昨天和大家分享了碳計(jì)量系列的第八部分：?鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)案例


今天和大家分享第九部分：水泥生產(chǎn)行業(yè)案例

1、計(jì)量規(guī)則

2、碳排放計(jì)算實(shí)例

3、碳排放實(shí)例結(jié)果分析

4、碳減排技術(shù)路徑

5、水泥生產(chǎn)行業(yè)未來(lái)展望

=================


從全世界來(lái)看，水泥行業(yè)貢獻(xiàn)的碳排放量占比在 7%左右。我國(guó)的水泥產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量 的六成，其碳排放量占中國(guó)碳排放總量的 13.5%。水泥企業(yè)碳排放在基本的燃料燃燒排放 上，最主要的碳排放是煅燒石灰石使其分解產(chǎn)生的二氧化碳，約占全過(guò)程碳排放量的 60%。水泥企業(yè)在水泥生產(chǎn)過(guò)程減排對(duì)整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的碳中和具有重要的意義。


1、計(jì)量規(guī)則


水泥生產(chǎn)企業(yè)指南的范圍是以水泥生產(chǎn)為主營(yíng)業(yè)務(wù)的獨(dú)立法人企業(yè)或視同法人單位為邊界，包括直接生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)以及直接為生產(chǎn)服務(wù)的附屬生產(chǎn)系統(tǒng)。


水泥生產(chǎn)企業(yè)的碳排放包括：


1）原材料中碳酸鹽分解產(chǎn)生的二氧化碳排放。


2）生料中采用的配料例如鋼渣、煤矸石等，含有可燃的非燃燒碳，將在高溫煅燒中轉(zhuǎn)化為二氧化碳。


其中，碳酸鹽分解產(chǎn)生二氧化碳量一般由熟料產(chǎn)量計(jì)算得出，生料中非燃料煅燒產(chǎn)生的二 氧化碳量和生料總量相關(guān)。如果窯爐燃燒的燃料有其他非化石燃料，例如廢棄物、木屑、 輪胎等，也需要通過(guò)對(duì)應(yīng)排放因子計(jì)算相應(yīng)的碳排放量，將每一個(gè)步驟產(chǎn)生的碳排放量加總即是企業(yè)碳排放總量。?


2、碳排放計(jì)算實(shí)例?


我們以水泥生產(chǎn)企業(yè)指南對(duì)海螺水泥作為案例進(jìn)行核算分析，根據(jù)海螺水泥在社會(huì)責(zé)任披露的信息，整理出近三年的海螺水泥的燃料使用量、熟料產(chǎn)量以及外采電熱量，我們以上述碳核算指引為方法論，對(duì)海螺水泥近三年的碳排放量進(jìn)行了直接估算。


3、碳排放實(shí)例結(jié)果分析


對(duì)比以上數(shù)據(jù)可以看出計(jì)算數(shù)據(jù)和披露數(shù)據(jù)非常接近，我們對(duì)產(chǎn)生差異的原因進(jìn)行分析，總結(jié)為以下三點(diǎn)：


1）水泥生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放時(shí)需要考慮生料產(chǎn)量，其中大概有 0.2%的碳元素會(huì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳排放到空氣中，我們沒(méi)有直接獲取到海螺水泥的生料的產(chǎn)量，在上面的計(jì)算進(jìn)行了缺省。


如果要進(jìn)行估算，通過(guò)行業(yè)調(diào)研，我們了解到水泥生料和熟料之間的轉(zhuǎn)化率大約 在 1.6:1，從熟料的產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以估計(jì)出，2019 年生產(chǎn)生料帶來(lái)的溫室氣體排放量大約是 0.030 億噸。


2）每個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)供電因子不同，海螺水泥的主要設(shè)施在東部地區(qū)，我們這里按照華東地區(qū)電網(wǎng)供電因子進(jìn)行計(jì)算。但是隨著規(guī)模擴(kuò)大，海螺在全國(guó)各地都有生產(chǎn)基地，而其他地區(qū)的電網(wǎng)供電因子都要大于華東地區(qū)，這也是造成最終結(jié)果較小的原因之一，差異大約在千噸級(jí)別。


3）海螺水泥在燃料的使用上，可能和標(biāo)準(zhǔn)原料的排放因子有所不同，尤其是在煤炭的選取上。雖然據(jù)公開(kāi)披露顯示其消耗燃料絕大多數(shù)都是煙煤，但是有少許其他類型的煤炭甚至危廢處理項(xiàng)目，其消耗量和燃燒因子無(wú)法通過(guò)公開(kāi)數(shù)據(jù)獲得，都使估算過(guò)程中出現(xiàn)了誤差。


總體而言，計(jì)算值和披露值的差異在 5%左右，若加上估算的生料排放，總體差異僅有 3% 左右，說(shuō)明根據(jù)水泥生產(chǎn)企業(yè)指南方法以企業(yè)公開(kāi)披露數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出的結(jié)果與企業(yè)披露值大體相同。


4、碳減排技術(shù)路徑?


水泥行業(yè)碳排放主要來(lái)自三個(gè)部分：在水泥生產(chǎn)過(guò)程中直接燃燒化石能源的碳排放，外購(gòu)電力的碳排放以及自身生熟料生產(chǎn)所產(chǎn)生的碳排放。


由于材料的限制，即使未來(lái)在發(fā)電發(fā)熱上全部采用了清潔能源，水泥本身生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生二氧化碳的排放。在直接燃燒部分，以目前的技術(shù)水平看，煅燒過(guò)程中將煤粉和生料進(jìn)行混合是必不可少的環(huán)節(jié)，無(wú)法通過(guò)其他能源來(lái)代替煤炭燃燒，碳排放在難免。


在碳中和背景下，水泥行業(yè)則將重心放在 能源高效利用和 CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術(shù)上：


（1）余熱發(fā)電?


為使能源高效利用，水泥行業(yè)主流技術(shù)是將煅燒產(chǎn)生的廢棄余熱進(jìn)行回收并轉(zhuǎn)換成電能，一般可以減少企業(yè)電能消耗 30%以上。


從單位產(chǎn)能余熱發(fā)電量可以看出，海螺水泥是水泥行業(yè)余熱發(fā)電領(lǐng)域的龍頭，這離不開(kāi)其在余熱發(fā)電領(lǐng)域的深度投入。


據(jù)公開(kāi)資料顯示，海螺水泥從多年前率先在國(guó)內(nèi)推行余熱發(fā)電技術(shù)，是中國(guó)最早的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用者。到 2020 年底，海螺水泥實(shí)現(xiàn)了余熱發(fā)電裝置全部水泥窯覆蓋，總余熱發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 1263 兆瓦，總余熱發(fā)電量進(jìn)一步提升。2020 年發(fā)電總量達(dá)到 87.14 億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約 279 萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少外界用電 60%，帶來(lái) 743 萬(wàn)噸二氧化碳減排量。


余熱發(fā)電技術(shù)作為行業(yè)龍頭企業(yè)成熟技術(shù)，目前已向行業(yè)內(nèi)其他企業(yè)進(jìn)行成熟推廣，對(duì)整個(gè)水泥行業(yè)的碳減排起到了很好的示范與促進(jìn)作用。


（2）碳捕獲技術(shù)?


在水泥行業(yè)能源再利用基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，主流技術(shù)方向還是CCUS或者CCS。


二氧化碳封存與利用技術(shù)主要是在尾氣排放端利用化學(xué)方法將二氧化碳收集儲(chǔ)存起來(lái)，進(jìn) 一步可以將收集起來(lái)的二氧化碳純化制作成工業(yè)級(jí)產(chǎn)品或者食用級(jí)產(chǎn)品，產(chǎn)生商業(yè)價(jià)值。


仍然以海螺水泥為例，海螺水泥在余熱發(fā)電發(fā)電取得技術(shù)優(yōu)勢(shì)后，極有前瞻性地開(kāi)展了碳捕獲技術(shù)在水泥行業(yè)的應(yīng)用。2018 年，海螺水泥通過(guò)與大連理工大學(xué)的協(xié)作，在白馬山 水泥廠成功投產(chǎn)了 5 萬(wàn)噸級(jí)二氧化碳捕捉收集純化項(xiàng)目，成為世界水泥行業(yè)首例碳捕獲應(yīng)用項(xiàng)目。


該項(xiàng)目主要捕獲過(guò)程主要分為六大步驟：從水泥窯中采集氣體，氣體進(jìn)入脫硫水 洗塔、吸收塔、解析塔、精硫床，完成去雜質(zhì)、提純等各項(xiàng)工序，最后以液體狀態(tài)存儲(chǔ)于 罐內(nèi)。


該項(xiàng)目可同時(shí)生產(chǎn) 3 萬(wàn)噸 99.9%工業(yè)級(jí)純度和 2 萬(wàn)噸 99.9%食品級(jí)純度的二氧化碳， 其產(chǎn)品可廣泛運(yùn)用到飲料，蔬菜保鮮，干冰生產(chǎn)等領(lǐng)域，該項(xiàng)目共獲得 23 項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。中科高技術(shù)企業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)中心和中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)均認(rèn)可該項(xiàng)目技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。


當(dāng)前水泥行業(yè) CCUS 技術(shù)應(yīng)用有兩個(gè)瓶頸限制了其發(fā)展：


一是目前碳捕獲技術(shù)成本居高， 碳捕獲的全面商業(yè)化仍然存在很大困難。


二是碳產(chǎn)品的市場(chǎng)空間有限，目前產(chǎn)品多是食用或工業(yè)級(jí)干產(chǎn)品，市場(chǎng)需求量有待提高，企業(yè)擴(kuò)張產(chǎn)能意愿不強(qiáng)。


5、水泥生產(chǎn)行業(yè)未來(lái)展望?


（1）減碳技術(shù)將呈現(xiàn)多樣化運(yùn)用模式?


水泥生產(chǎn)行業(yè)與其他行業(yè)的巨大區(qū)別是，由于技術(shù)和工藝限制，單純從生產(chǎn)技術(shù)本身無(wú)法實(shí)現(xiàn)行業(yè)“碳中和”。


為達(dá)到減排目標(biāo)，在提升能源利用率的基礎(chǔ)上，要不斷開(kāi)發(fā)“碳捕 集”等相關(guān)技術(shù)。


從技術(shù)積累本身來(lái)看，為了實(shí)現(xiàn)行業(yè)的“碳中和”目標(biāo)，以海螺水泥為首的龍頭企業(yè)不斷積累減碳技術(shù)運(yùn)用應(yīng)用案例，待“碳捕集”技術(shù)和相關(guān)政策與市場(chǎng)趨近成熟過(guò)程中，龍頭企業(yè)即可將減碳技術(shù)在集團(tuán)內(nèi)部進(jìn)行快速量化復(fù)制，又可將其轉(zhuǎn)化為類 似余熱回收的通用技術(shù)，向行業(yè)內(nèi)甚至跨行業(yè)的企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，在未來(lái)或成為行業(yè)瓶頸突破點(diǎn)之一。?


（2）水泥行業(yè)“碳中和”目標(biāo)規(guī)劃任重道遠(yuǎn)?


2020 年 9 月 1 日，全球 40 家水泥和混凝土龍頭企業(yè)共同發(fā)布了《水泥和混凝土行業(yè) 2050 氣候目標(biāo)聲明》。


由于水泥行業(yè)固有原料結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝限制，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”目標(biāo)從產(chǎn)能達(dá)峰實(shí)現(xiàn)概率較大，水泥行業(yè)“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)路徑在國(guó)家政策指引下有待后期不斷清晰。另由于水泥運(yùn)輸成本高，其運(yùn)輸半徑有限，水泥企業(yè)工廠設(shè)施分布較為零散，大 型水泥集團(tuán)往往擁有許多子公司與合資子公司。


從碳計(jì)量角度看，如何對(duì)合資子公司的排放進(jìn)行歸母統(tǒng)計(jì)，目前沒(méi)有非常明確的規(guī)定，這也對(duì)很多相關(guān)企業(yè)造成了巨大困擾，也是未來(lái)行業(yè)參與碳交易市場(chǎng)工作推進(jìn)過(guò)程中需明確的口徑之一。


綜上所述，余熱回收技術(shù)在水泥行業(yè)已經(jīng)較為成熟，而 CCUS、CCS 方面的技術(shù)例如碳捕獲技術(shù)的進(jìn)一步普及還需政策或市場(chǎng)刺激。