水泥行业史上最全“生存指南”出台！全是干货赶快收藏！

近日，受工业和信息化部原材料工业司委托，由中国建筑材料联合会牵头组织全行业科研院所、试点企业及相关单位，编制完成了《水泥行业碳减排技术指南》。《建材行业碳达峰实施方案》刚刚出台，技术指南的发布让水泥企业开展节能降碳技术改造有了更具体的方向。

目前，全国水泥熟料生产企业1200多家，水泥熟料生产线近1700条，其中新型干法水泥熟料生产企业1100多家，水泥熟料生产线约1585条，生产能力约18.2亿吨，日产2500吨水泥熟料生产线约占35%，日产5000吨水泥熟料生产线约占40%。截至2020年底，水泥行业能效优于标杆水平的产能约占5%，能效低于基准水平的产能约占24%。

《水泥行业碳减排技术指南》要求，到2025年，水泥行业能效标杆水平以上的熟料产能比例达到30%，能效基准水平以下熟料产能基本清零，行业节能降碳效果显著，绿色低碳发展能力大幅增强。到2030年，能效基准水平和标杆水平进一步提高，达到标杆水平企业比例大幅提升，行业整体能效水平和碳排放强度达到国际先进水平，为如期实现碳达峰目标提供有力支撑。

5%和30%，其中的差距着实不小，需要整个水泥行业共同行动起来，在节能降碳上下功夫。产线改造其实是不会赔本的买卖，环保达标不仅能让企业避免被查罚款，更能收获到长期的经济效益和社会效益。而不改造、不达标的企业，最后的结果只有被行业淘汰。

《指南》为水泥企业详细列出了节能降碳技术清单，包括提升能效、原燃料替代、低碳水泥、碳捕集封存等多方面。同时，《指南》还计算出了每项技改之后的预期效果，水泥企业可以更有针对性的进行改造：

（一）提升能效技术

1.生产过程能效提升技术

（1）水泥窑炉用耐火材料整体提升技术

技术路径：预热器及篦冷机内衬采用低导热系数的纳米隔热板代替传统硅酸钙板，回转窑内衬采用低导热系数的复合砖代替传统硅莫砖及高铝砖，或者采用气凝胶隔热材料等新型高效隔热材料，可降低烧成系统热耗。

预期效果：熟料烧成能耗降低1～3kgce/t（注：本文所有能耗指标与GB 16780中使用的能耗指标一致）。

（2）预热器分离效率提升及降阻优化技术

技术路径 ：更换原有旋风筒蜗壳部分，增大旋风筒进口面积，合理设计蜗壳结构形式，以达到提高旋风筒分离效率、减小旋风筒内切风速和降低系统阻力的目的；采用预热器控制漏风、结皮技术，优化下料管及撒料盒结构，提升物料在预热器进风管道中的分散效果，增强气固换热效率，可大幅降低预热器出口温度和阻力，降低烧成系统热耗和电耗。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低1～2kgce/t。

（3）五级预热器改造低能耗六级预热器技术

技术路径：在土建条件允许的情况下，将传统五级预热器增加一级旋风筒变为六级预热器，预热器塔架新增一层楼面，原有顶级旋风筒上移一层；通过增加一级换热及提高预热器换热效率、分离效率，从而提升预热器整体的换热效率，降低废气排放热量损失，实现水泥烧成节能减碳。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低4～5kgce/t。

（4）分解炉自脱硝及扩容优化技术

技术路径：增大原有分解炉炉容，优化进入分解炉的三次风、尾煤及入炉物料下料点位置，创造分解炉自脱硝还原区，改善分解炉内煤粉的燃烧及生料分解，提高煤粉燃尽率和生料的分解率，从而降低烧成系统热耗和提高分解炉自脱硝效率。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低1～3kgce/t，减少氨水用量30%～50%。

（5）冷却机升级换代技术（三代更换为四代）

技术路径：将原有三代篦式冷却机整体更换为第四代步进式冷却机，增加篦床面积，同时优化固定斜坡的布置形式、篦板及供风方式，提高冷却机的热回收效率，降低熟料温度，可降低烧成系统热耗。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低1～3kgce/t。

（6）冷却机更换为中置辊破技术

技术路径：将原锤式破碎机改造为中置辊破形式，提高熟料冷却效果，增加余热发电能力，可提高篦冷机运转率，降低烧成系统综合能耗。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低0.2～0.5kgce/t。

（7）富氧燃烧技术

技术路径：由膜法、深冷法、变压吸附等方法获得高浓度的氧气，通入燃烧器一次风及窑头窑尾送煤风中，将一次风及送煤风的氧气浓度提升至28%～36%范围，以加强窑内煅烧温度，提高分解炉难燃燃料或替代燃料的燃尽率，降低系统综合能耗。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低2～4kgce/t。

（8）窑头燃烧器优化改造

技术路径：根据燃料特性，进行窑头燃烧器结构优化或整体改造，强化回转窑燃烧器性能，提升窑内煅烧温度，降低一次风用量或改造成可使用生物质、塑料微粒、橡胶微粒等高品位替代燃料的多功能燃烧器，减少化石燃料使用量，降低系统综合能耗。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低1～2kgce/t。

（9）生料易烧性和操作管理提升技术

技术路径：通过加入节煤剂、矿化剂等技术，改善燃料的燃烧特性或生料的易烧性，如磷渣、萤石等矿化剂明显降低熟料烧成温度，减少燃料的使用量，提升熟料质量。通过提升操作管理，减少系统漏风，均能降低综合能耗，降低水泥生产成本。

预期效果：熟料烧成综合能耗降低1～5kgce/t。

（10）立式辊磨生料外循环技术

技术路径：采用外循环立式辊磨系统工艺，将立式辊磨的研磨和分选功能分开，物料在外循环立式辊磨中经过研磨后全部排到磨机外，经过提升机使研磨后的物料进入组合式选粉机进行分选，分选后的成品进入旋风收尘器收集，粗颗粒物料回到立式辊磨进行再次研磨，系统气体阻力降低5000Pa，降低了通风能耗和电耗。

预期效果：系统单位电耗11～13kWh/t。

（11）辊压机生料终粉磨技术

技术路径：采用料床粉磨原理，不断优化辊压机设备结构并进行系统工艺创新，辊压机生料终粉磨系统比球磨机生料粉磨系统和立磨生料粉磨系统更节电。

预期效果：系统单位电耗10～13kWh/t。

（12）水泥粉磨优化提升技术

技术路径：基于增加料床粉磨做功比重的理论方法，低能耗水泥粉磨成套技术装备进行了系统创新，有多种不同的选项如纯球磨改联合（辊压机、立式辊磨联合粉磨系统），小辊压机改大辊压机，增加高效三分离选粉或高效选粉机，可降低水泥粉磨系统电耗。

预期效果：系统单位水泥电耗23～26kWh/t。

（13）钢渣/矿渣辊压机终粉磨技术

技术路径：以辊压机和动静组合式选粉机为核心设备，全部物料为外循环，除铁方便，避免块状金属富集，辊面寿命可达立磨的2倍，具有广泛的物料适应性，可以单独粉磨矿渣、钢渣，也可用于成品比表面积＜700㎡/kg的类似物料的粉磨，系统阻力低，节电效果明显。

预期效果：生产矿渣微粉时系统电耗小于33kWh/t。

（14）钢渣立式辊磨终粉磨技术

技术路径：采用料层粉磨、高效选粉技术，集破碎、粉磨、烘干、选粉为一体，集成了粉磨单元与选粉单元；通过磨内除铁排铁、外循环除铁、高压力少磨辊研磨等技术，使得钢渣中的金属铁有效去除。

预期效果：系统能耗≤40kWh/t。

（15）风机效率提升节能技术

技术路径：目前，随着风机/电机整体节能技术的进步，水泥工业使用高效风机、新型悬浮风机、永磁电机（低负荷运行时）、高效联轴器等节能通用设备能够起到很好的节电效果。近年来节能风机技术开始广泛应用，能够实现节能30%～40%，噪声由120dB降到80dB。

预期效果：风机效率达到82%～85%，实现节能30%～40%。

2.数字化、智能化技术

技术路径：围绕构建智能装备、智能生产、智能运维、智能运营、智能决策等五大维度，打造“数据、算力、算法、场景和全链路”的技术集群，实现水泥生产线层级的生产管控智能决策、自动化专家系统、智能优化控制及自主寻优，整体完成或分步完成四个维度的生产管控智能化平台建设。

（1）智能装备：实现原料自动配料、烧成系统智能优化控制、出磨生料智能控制，全自动化验室采样/送样/成分化验等过程全自动完成，石灰石、原煤辅料堆场无人值守，自动调车和自动堆取料、实现堆场数字化管理。

（2）智能生产：从石灰石破碎、原料磨、煤磨、脱硫脱硝、熟料发散、辅料原煤堆场均实现无人值守、一键启停、自动控制，各种异常工况均能全自动联锁保护，初步实现烧成系统自寻优控制，完成质量全自动闭环控制，实现智能自动配料，风、煤、料、窑速匹配，生料及窑况稳定性明显增强。

（3）智能运维：由视频巡检与主辅机振动在线监测、视频监控系统、油品在线监测系统、现场专业巡检融合构建一体化高效智能巡检体系；全自动智能润滑系统；设备巡检、检修、隐患处理通过自动工单流转方式实行闭环管控。

（4）智能运营：能耗分析过渡为自动取数、自动统计汇总、自动分析、自动能耗异常根源分析，改变数据分析模式，有效提升能耗分析效率、精准性。实现质量一体化管控，打通质量数据、质量管控和智能优化控制链路；安全管理由人工跟踪监管变为信息化多维度防控，中高危区域分级防控，在线验证防护措施及监管到位，实施电力运行安全监控系统。

（5）智能决策：逐步落地在线热工诊断、生料质量闭环控制、能耗分析及异常定位、在线物料平衡等算法；生产智能控制平台借助“APC＋大数据＋AI算法”，实现窑况异常工况识别、全局自主寻优、游离氧化钙和28天熟料强度预测；在窑头喂煤控制、篦冷机风量控制及与余热发电经济平衡控制方面，应用专家AI算法优势，进一步兼顾余热发电量、降低吨熟料煤耗。

预期效果：实现生产线定员定岗小于80人，熟料综合电耗降低1～5 kWh/t，标准煤耗降低1.0～3.0kgce/t。

（二）原燃料替代技术

1.替代燃料协同处置技术

技术路径：替代燃料可分为固体、液体和气体替代燃料，其中固体替代燃料主要包括垃圾衍生燃料（RDF）、生物质燃料、塑料、橡胶、皮革、废弃轮胎等；液体替代燃料主要包括矿物油和液压油等；气体替代燃料主要包括焦炉气、炼油气、裂解气和氢能源等。积极开展氢能和生物质燃料煅烧水泥熟料关键技术及示范应用研究。目前，RDF、废油、废轮胎及污泥等用作替代燃料较为普遍。将废弃物进行破碎、筛分、风选等预处理，直接喂入水泥烧成系统的不同位置。通过预处理工艺降低废弃物的细度、水分等，提升其燃料特性，可作为燃料替代使用，从而减少化石燃料的使用量。对于替代燃料比例高且Cl-含量等有害成分比较高时,可设置旁路放风系统。

预期效果：燃料替代率20%～60%，CO₂排放量降低约10%～20%，水泥熟料生产综合能耗降低10%～50%。

2.替代燃料预煅烧装备及技术

技术路径：采用预煅烧设备直接处理适宜于改造现场的生活垃圾、生物质、固体废弃物等，替代燃料预煅烧设备可实现原生废弃物的干燥、气化及焚烧过程，实现废弃物的预处理及预燃烧，可大幅提升水泥烧成工艺的替代燃料使用量及替代率。

效益说明：燃料替代率达到50%以上，CO₂排放量降低约10%～20%，水泥熟料生产综合能耗降低10%～40%。

3.新能源替代技术

技术路径：利用水泥厂的自然环境和地理位置，使用风电、光电技术、风光储技术，吸收工业领域新能源技术探索经验，通过绿色能源技术途径减少水泥生产过程中的电力消耗，结合余热发电，改造现有水泥厂使其实现“零购电”或“近零购电”,促进水泥生产的绿色能源低碳转型。

预期效果：增加一套1.5MW风力发电项目，则年发电量约150万kWh，电力消耗减少1kWh/t；建设多套风力发电或者光电、垃圾发电，可实现水泥企业“零购电”。

4.电石渣替代石灰石质原料生产水泥熟料技术

技术路径：采用电石渣全部替代石灰石原料、采用新型干法水泥生产技术生产水泥熟料，解决电石渣废渣污染环境的问题；电石渣替代石灰石质原料，变废为宝，节省石灰石矿山资源；实现水泥工业绿色、低碳发展。

预期效果：1吨电石渣（干基）可以代替1.23吨优质石灰石生产1吨熟料，CO₂排放量降低约40%～50%。

5.超细冶金渣立式磨粉磨装备技术

技术路径：采用立式磨粉磨工艺对大量矿渣、钢渣等固体废弃物进行资源化处置，提升其利用领域和经济价值。为地方消化大量矿渣、钢渣等固体废弃物，促进水泥生产熟料减量化技术发展，降低碳排放总量。

预期效果：吨水泥熟料系数降低≥5%，CO₂排放量降低约6%～8%。（三）低碳水泥技术

1.高贝利特硫铝酸硅酸盐（铁铝酸硅酸盐）水泥技术

技术路径：水泥熟料特殊配料烧成技术，通过改变原水泥烧成配料和工艺工况控制，可将常规水泥生产线改为高贝利特水泥生产线，该高贝利特水泥抗压强度等参数与常规水泥相当或更优。

预期效果：降低水泥熟料烧成工艺过程CO₂排放量20%～30%。

2.低热硅酸盐水泥与中热硅酸盐水泥及其制备技术

技术路径：降低硅酸盐熟料中C3S含量，提高C2S含量，并采用C2S活化和稳定技术提高水泥强度。采用该技术，石灰石用量比普通水泥降低约10%左右，并可使用较低CaO含量的石灰石进行配料。该水泥是具有低水化热、较高后期强度、耐蚀性好等特点，适用于水工大坝等超大体积混凝土工程。

预期效果：降低水泥熟料烧成工艺过程CO₂排放量5%左右。

3.分级分别水泥粉磨技术

技术路径：围绕水泥中熟料水化有效利用率低、碳排放强度高的问题，重构水泥颗粒组成，开展新型水泥低碳粉磨技术研究，实现料床粉磨能耗持续降低。

预期效果：开展分级分别高效粉磨制备低碳水泥技术研究，达到相同的硅酸盐水泥强度，实现熟料系数降低10%以上。

4.高岭土煅烧生产低碳水泥

技术路径：LC3低碳水泥是一种基于煅烧活性高岭土和石灰石耦合替代水泥中部分熟料的石灰石煅烧粘土水泥，其技术关键是高岭土的煅烧活化，采用悬浮煅烧技术、回转煅烧技术或类似低温改性工艺进行高岭石粘土脱水得到活性高岭土，在保证水泥性能的同时降低熟料掺量。

预期效果：低碳水泥中熟料掺量可降低至50%，与传统硅酸盐水泥相比，CO₂排放量降低约30%以上。

5.工业副产石膏制硫酸联产水泥成套技术

技术路径：采用工业副产石膏立式烘干脱水装置、预热器、回转窑、冷却机等水泥技术装备，形成工业副产石膏制硫酸联产水泥新工艺，大幅降低烧成系统热耗，显著提高制酸烟气的SO₂浓度，实现工业副产石膏资源化利用的节能减排并降低生产成本。

预期效果：采用工业副产石膏替代天然石灰石，CO₂排放量降低约50%。（四）碳捕集封存技术

1.全氧燃烧耦合低能耗碳捕集技术

技术路径：采用制氧设备制造的高浓度纯氧气体与烧成系统产生的循环烟气混合再送入烧成系统中作为燃烧助燃气体使用，由此可大幅提升烧成系统排出气体中的CO₂浓度，干基CO₂浓度可达80%以上，大幅降低CO₂进一步捕集提纯的成本。

预期效果：单位CO₂能源消耗小于1.6GJ/t.CO₂。

2.水泥窑炉烟气捕集CO₂技术

技术路径：利用化学、物理方法直接捕集水泥窑炉烟气中CO₂，并采用吸收法进行高浓度纯化，达到CO₂捕集提纯的目的。

预期效果：单位CO₂能源消耗小于2.3GJ/t.CO₂。

《指南》还为综合能耗达到3级、2级、1级的水泥企业提供了详细的改造建议，企业需要利用好相关建议，查漏补缺，补短板增强项，最终实现综合能耗及碳排放的降低：（一）能耗3级以下企业节能降碳技术改造建议

能耗3级以下企业往往采用较落后的设备或工艺，通过设备升级或工艺优化可以降低水泥生产综合能耗，使其达到综合能耗3级或2级水平。

以综合能耗120kgce/t的水泥生产企业为例，使其达到综合能耗3级或2级水平可以采用以下技术（见表5）。

为达到3级能耗，需要将水泥生产的设备及工艺提升至目前主流的高效低阻预热器、大炉容分解炉、第四代篦冷机、生料辊压机终粉磨等某些技术组合,可降低综合能耗7～10kgce/t。在达到3级能耗的基础上进一步选择耐火材料整体提升、五级预热器改六级、冷却机中置辊破、富氧燃烧等某些技术组合，进一步降低热耗，整体可降低综合能耗6～8kgce/t,最终达到综合能耗2级水平。

（二）能耗2级以下企业节能降碳技术改造建议

能耗达到3级但未达到2级的水泥企业大都采用了部分先进的设备或工艺，但局部需要进行优化提升。

以综合能耗112kgce/t的水泥生产企业为例，使其达到综合能耗2级或1级水平可以采用以下技术（见表6）。

达到2级能耗的技术方案，可在表6中依据实际需要选择几项组合使用，可降低综合能耗5～8kgce/t。采用五级改六级、富氧燃烧技术可在常规技改优化的基础上进一步降低4～8kgce/t，如采用替代燃料、生料易烧性提升、电石渣替代、新能源等技术可大幅降低综合能耗，直接达到1级能耗。（三）能耗1级以下企业节能降碳技术改造建议

能耗达到2级但未达到1级的水泥企业基本已经采用了先进的设备或工艺，如需进一步提升能耗水平需要采用替代燃料、生料易烧性提升、电石渣替代、新能源等技术。

采用替代燃料、电石渣替代、新能源替代、高贝利特低钙水泥中的一项或多项可大幅降低能耗水平及CO₂的排放量，使不同能耗水平的水泥企业直接达到1级能耗水平。