2020年，我國(guó)水泥產(chǎn)量23.77億噸（湖南1.103億噸），約占全球55%，排放CO₂約14.66億噸，約占全國(guó)碳排放總量14.3%。噸水泥、噸水泥熟料CO₂排放量分別約為616.6kg、865.8kg（有關(guān)測(cè)算與分析見下文）。水泥行業(yè)面臨的減排壓力非常嚴(yán)竣，任務(wù)非常艱巨。習(xí)主席強(qiáng)調(diào)“實(shí)現(xiàn)碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革，是一場(chǎng)深刻的能源革命和工業(yè)革命,是我國(guó)國(guó)策” 、“我們將說到做到”。水泥等行業(yè)即將納入全國(guó)碳排放權(quán)交易，將對(duì)我國(guó)水泥工業(yè)及其運(yùn)行產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)影響。

目前我國(guó)水泥企業(yè)全部采用了新型干法生產(chǎn)技術(shù)，整體處于國(guó)際先進(jìn)水平。分析單位水泥碳排放的構(gòu)成與減排潛力，生產(chǎn)一噸水泥過程中，其中生料煅燒石灰石分解CO₂約376.7kg，熟料耗煤排放CO₂約193kg，綜合耗電（扣除余熱發(fā)電）折算碳排放約46.9kg。水泥是由水泥熟料摻加礦渣、粉煤灰、石灰石等混合材與少量石膏混合粉磨制成，熟料生產(chǎn)過程中碳排放約占水泥碳排放的92%左右（大量文獻(xiàn)誤引用為60%——75%）。

根據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀和以上分析，水泥行業(yè)通過現(xiàn)有節(jié)能及替代石灰石原料技術(shù)(因耗量巨大且替代資源很有限)減碳空間有限。大概率預(yù)計(jì)，末來五年關(guān)鍵窗口期, 單位水泥碳排放平均降幅要達(dá)到5%，須付出巨大努力。2030-2035年難以實(shí)現(xiàn)相關(guān)國(guó)際機(jī)構(gòu)擬定的目標(biāo)“520-524 kgCO₂/噸水泥”，至于水泥工業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和與CSI等擬定的“單位水泥減碳百分之四十”的目標(biāo)，則期待顛覆性技術(shù)出現(xiàn)。

由于水泥產(chǎn)品及生產(chǎn)原料、工藝特點(diǎn)和巨大的消耗量，碳減排的難度極大，時(shí)間與任務(wù)非常緊迫。業(yè)內(nèi)探討通過節(jié)能技術(shù)減碳的文獻(xiàn)、綜述較多。本文結(jié)合水泥及混凝土工業(yè)發(fā)展方向和我國(guó)國(guó)情，探討并總結(jié)提岀了水泥行業(yè)重點(diǎn)減排路徑是：“科學(xué)高效利用水泥，調(diào)整水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，完善生產(chǎn)者、消費(fèi)者碳排放責(zé)任核算方法和各類責(zé)任分?jǐn)偡ǖ日摺薄?/strong>

國(guó)際能源機(jī)構(gòu)IEA和CSI提出了水泥發(fā)展最重要的方向是由生產(chǎn)普通波特蘭水泥轉(zhuǎn)向生產(chǎn)混合水泥，用混合材替代部分熟料。目前C30及高性能混凝土中水泥熟料系數(shù)在0.5以下。為降低單位水泥碳排放,提高建筑物耐久性與經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，重點(diǎn)推廣低熟料用量的商品混凝土專用混合水泥和“較高C₂S、適中C₃S、低C₃A熟料”制備的通用水泥。筆者認(rèn)為：按照上述減排路徑及配套制定有關(guān)政策，其減排效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過節(jié)能技術(shù)及挖潛措施。

一、科學(xué)高效利用水泥 通過法規(guī)推進(jìn)減少高碳產(chǎn)品消費(fèi)量

國(guó)家已提岀限制粗綱產(chǎn)量，預(yù)計(jì)政府將出臺(tái)限制(削減)水泥熟料量或高碳產(chǎn)品受讓碳指標(biāo)的措施。如孔祥忠會(huì)長(zhǎng)預(yù)測(cè)：“企業(yè)不要樂觀地認(rèn)為可以通過購(gòu)買碳指標(biāo)增加產(chǎn)量，未來可供交易的指標(biāo)有限，碳價(jià)格到時(shí)可能會(huì)超過水泥價(jià)格。對(duì)于產(chǎn)能嚴(yán)重過剩的水泥行業(yè)，要么減產(chǎn)，要么改造，要么退出，這是大趨勢(shì)” 。

比爾蓋茨曾發(fā)推特：中國(guó)三年的水泥消費(fèi)量相當(dāng)于十九世紀(jì)水泥發(fā)明以來美國(guó)歷年的消費(fèi)總量，這是最讓人驚嘆的統(tǒng)計(jì)數(shù)字……美國(guó)也建了胡佛大壩、大橋、高速公路等大工程…。我國(guó)人口眾多，仍然是發(fā)展中國(guó)家。但近十幾年來，我國(guó)人均收入遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，但人均年水泥消費(fèi)量約達(dá)1.67噸,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家高速發(fā)展時(shí)期人均年耗0.70噸左右的水平。由此也可分析預(yù)測(cè)，我國(guó)未來人均水泥需求量會(huì)有很大幅度下降。

造成我國(guó)水泥消費(fèi)量過高的主要原因：浪費(fèi)與過度消費(fèi)十分嚴(yán)重，使用水泥不科學(xué)；規(guī)劃及長(zhǎng)遠(yuǎn)觀念淡薄、住房及公路等工程設(shè)計(jì)與實(shí)際壽命短（城市八十年代以前的住房基本要拆除重建，農(nóng)村住房十幾年即拆除重建現(xiàn)象很普遍，公路等設(shè)施翻建及維修量大），以及機(jī)制體制與傳統(tǒng)習(xí)慣勢(shì)力等問題。

我國(guó)房屋及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、固定資產(chǎn)投資、終端能源消費(fèi)等所承擔(dān)的碳排放責(zé)任超過總量的80%?？茖W(xué)合理的碳排放責(zé)任評(píng)價(jià)方法輔以針對(duì)性的減碳政策，可以建立正確的價(jià)值導(dǎo)向，有效促進(jìn)各方采取減碳行動(dòng)；同時(shí)也有利于各利益相關(guān)方接受并承擔(dān)自身相應(yīng)的減排義務(wù)。因此，通過高效科學(xué)應(yīng)用水泥與制訂有關(guān)法規(guī)推動(dòng)，建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大幅度減少碳排放總量的潛力很大，并將有力推進(jìn)水泥等行業(yè)碳減排總量。

建議加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì),盡快制訂與完善建筑工程應(yīng)用主體(消費(fèi)側(cè))碳排放責(zé)任核算與控制方法等政策, 并按行業(yè)及產(chǎn)品制定實(shí)施細(xì)則。以強(qiáng)化消費(fèi)者對(duì)其消費(fèi)行為負(fù)責(zé)，其減碳行動(dòng)主要是調(diào)整消費(fèi)結(jié)構(gòu), 減少高碳產(chǎn)品的消費(fèi)量、過度消費(fèi)與浪費(fèi)。此外，還需要通過優(yōu)化、細(xì)化工程管理，強(qiáng)化控制與責(zé)任，促使水泥熟料用量下降。

發(fā)展低碳建筑與推廣高性能砼、大摻量應(yīng)用混合材三者方向一致、相輔相成。為科學(xué)合理高效應(yīng)用水泥，減少單位投資(建、構(gòu)筑物面積)水泥熟料使用量，提高水泥產(chǎn)品使用效率。應(yīng)加快修訂工程設(shè)計(jì)、施工、應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等，提升低碳建筑標(biāo)準(zhǔn)及加大推廣應(yīng)用少熟料膠凝材料的力度，并制訂配套政策措施。

二、適應(yīng)現(xiàn)代混疑土技術(shù)與低碳要求 調(diào)整水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

兩年內(nèi)，一旦國(guó)家給水泥企業(yè)下達(dá)了碳排放配額，即對(duì)水泥行業(yè)鎖定了排放總量。各企業(yè)在碳排放指標(biāo)的約束下，如何運(yùn)作碳資產(chǎn)與用好碳配額? 如何提高單位產(chǎn)品效益與降低碳排放？是水泥企業(yè)急需思考的問題，應(yīng)對(duì)思路與措施概括如下：

推廣低熟料用量的商品混凝土、農(nóng)村建房現(xiàn)場(chǎng)拌制砼和砂漿專用混合水泥，開發(fā)推廣“較高C₂S、適中C₃S、低 C₃A礦物”熟料及其制備的通用水泥，盡可能滿足低水膠比、長(zhǎng)齡期強(qiáng)度高和低水化熱等要求，以利于改善砼開裂與耐久性，提高建筑物壽命，又有利于碳減排。轉(zhuǎn)變觀念，以推行團(tuán)標(biāo)及領(lǐng)跑者企標(biāo)作為切入口，提高產(chǎn)品適用性, 擴(kuò)大差異化產(chǎn)品市場(chǎng)。以上方案措施也是碳減排關(guān)鍵路徑之一，也可以說是今后通用水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方向與指導(dǎo)思想。

減少熟料用量與用混合材替代部分熟料是水泥混凝土工業(yè)發(fā)展趨勢(shì),也是提高建筑物壽命和水泥混凝土工業(yè)健康及低碳發(fā)展的必然選擇。水泥是半成品，只能用于配制混凝土。清華大學(xué)閻培渝教授在《對(duì)中國(guó)水泥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的一點(diǎn)看法》中指岀：“大多數(shù)歐洲國(guó)家預(yù)拌混凝土強(qiáng)度等級(jí)大多在C15——C35 之間。有關(guān)高管對(duì)國(guó)際水泥標(biāo)準(zhǔn)與水泥使用及混凝土行業(yè)了解非常有限?，F(xiàn)在混凝土對(duì)工作性能要求很高, 要求漿體含量高，用水量較低，目前國(guó)內(nèi)使用量最大的C30混凝土中水泥熟料用量?jī)H為150kg/m³左右,熟料系數(shù)在0.5以下，不同強(qiáng)度的水泥很容易通過調(diào)整砼配比來制備不同標(biāo)號(hào)的砼”。目前國(guó)內(nèi)砼早期開裂、強(qiáng)度倒縮等導(dǎo)致耐久性差的問題非常普遍, 造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失與碳排放增加。其主要原因之一恰恰是更多地與使用普通水泥等早強(qiáng)高強(qiáng)水泥有關(guān),也是導(dǎo)致砼工程質(zhì)量問題、糾紛越來越多越嚴(yán)重的主要因素。清華大學(xué)廉慧珍教授極力主張摻合料由水泥廠摻加，以有利于工程質(zhì)量,攪拌站摻加摻和料有很多弊端。筆者在《混凝土》、《中國(guó)水泥》等刊發(fā)了數(shù)篇專文對(duì)上述問題進(jìn)行了分析探討。

我國(guó)水泥中熟料系數(shù)為0.678, 若降到0.55，以出廠水泥計(jì)，碳排放可減少18%，極有利于水泥企業(yè)合理利用碳配額資源。

三、水泥工業(yè)碳排放現(xiàn)狀、核算與碳達(dá)峰時(shí)間預(yù)測(cè)

1、噸水泥、噸水泥熟料CO₂排放量的核算

有關(guān)參數(shù)與取值：標(biāo)準(zhǔn)煤排放因子2.66，電力消耗排放因子0.853；煅燒一噸石灰石排放CO₂為440kg(排放因子0.44)；生料中石灰石配比82%，生熟料折算系數(shù)1.54；國(guó)內(nèi)噸熟料耗標(biāo)煤平均值取107kg，干法線配有余熱發(fā)電裝置,噸熟料綜合電耗（扣除余熱發(fā)電）平均值取30kWh，噸水泥綜合電耗（扣除余熱發(fā)電）平均值取55kWh。

2020年，我國(guó)水泥中熟料用量平均占比=水泥產(chǎn)量/熟料消耗=23.77/（15.79+進(jìn)口熟料0.33）=0.678；

生產(chǎn)一噸熟料CO₂排放量：1000*0.82*1.54*0.44+107*2.66+30*0.853=865.8kg

生產(chǎn)一噸水泥CO₂排放量：1000*0.82*1.54*0.678*0.44+107*2.66*0.678+55*0.853= 616.6kg

2020年，我國(guó)水泥行業(yè)CO₂排放總量約23.77*0.6166=14.66億噸,其中湖南水泥產(chǎn)量1.103億，CO₂排放1.103*0.6166=6800萬噸。

2、水泥工業(yè)碳達(dá)峰時(shí)間與消費(fèi)總量預(yù)測(cè)

2020年，中國(guó)水泥產(chǎn)量23.77億噸，占全球 57%。從2011年至2019年,年產(chǎn)量分別為20.6、21.8、24.1、24.76、23.5、24.03、23.2、21.77、23.3億噸，年水泥消費(fèi)量均超過20億噸。

歐美日韓發(fā)達(dá)國(guó)家水泥消費(fèi)高位平臺(tái)期是七、八年，幾乎是相同規(guī)律,拐點(diǎn)之后總需求呈現(xiàn)大幅度下降。目前發(fā)達(dá)國(guó)家水泥產(chǎn)銷量約為高峰期的一半, 甚至略為超過高峰期消費(fèi)量的三分之一。2020年，我國(guó)熟料產(chǎn)量15.79億噸，進(jìn)口熟料3337萬噸, 熟料消費(fèi)總量超過16億噸，創(chuàng)下歷史新高。

今年湖南省水泥市場(chǎng)需求明顯疲軟，加上下雨天多，五月份水泥企業(yè)用電量大幅下降，環(huán)比下降9.2％、同比下降5.5％，水泥價(jià)格大幅下滑。筆者綜合分析認(rèn)為：從2011年起，我國(guó)水泥消費(fèi)總需求處于高位平臺(tái)期已達(dá)十年。預(yù)計(jì)將很快步入平臺(tái)期末端，從2022年開始，我國(guó)水泥產(chǎn)銷量及熟料消耗量將步入下降通道，三年后可能會(huì)有較大幅度下降。若下降到發(fā)達(dá)國(guó)家高峰時(shí)期人均年消費(fèi)0.70噸的水平，我國(guó)水泥產(chǎn)銷量約為10億噸。

筆者預(yù)測(cè)我國(guó)水泥工業(yè)碳達(dá)峰將在兩年內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

面對(duì)即將到來的碳交易市場(chǎng)，碳配額的測(cè)算、碳交易價(jià)格的制定、企業(yè)如何參與碳交易等問題成為大家關(guān)注的重點(diǎn)。為此，中國(guó)水泥網(wǎng)將于2021年6月29-30日，在河北石家莊召開“第四屆中國(guó)水泥超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)”，探討超低排放和碳減排領(lǐng)域，更經(jīng)濟(jì)高效實(shí)施方案，分享最先進(jìn)技術(shù)理念，助力行業(yè)“十四五”綠色高質(zhì)量發(fā)展。

會(huì)后將參觀石家莊市曲寨水泥有限公司SCR脫硝示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目依托清華大學(xué)煙氣多污染物控制技術(shù)與裝備國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、生態(tài)環(huán)境部環(huán)境工程評(píng)估中心，進(jìn)行了SCR 脫硝技術(shù)改造。