《中国水泥》杂志

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关于水泥行业碳减排工作的几点看法

更新日期: 2018年12月27日 作者: 中国水泥协会 李 琛 【字体:
 
    一、水泥行业碳减排工作的形势分析
 
    水泥工业是国民经济中重要的基础产业,属于能源、资源密集型行业,煤炭消费量基数大,是碳排放大户,也是资源综合利用、发展低碳节能技术的重点对象。我国水泥产量连续近三十年来居世界第一,二氧化碳排放强度较高。
 
    水泥行业是我国工业二氧化碳减排的重点行业之一。CO2属于温室气体,只有在相对较长时间积累到一定量后才会对大气环境造成影响,引起全球变暖等问题,它并不属于能够在短时间内损害人体健康、破坏生态环境的污染物,并且我国是发展中国家,正在工业化进程中,处于积累发展时期,因此长时间以来我国并没有对工业排放CO2在法律法规上进行大范围严格限制、在经济上进行从严约束。目前,我国环保专项督查行动、蓝天保卫战等加大了减排力度;并从源头溯源治理,煤炭行业去产能行动客观上降低了煤炭供给和消耗,也从一定程度上减少了最终二氧化碳的排放。
 
    水泥工业的碳减排有三个渠道:一是技术性减排,即通过改善工艺、加强生产管理、使用替代原燃料、余热发电、提高熟料质量以及产品合格率等手段进行碳减排,其特征是初期减排量较高,属于高效率减排,中后期减排量降低,减排效率逐年递减。二是相对减排,即通过建立国家碳交易体系等金融创新手段,将水泥企业间的纵向比较拓宽为产业间的横向比较,将行业内部的减排竞争转移到产业间的减排博弈,其特征是将水泥企业的减排潜力递减规律的劣势转为碳金融增值收益的优势。三是市场与产业政策结合减排,即通过错峰停窑、淘汰落后压减过剩产能等手段进行碳减排,其特征是减排量具有阶段性、时效性和绝对性。
 
    二、技术性减排的分析
 
    水泥生产过程包括“两磨一烧”三个主要过程,分别是生料和煤粉磨,熟料煅烧以及水泥终粉磨过程。水泥行业碳排放主要来源于过程排放以及其他间接排放。过程排放是指企业拥有或控制的二氧化碳源产生的二氧化碳排放,也就是划分的水泥生产的第二个过程——熟料煅烧过程中产生的CO2,分别是熟料煅烧时主要原料石灰石中的碳酸钙等碳酸盐分解生成二氧化碳的过程(CaCO3和MgCO3分解所产生的CO2),以及在回转窑中化石燃料煤等燃烧生成二氧化碳的过程。间接排放是水泥生产企业活动所导致的排放,在此处是指水泥生产过程消耗的外部电力产生的排放,主要是三个生产过程——生料和煤的粉磨过程,熟料煅烧过程以及水泥的最终粉磨过程的用电。虽然使用电力的过程不排放二氧化碳,但是从二次能源的生产源头来看,电力的生产过程需要排放二氧化碳,计算间接排放体现了碳排放数据收集的完整性,并且能够敦促水泥企业节省用电。另外由于运输导致的间接排放也应当考虑。需要注意到,基于中国水泥行业实际生产和国内能源、矿产资源分布情况,熟料煅烧过程中的碳酸盐分解的过程基本完全分解,即使其中生成一氧化碳或甲烷类气体,也认为最终转化为二氧化碳。在水泥正常生产中,预热器出口CO的浓度可以控制在0.03%甚至0.01%以下,而甲烷类气体更少,因此认为一氧化碳或甲烷类气体最终转化为二氧化碳是符合生产情况的。一般认为窑灰中第一次没有完全分解的碳酸盐,经过窑灰的回收过程会最终完全分解,气体部分形成二氧化碳。考虑到中国水泥工业使用的燃料主要是煤,点火时用的燃料油相对极少,并且不易统计,由于燃料油燃烧带来的二氧化碳一般忽略不计。“煤改气”的方法,适用于欧洲国家水泥生产,对于中国以燃煤为主要能源的国家,现阶段不适用,而且燃烧剩余的煤灰是作为水泥熟料的化学组成部分存在的,是最终水泥产品的一部分。
 
    中国水泥协会曾对中国水泥工业应用低碳节能技术情况进行过调研。在2014年11月-2017年12月之间对270家中国水泥企业进行了调研及追访。调研结果反映了我国水泥企业对低碳节能技术、政策的理解和实际应用情况。从煤炭消耗总量上来说,水泥企业是能耗大户,并且煤炭年消耗量在数十万吨。从能源结构上来看,煤占能源消耗总量的82.4%,电力占16.9%,其余燃料油等只占0.7%。调查显示,能源成本占水泥总销售额的比例较相对其他工业较高。这说明中国水泥工业是能源密集型产业,并且超过80%的企业能源成本都超过了销售额的40%。总体而言,水泥企业在能源方面压力较大,都有积极寻求低能耗技术的动力。水泥行业对节能的迫切需求,主要是出自于降低成本的意愿,最终也会体现到碳减排的结果上来。
 
    目前中国绝大多数水泥企业已经积极开展了节能工作,例如设定了年度节能目标,制订了3-5年短期节能目标以及5-10年长期节能目标。中国有七成以上企业采用连续监控设施来对重点耗能设备进行监控。超过80%的企业制定了详细的节能管理措施。虽然水泥企业基本上都制定了减排计划,但各厂家对低碳节能技术的投入相差很大。国内近四成企业节能减排工作仅投入不到研发经费的5%,三成企业投入了研发经费的5-10%。六成以上的企业对低碳节能技术的投入不超过10%。
 
    水泥企业对低碳节能技术的认知程度相差也很大,并且希望技术投资回报期在一年内。目前认可的低碳节能技术主要有利用水泥窑协同处置废弃物技术(如处置市政污泥、城市垃圾废旧轮胎、废塑料、废皮革、漆渣、废油、化工废料、煤矸石等,以及垃圾焚烧飞灰等危险废弃物)、替代原料技术(如电石渣、钢渣、建筑垃圾等),节能立磨工艺、节能风机工艺、节能辊压机粉磨技术、高能效熟料烧成技术、燃烧系统改进技术(如多通道高效燃烧器、燃煤催化剂等)、高效熟料篦冷机工艺、低温余热发电技术、水泥窑节能监控优化和能效管理技术、生产高贝利特水泥技术。二氧化碳捕获和封存技术(CCS)还处于研究阶段,因成本极高而无法推广。
 
    这样,技术性减排的工作思路就是控制住源头排放,在生产过程中尽量减少原料石灰石、化石燃料煤和电力等的消耗,着眼于通过改善工艺、使用节能设备、加强生产管理、使用替代原燃料、余热发电、提高熟料质量以及产品合格率等手段进行碳减排,其特征是初期减排量较高,属于高效率减排,中后期减排量降低,减排效率逐年递减。
 
    三、相对减排的分析
 
    1.中国应对气候变化、碳排放管理与控制的政策环境
 
    气候变化问题是目前人类生存发展面临的重大挑战,积极应对气候变化、推进绿色低碳发展已成为全球共识和大势所趋。加强生态文明建设、实现绿色低碳和文明生产是党中央、国务院从实现现代化强国的战略高度作出的重大决策部署,相关强有力的政策也陆续颁布。
 
    2009年底召开的哥本哈根气候变化峰会上,我国政府承诺“到2020年单位GDP的CO2排放量比2005年下降40%-45%”,并将该减排目标“作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划”。2011年3月国务院发布《国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》明确提出,控制温室气体排放,探索建立低碳产品标准、标识和认证制度,建立完善温室气体排放统计核算制度,逐步建立碳排放交易市场、推进低碳试点示范。2011年11月国家发改委组织北京、天津、上海、重庆、广东、湖北和深圳7个省市开展碳排放权交易试点。2012年8月国务院印发《节能减排“十二五”规划》国发〔2012〕40号文,提出“坚持绿色发展和低碳发展,开展碳排放交易试点”。节能减排将作为“重大专项规划”列入“十二五”规划中。除现有的单位GDP能耗下降指标外,还新增了单位GDP二氧化碳减排指标。2014年1月国家发改委印发《关于组织开展重点企(事)业单位温室气体排放报告工作的通知》〔2014〕63号文,提出加快建立重点单位温室气体排放报告制度,完善国家、地方、企业三级温室气体排放基础统计和核算工作体系,加强重点单位温室气体排放管控,为实行温室气体排放总量控制、开展碳排放权交易等相关工作提供数据支撑。2014年5月国务院办公厅印发《2014-2015年节能减排低碳发展行动方案》〔2014〕23号文,工作目标是“2014-2015年单位GDP二氧化碳排放量两年分别下降4%、3.5%以上。”2014年6月国务院办公厅印发《能源发展战略行动计划(2014-2020年)的通知》〔2014〕31号文,“完善节能减排税收政策,建立和完善生态补偿机制,加快推进环境保护税立法工作,探索建立绿色税收体系。”2014年8月,国家发改委印发《单位国内生产总值二氧化碳排放降低目标责任考核评估办法》,为确保实现“十二五”碳强度降低目标,将碳减排指标完成情况正式列入政绩考核。这标志着我国正式把二氧化碳排放强度降低指标完成情况纳入各地区经济社会发展综合评价体系和干部政绩考核体系。2014年12月发改委组织制定了《碳排放权交易管理暂行办法》,并送审《碳排放权交易管理办法》,明确各省、自治区、直辖市发改委是碳排放权交易的省级碳交易主管部门。“十二五”期间,我国多个地区已将碳排放峰值研究纳入低碳发展工作方案。因此,将区域碳排放峰值目标纳入地方“十三五”规划,开展率先达峰试点,对于我国更好地探索低碳发展路径,传播低碳转型的最佳实践具有积极作用。2016年2月发改委《关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》(〔2016〕57号)要求“国家、地方、企业上下联动,协同推进全国碳排放权交易市场建设,确保2017年启动全国碳排放权交易,实施碳排放权交易制度”;“在全国范围内强化能力建设,对参与企业,着重开展碳排放权交易基础知识、碳排放核算与报告、注册登记系统使用、市场交易、碳资产管理等方面培训”。2016年《十三五规划纲要》提出“碳排放总量得到有效控制,建立碳排放权初始分配制度,支持优化开发区域率先实现碳排放达到峰值。推动建设全国统一的碳排放交易市场,实行重点单位碳排放报告、核查、核证和配额管理制度。健全统计核算、评价考核和责任追究制度,完善碳排放标准体系。”
 
    工业和信息化部《水泥工业“十二五”发展规划》以及《水泥工业“十三五”发展规划》中明确提水泥工业CO2排放总量五年累计降低8%,单位工业增加值CO2排放量五年累计降低17%。2014年11月国务院发布了《应对气候变化(2014-2020年)规划》,要求推动自愿减排交易活动,深化碳排放权交易试点,加快建立全国碳交易市场,健全碳交易支撑体系,研究与国外碳市场衔接。国家发改委发布了《碳排放权交易管理暂行办法》,在七省市试点的基础上为建设全国碳市场确立了基本框架和路线图。2020年将在全国范围内推进碳交易权市场试运行,全国性碳市场的建立在完善碳交易和碳资产管理相关制度的基础上有序开展,逐步完善碳总量控制机制。
 
    2. 碳资产管理
 
    原本发改委是碳交易主管部门,负责碳排放权交易市场的建设,并对其运行进行管理、监督和指导。后来经深化改革机构调整,国家发改委的应对气候变化和碳减排职责划入生态环境部。
 
    我国将碳排放总量控制目标作为“十三五”约束性指标,并结合地区和行业特点,确定主要碳排放源的行业排放总量控制目标,再根据行政区划内产业结构和发展规划确定碳排放强度控制目标,实施总量和强度目标双控。我国碳排放总量和强度控制目标的提出为应对气候变化、促进节能低碳减排提供了政策依据。
 
    碳排放强度控制目标主要考虑发展阶段。总量控制目标除了考虑发展阶段,还考虑当地工业情况、全国碳排放配额。在环境敏感地区、经济发展较落后地区,碳减排控制目标应重点控制增量,优化存量。碳排放配额分配有历史排放法、行业基准法等。
 
    今后,国家将进一步加强碳减排工作,逐步建立应对气候变化减缓碳排放机制、开拓碳排放核查与监管、碳排放额分配、全国性碳排放权交易市场、碳资产管理、碳税和碳金融等工作。国家将进一步促进各重点碳源排放行业积极制定低碳转型路线图、节能低碳技术标准规范,落实“十三五”规划及至2030年的碳排放峰值和绿色低碳转型发展目标及任务。鼓励有条件的地区在2020年率先实现碳排放峰值或进入碳排放平台期。
 
    因此,相对减排的工作思路主要是通过建立国家碳交易体系等金融创新手段,将水泥企业间的纵向比较拓宽为产业间的横向比较,将行业内部的减排竞争转移到产业间的减排博弈,其特征是将水泥企业的减排潜力递减规律的劣势转为碳金融增值收益的优势。
 
    四、市场与产业政策结合减排的分析
 
    目前中国水泥工业的重点在于供给侧结构性改革和产业转型升级工作。水泥行业推进结构调整优化,提高创新、绿色和可持续发展能力对当地经济社会发展和环境改善发挥积极示范作用。但是受经济增速回落、基础投资建设趋缓、市场需求不足等因素影响,中国水泥工业产能利用率偏低、分化加剧,产能依然严重过剩,区域市场集中度亟需提高。《国务院办公厅关于促进建材工业稳增长调结构增效益的指导意见》(国办发〔2016〕34号)文件是国家推进建材行业供给侧结构性改革、促进水泥行业稳增长和建设制造强国的重
大决策部署,作为纲领性指导意见,留有较大政策执行和延续空间。“推进错峰生产”,“发挥骨干优势企业的示范带头作用,创新经营模式和业态”,“利用市场化手段推进联合重组,整合产权或经营权,优化产能布局,提高生产集中度”,这些都是促进水泥行业按期完成去产能、提高产能利用率、提升生产集中度、结构调整、增效益等目标任务的关键内容。34号文件要求的错峰生产、推进联合重组整合产权或经营权,压减过剩产能产业政策直接影响水泥产量,也是实现绝对减排量的最佳方式。并且,由当地区域水泥熟料企业入股建立平台公司,推行行业自律停窑限产、去除无效产能,将集中采购大宗原燃料物品、重要设备零部件和备品备件、建立数字化的物流现代配送体系,也是在全局视角下的全产业链优化资源配置,达到碳减排目的。按照34号文件要求,完成十三五期间水泥去产能目标任务,到2020年,区域熟料产能利用率达到80%以上,这就要求在全国范围内压减3亿吨以上的熟料产能,相当于二氧化碳减排量2.5亿吨。
 
    今后,政府相关部门将继续开展环保督查,以及生产许可证、能效、质量和安全生产等执法行动,将进一步对无生产许可证的水泥企业、日产2000吨及以下熟料生产线、年产能100万吨以下水泥粉磨站、企业石灰石矿山服务年限不足三年的、凡区域市场内整体熟料产能利用率不足50%、生产线环保和能效以及安全不达标的,加速整改,整改不到位的关闭停窑,加速落后和无效产能退出。并且,随着水泥行业产业链延伸,大型水泥企业也将会把装配式混凝土部品的集团化发展与优化布局提上日程,利用水泥产业集聚优势优化资源配置,依托智能工厂制造体系、现有资源建立大型生产基地,在国内装配式建筑的设计、生产、施工、质量管控和品牌服务产业链基础上谋划产业布局,落实国务院办公厅《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,从全产业链优化角度实施碳减排。
 
    因此,水泥产品市场与产业政策结合减排的工作思路,是通过错峰停窑、淘汰落后压减过剩产能、优化产业布局和完善产业链等手段进行碳减排,其特征是减排量具有阶段性、时效性和绝对性。
 
    综上所述,水泥行业应当同时推进这三项碳减排工作,按期达标完成行业碳减排任务。
 
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