建材工业能源消耗与二氧化碳减排形势研究——以水泥及石灰行业为代表

刘淑娟 赵旭东 王 娜 刘 伟

(中国建筑材料工业规划研究院(北京)，北京 100035)

前言

建材工业是国民经济重要的原材料工业，也是资源、能源依赖型工业。我国已经成为世界最大的建材生产和消费国，据不完全统计，建材工业能耗总量约占全国能耗总量和工业部门能耗总量的7%和10%。为满足市场需求，未来我国建材产品的生产将继续维持较大规模。2020年，我国向世界承诺将力争2030年前碳达峰、努力争取2060年前实现碳中和，并已将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。2021年初，中国建筑材料联合会向全行业发出倡议，建材行业要在2025年前全面实现碳达峰。在以上背景下，建材全行业不断降低能耗及大力倡导碳减排势在必行。

1 建材行业能源消耗基本概况

从能源消耗规模来看，2019年建材行业总体能源消耗约3.28亿吨标准煤，比2018年上升1.55%，主要原因是作为耗能大户的水泥行业熟料产量增加1亿吨，带动全行业能耗总量的明显增长。

在主要耗能建材子行业中，水泥行业是最大的耗能单元，能源消耗占建材行业总能耗的57.6%左右，总用能达到1.89亿吨标准煤；建筑陶瓷行业，能耗总量占建材行业的13.0%；其他能耗较大的行业还包括烧结砖和石灰，在建材行业的能耗占比分别为9.89%和9.65%，如表1、图1。

从燃料消费结构来看，煤炭在建材总燃料消费中的占比高达80%，在能源消费碳排放中贡献度最高，节煤降碳的压力最大。

在建材工业子行业中，水泥依然是最主要的燃煤产业，2019年煤炭消费量达到1.65亿吨标准煤，在建材行业中占比高达74.1%；石灰行业是建材中的第二大燃煤单位，2019年煤炭消费在建材行业中占比为11.2%；烧结砖和建筑陶瓷也有较高的煤炭消费占比，但近年来烧结砖在产量下降、产品结构调整的推动下，对煤炭的消耗逐年减少。建筑陶瓷能源改革力度较大，天然气等清洁能源逐渐占据主体(如图2)。

表1 2019年建材工业不同子行业能源消耗基本概况

图1 2019年建材工业不同子行业能源消费占比

水泥和石灰行业不仅在建材领域的煤炭消耗中占据主体地位，而且其以石灰石为原料的工艺路线导致其在煅烧过程中工艺碳排放量很高，因此在建材工业“双碳”目标推进过程中，水泥和石灰应作为重点行业进行减煤降碳研究(如表2所示)。

表2 2019年建材工业不同子行业燃料消费基本概况

图2 2019年建材工业不同子行业煤炭消费占比

2 水泥行业与石灰行业的二氧化碳排放情况

2.1 水泥行业二氧化碳排放

水泥行业的碳排放主要来源于水泥熟料的生产过程。这一过程中，作为原料的石灰石、黏土和其他物质在锅炉中经高温煅烧，原料和燃料当中大量碳元素在燃烧中与氧结合，释放出二氧化碳。这一过程的碳排放根据碳来源的不同可分为燃料排放(燃煤)和工艺排放(碳酸盐分解)。

2020年，我国水泥熟料产量约15.77亿t，熟料生产直接碳排放在0.85t左右，全行业熟料生产直接碳排放在13.5亿t左右，占据整个水泥行业排放量的95%以上。除了水泥熟料生产带来的直接碳排放，熟料煅烧和水泥粉磨还有部分电量消耗，带来二氧化碳间接排放。初步测算，吨水泥生产综合电耗产生的间接碳排放平均在30kg左右(减除余热发电量，仅考虑外购电)。

“十四五”及未来较长时期内，水泥行业将继续深化推进转型升级，通过节能减排技术研发及推广、智能制造技术推广、严格实施去产能政策和加快进入碳交易市场等方式，全面推动水泥工业节能减排，为水泥行业碳达峰和碳中和的实现提供措施保障。

2.2 石灰行业二氧化碳排放

石灰行业规模在建材领域相对较小，2020年全国石灰产量2.8亿t，行业总产值在千亿元左右。但石灰同时又是高耗能高污染的产业，目前全国平均能耗在150kgce/t石灰左右，2020年全行业煤炭消耗在4000万t标煤左右，煤炭消耗约占石灰行业能耗总量的99%。因为石灰行业能耗高、污染大，加上很多地区普遍存在企业规模小、技术水平低等问题，导致污染物排放监管比较困难，也因此在历次的环保督察中备受诟病。基于以上弊端，一些地区对石灰产业一砍了之，导致区域性供给不足。

与水泥生产类似，石灰生产碳排放根据碳来源的不同也分为燃煤排放和工艺排放两部分。以当前平均工艺技术水平测算，国内生产1t石灰的二氧化碳排放在1.2t左右，其中工艺排放(碳酸盐分解)占比达到2/3以上。石灰行业二氧化碳直接排放量至少在3亿t以上(有部分石灰生产企业采用天然气、高炉煤气、液化石油气等作为烧成燃料，在此不做详细测算)。

近年来，随着产业技术结构的变化和装备水平的提高，大型现代化石灰窑由于自动化水平高、物料粒径合理和原燃料配比合理，引领行业单位产品烧成煤耗有较大幅度的下降。但从全国总体水平看，落后产能规模占比仍然偏高，行业技术进步的空间较大。十四五期间，需要加强石灰窑节能环保先进技术的研发与推广，主要减煤降碳措施包括改进煅烧工艺、加强窑炉保温、采用清洁燃料和提高窑炉余热利用等。通过一系列的节能技术推广，预计2025年行业平均煤耗可降低至140kgce/t石灰。

3 结论与建议

我国“30·60”双碳目标的提出，不仅是中国向世界作出的庄严承诺，也是中国经济以“绿色低碳”为重要支点迈向高质量发展的战略选择。水泥和石灰作为建材领域碳排放量最大的两个行业，其生产过程的直接碳排放量(燃煤排放和工艺排放)占建材行业总碳排放的90%以上，是我国推进落实“双碳”目标需重点关注的两大高碳行业。根据行业的特征和产业发展情况，预计国家将陆续出台更多政策措施，着力推动行业的减煤降碳和高质量发展，这些举措既是我国实现经济转型和提升发展质量的需要，也将为行业发展带来阵痛。

从行业管理角度来说，重点排碳行业应结合行业发展总体态势，着眼于实现碳达峰、碳中和阶段性目标，研究制定相关工作方案，倒逼高耗能行业减煤降碳，力促碳排早日达峰；从企业管理角度来说，应密切跟踪国家政策导向，深入学习并理解国家“30·60”双碳目标，以大局为重，及时开展企业层面的减煤降碳路径研究，以期在“双碳”目标重锤落地时可以从容应对。