绍,助力水泥绿色发展。     

水泥行业碳达峰碳中和标准体系建设研究

依据《碳达峰碳中和标准体系建设指南》等文件,提出了我国水泥行业碳达峰碳中和标准体系,研究分析了标准体系中基础通用、核算与核查、技术与装备、监测、管理与评价等子体系的标准制修订进展及缺失原因。“十四五”是我国水泥行业实现碳达峰、进军碳中和的关键时期,水泥行业应优先健全碳核算核查标准子体系,加快突破技术与装备、监测标准研制,稳步推进基础通用、管理与评价类标准制修订,持续完善碳达峰碳中和标准体系,支撑水泥行业实现绿色低碳、安全高质量发展。     

论水泥企业碳中和的路径

在2030年前碳排放达峰、2060年前实现碳中和的目标下,水泥企业需要采取减排措施,制定碳中和计划.水泥企业的碳中和路径应从降低碳排放总量、制定监测并精确核算、减排技术应用等方面着手,以期在组织层次上清除生产碳排放从而达到零排放.     

水泥工业碳捕获方法研究进展

水泥生产是一种能源需求和碳排放大的行业,作为水泥生产大国,研究行之有效的减排方法有很重要的意义。目前,碳捕获技术主要有四种：预燃烧捕获技术、氧燃料捕获技术、燃烧后捕获技术和碳回路方法等。这些技术旨在获取高纯度的CO2,方便后续的运输和储存。碳捕获是传统的减排方法之外进一步降低碳排放、乃至达到零碳排放的措施,是值得我国水泥行业关注的系列技术。     

“双碳”背景下水泥行业发展之路

我国已经将双碳目标纳入生态文明建设整体布局,制定碳达峰行动计划,全力以赴实现双碳目标。我国水泥产量已经稳居世界第一,水泥行业碳排放比例已经在我国工业生产中排在前列,在双碳背景下的水泥行业降碳已经迫在眉睫。介绍“双碳”背景对水泥行业的影响,提出了一些水泥行业降碳的措施,为水泥行业碳达峰、碳中和提供一种思路。     

水泥行业碳达峰碳中和科技发展路径探讨

碳达峰碳中和“3060”目标对水泥行业的影响,既有碳排放量大、污染防治难度大等负面影响,也有技术装备升级、产业关联加强等正面影响。建材行业设定提前碳达峰目标,将倒逼水泥行业进一步实施技术创新和优化升级,推进我国水泥行业走可持续发展之路。本文将对水泥行业碳达峰碳中和科技发展路径进行探讨。     

碳中和目标下海螺水泥减排二氧化碳的实践

水泥行业是二氧化碳排放大户,其排放主要来自碳酸盐的分解、燃料的燃烧和电力消耗.在生产工艺碳减排(如替代原料、熟料替代技术等)、生产能耗碳减排(如替代燃料、富氧燃烧技术、高效粉磨、余热发电等)、新技术碳减排(如水泥窑二氧化碳捕集利用)及新能源技术等方面加强技术研发力度和推广力度,可实现水泥行业绿色转型发展,为达到碳中和目...     

碳中和目标下的水泥工业低碳技术研究

介绍了世界水泥工业低碳技术。水泥行业的碳减排对我国实现碳中和目标的影响重大,迫切需要水泥行业通过技术创新驱动实现绿色低碳发展。针对水泥工业的碳排放主要来源,碳减排技术路径主要包括能源效率提升、原/燃料替代、低碳水泥、碳捕集利用和封存。比较分析了国内外典型的水泥窑替代燃料技术。从水泥窑尾烟气中捕集CO2,除了富氧燃烧和化学吸收法外,还包括直接分离的捕碳技术。介绍了水泥窑捕集到的高浓度CO2进行资源化利用的技术途径。     

水泥行业碳减排途径及贡献度探讨

2020年,我国水泥行业碳排放约13.7亿吨,占全国碳排放总量的13%,是除电力行业(40%)和钢铁行业(14%)以外第三大碳排放行业。由于水泥工业自身的工艺特点,就通用硅酸盐水泥生产而言,仅仅依靠生产能效提升、清洁能源使用以及熟料、燃料替代技术,在现实情况下是无法帮助水泥工业自身实现碳中和。因此,水泥行业碳中和将面临巨大的挑战。本文从现行的及未来可预期的水泥生产技术,就能效提升技术、水泥生产燃料替代技术、低碳水泥技术和CCS技术等技术路线讨论和预测出发,对水泥行业碳减排途径进行分析,估算2060年时各减排途径的减排贡献度,并基于结果给出相关措施建议,帮助水泥行业实现碳中和。     

水泥企业的碳资产管理研究

试点和全国碳排放交易市场的建设，是运用市场机制达到碳减排目标的重要手段。在碳市场下，水泥作为高耗能高排放行业将被纳入管控。碳资产是一种新型资产，与其他产品一样具有价值。碳资产需要科学的管理，建议水泥企业从成立碳资产管理部门、开展碳核算、实施减排措施、开发CDM项目、利用碳金融工具实现保值与增值等方面入手加强碳资产管理，使其成为新的利润增长点。     

水泥企业碳减排技术路径浅析

在碳达峰、碳中和“3060”目标背景下，水泥企业应从排放端和吸收端同时发力，积极采取有效的节能减排措施，为行业碳减排做贡献。本文将简要分析和探讨水泥企业碳减排技术路径。     

水泥生产工艺技术发展及节能降碳前瞻性技术分析

水泥是社会经济建设的基础原材料,随着科学技术进步,水泥生产工艺技术也产生了一系列创新性变革;节能降碳是水泥行业可持续发展面临的紧迫任务,也是水泥生产企业转型升级的新契机,这就需要大力研发新型粉磨工艺技术、窑炉高效燃烧技术及绿色新能源开发应用技术,进而为水泥行业“双碳目标”的实现提供可靠的技术支撑。     

水泥熟料中残碳的分析研究

通过差热失重测试、化学分析、热红联用测试等手段研究了多个水泥熟料样品中的残留的碳元素,总结了近期水泥熟料中残碳的检测研究,找到了一种可行的、准确的残碳检测方法,分析了不同烧失量熟料中的碳含量,区分了有机碳和无机碳存在形态。结果表明,熟料随着温度的升高有明显的吸热而无明显的放热,说明存在有机碳的可能性较小;微量碳元素的测试结果显示熟料中总碳含量较少,其数量级为0.01%～0.1%,有机碳更少,其数量级为0.01%,影响熟料烧成热耗在＜4.18kJ/kg范围内;研究还显示熟料的烧失量与碳元素的含量不存在正比关系。     

欧美水泥工业碳捕获与储存研究进展

科学家们预测,本世纪全球平均气温将上升２～4℃,可能引发干旱、洪水、冰川融化和海平面上升等多种自然灾难（又称厄尔尼诺现象）。CO2排放量超限被公认为是全球变暖的主要因素。水泥行业是一个主要的工业温室气体排放源,约占全球人为温室气体排放量的5%。国际能源机构（IEA）研究表明,按照现行的政策和市场需求预测,从目前的水平到2050年CO2排放量要减少一半,水泥行业需要将CO2排放量从2.34Gt/a减少到1.55Gt/a[1]。在减排方面,虽然采取了提高能源效率、使用替代燃料和替代原材料、降低水泥中熟料掺量等措施,但依然还有减排潜力。从中长期发展考虑,碳捕获和储存技术（Carbon Capture and Storage,简称为CCS）在实现全球CO2减排中起着至关重要的作用。到现在为止,还没有在水泥回转窑使用任何碳捕获技术的工业应用,水泥工业碳捕获还处在理论研究与有限的工业试验阶段。本文介绍欧美几种不同类别的碳捕获和储存技术的研究进展。     

水泥行业CO2排放特征及治理技术研究

本文系统梳理分析了水泥不同种类和各工序的CO₂排放特征，其中，工艺、燃料直接CO₂排放占比达90%，与物料中碳酸盐的含量正相关，与燃料发热量和利用率负相关，电力间接CO₂排放占比约10%，特种水泥由于减少了碳酸盐分解造成的碳排放，总体碳排放量较低。新型干法水泥生产过程可分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个阶段，工艺和燃料CO₂排放主要发生在熟料煅烧阶段，其尾气中CO₂浓度一般在11%～29%。研究分析了碳替代/碳捕集等控碳技术、CO₂资源化利用技术。水泥厂碳替代主要是原料替代、熟料或水泥替代、燃料替代等，可分别实现减碳10%、25%～50%和30%以上；碳捕集主要有富氧燃烧和烟气CO₂捕集，水泥窑富氧燃烧技术有全氧燃烧和分解炉全氧燃烧技术两种。捕集技术主要采用化学吸收法、固体吸附法；在CO₂综合利用方面，针对水泥厂的特殊应用场景，矿化具有较好的应用效果，如采用混凝土养护技术，制备高附加值的微纳米碳酸钙等。     

世界水泥工业CCUS最新研究进展

如果要实现气候目标,在水泥工业中实施碳捕获、碳利用和碳封存（CCUS）是必要的。本文研究了近8年来世界水泥工业在CCUS研究领域的最新进展,重点研究了水泥工业的CO2捕获技术。结果表明,CCUS是水泥工业实现碳减排、碳达峰和碳中和最实用、最高效的方法。就碳捕获技术而言,水泥工业最适宜采用化学吸收法和钙循环法。     

水泥企业碳审计方法及其应用

我国是世界水泥产业第一大国,水泥生产由于其较大的温室气体排放而越来越受到重视。通过解读《水泥行业二氧化碳减排议定书》,并结合水泥厂应用示例进行计算,从明确组织边界和运营边界、直接排放、间接排放、建立温室气体排放清单等方面,介绍了水泥企业如何开展碳审计的方法及排放因子的选择。     

面向双碳的低碳水泥原料/燃料替代技术综述

在碳达峰、碳中和背景下,水泥等建材行业能耗高、排放高、产能过剩,面临巨大挑战。从水泥行业现有CO₂减排技术出发,分析了水泥低碳生产方式的原理和现状,归纳总结了原料替代、燃料替代和熟料替代技术现状。最后结合国内现状和发展规划,对水泥行业低碳技术进行展望。水泥行业现有CO₂减排技术包括将低碳原料或工业废弃物代替生料中某些成分的原料替代技术;将低碳排放的清洁燃料应用于水泥生产的燃料替代技术;将有凝胶活性的材料添加到混凝土中以节省熟料使用量的熟料替代技术;应用电能和使用燃料时提升能源利用效率的方法和技术以及颇具前景但尚未大规模应用的碳捕集、封存技术(CCS)。原料替代方式是最有效的低碳生产方式,硅酸盐水泥原料中包含大量石灰石,会在水泥生产过程中分解产生烧制熟料必需的CaO和大量CO₂,利用富钙废弃物替代石灰石等高载碳原料,可显著减少CO₂排放,同时提供等量的CaO,用以替代的原料包括电石渣、硅钙渣、钢渣、石英污泥及造纸污泥等,其中不同工业废料对于水泥生产不仅可代替石灰石原料,还可能提供额外效益,如硅钙渣能提...     

ISO 14068-1:2023《气候变化管理-向净零过渡第1部分：碳中和》标准解读与水泥企业零碳工厂创建路径的研究

基于ISO 14068-1∶2023《气候变化管理-向净零值过渡第1部分：碳中和》标准发布,结合水泥企业的生产特点、行业特性,对ISO 14068-1∶2023《气候变化管理-向净零值过渡第1部分：碳中和》标准进行解读,分析了水泥行业生产企业在创建零碳工厂时,基本要求、创建准备阶段、创建实施阶段等方面的工作要点,为水泥行业生产企业创建零碳工厂提供了经验参考。