1  前言

    近年来，大气中二氧化碳浓度升高带来的全球气候变化已被世界各国人民所关注，在此背景下，产生了“低碳经济”(Low—Carbon Economy)新概念。所谓低碳经济就是以低能耗、低排放、低污染为基础的经济模式，其实质是提高能源利用效率和创建清洁生产机制，减少C0₂的排放量，核心是技术创新和发展循环经济。

1997年12月在日本京都召开了气候变化框架条约缔约国第三次会议，会上把2008年至2012年作为减少CO₂排放量的目标年，各国也分别制定了目标值，主要工业发达国家的CO₂等温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5．2％。中国于1998年5月签署并于2002年8月核准了该议定书，2005年2月16日，《京都议定书》正式生效，这是人类历史上首次以法规的形式限制CO₂等温室气体的排放。

2009年11月25日，我国政府宣布到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％～45％。虽然我国作为发展中国家目前并没有减排的义务，但我国是仅次于美国的世界上第二大二氧化碳排放国，此次主动提出减排，力度还如此之大，说明了中国通过推广低碳的生产生活方式，实现可持续发展的决心。

    2009年12月，联合国气候变化框架公约15次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根举行。会上可持续发展倡议组织(CSI)与国际能源署(IEA)联合发布了全球水泥行业减排路线图，作为全球首个行业性减排路线图，设定了2050年前水泥行业CO₂减排的宏伟目标。呼吁各国政府制定明确的政策框架，增加对水泥碳减排、碳捕捉和碳封存技术的科研投入。

    在中国重要的产业部门中，除了煤电和钢铁业，水泥工业是生产过程中二氧化碳排放量最大的产业，因此，水泥工业发展低碳经济、促进CO₂减排、开发CO₂捕捉和碳封存技术有着举足轻重的意义。近20年来，我国水泥工业有了很大发展，2008年全国水泥产量达l4亿多吨，连续24年居世界第一。天津水泥工业设计研究院有限公司科技创新工作也取得了很大成绩，通过优化设计已形成l000-10000t／d高质量生产线系列。2009年9月，工业和信息化部发出了征求《水泥行业准入条件》的函和印发了《关于抑制产能过剩和重复建设引导水泥产业健康发展的意见》，在相关文件中提出了新建水泥(熟料)生产线必须采用新型干法生产工艺，鼓励新线建设配置余热利用、可替代原料、燃料利用等节能减排技术和设施，以满足节能环保和资源综合利用的要求。一方面政府加强了宏观调控，另一方面为水泥工业加强节能减排和实现低碳经济提供了政策支持，出现了构建低碳水泥工业体系的有利形势。

2  水泥工业低碳经济的内涵

2．1低碳经济与节能环保的目标

    水泥是一种人造胶凝材料，具有水硬性并且是既可在水中硬化又可在空气中硬化的一种建筑材料，至今已有185年的历史。水泥与钢材、木材、塑料统称为四大基础工程材料。水泥作为重要的基础原材料之一，以其数量大、用途广、耐久性强和具备许多其他材料不可取代的性能而在国民经济发展中处于非常重要的地位，在相当长的时期内没有其他材料能够代替它。另外，水泥的主要化学成分是氧化钙、氧化硅和氧化铝，与地表岩石的化学成分相同，因此水泥对人类无毒无害，资源相对其他材料丰富而易得。

    然而，水泥工业是典型的能源和资源依赖型产业，又是排放CO₂的主要产业之一，随着国民经济的发展和保护地球环境的呼声越来越高，我国水泥工业的节能环保和减排CO₂的任务日趋严峻，低碳经济与节能减排已成为我国水泥工业当前的重要课题，水泥工业已经步入低碳经济时代。

2．2构建循环经济系统

    水泥工业的“低碳经济”，就其包含的范围和内容来看，有着非常丰富的内涵和外延，其目的是抛弃以无限消耗碳能源、碳酸盐类资源和影响地球环境气候为代价的发展，减少C O₂的排放、开发低碳水泥产品，代之以人、社会和自然的和谐、友好的可持续发展，因此从广义上说水泥工业低碳经济属于循环经济的范畴(参看图1)。

图1  水泥工业循环经济示意图

    国家在“十一五”规划中已明确指出必须转变现行的发展模式，走以有效利用资源和保护环境为基础的循环经济之路。循环经济是一种与环境和谐的经济发展模式，发展低碳经济必需走循环经济道路。遵循CO₂减量化、资源化的原则，实现水泥工业与国民经济协调发展。水泥企业首先要在企业的层面上开展低碳排放工作，做好水泥工业的节能、降耗和环境保护工作，然后促进区域性的循环经济发展，充分利用其他产业的废弃物，开发CO₂的生物质能源技术，供给国民经济建设所需的低碳产品，不断为节约型社会作出贡献，最终成为社会循环经济链的一环。

2．3 “以质代量”是低碳经济的重要工作

    水泥工业低碳经济的范围包括全部生产与消费过程，例如包括原燃料的采集与制备、水泥生产制造的粉体与热工过程、产品的包装与销售、水泥混凝土的制备与工程应用、建筑垃圾与废弃物的再利用或无害化处理等。因此，发展低碳经济、减排CO₂不单是生产领域一个环节的工作，从产品的生命周期来看它涉及社会的许多领域，如果只偏重某一领域的减排，而忽略了其他领域的减排，势必会事倍功半，达不到低碳经济的目标。为此，国家要在法律法规方面给与支持，还要完善和编制相应的技术标准和规范，全社会都要给与支持和协作。

    我国水泥工业要逐步增加高性能与特种水泥的产量，提高高质量水泥与混凝土的比例，形成混凝土的功能化，延长建筑物和构筑物的寿命。“以质代量”是现代建筑工程中越来越高的要求，“以质代量”也是水泥领域中最好的减排CO₂措施。

3  水泥生产过程中CO₂的主要排放源

    水泥生产过程中CO₂的主要排放源有：工艺过程的CO₂排放(碳酸盐分解)、燃烧反应(熟料煅烧与物料烘干)以及电力消耗的间接CO₂排放。还有一些其他因素，如生料成分中的有机碳燃烧、生产中的熟料飞灰和粉尘等所包含的CaCO₃分解、辅助生产的电力消耗等，此外还有余热发电、余热烘干、采用可燃废弃物作为代用燃料、采用钙质代用原料、添加混合材等因素，相对减少了CO₂排放。是否计算其他因素增加或减少的CO₂排放量，要根据其因素的重要性和所占比重来决定，例如当采用纯低温余热发电时，要扣除相应的CO₂排放量，熟料粉尘排放量较大时，可考虑增加这一因素的CO₂排放量。

    据估算，我国新型干法水泥工艺单位产品CO₂排放源所占比例为：

    碳酸盐分解：燃煤：电力消耗=62％：34％：4％

    我国水泥工业每年排放的CO₂约占全国总排放量的13％～l5％，如果按每吨水泥排放0．7吨CO₂计，则2008年全国生产14亿吨水泥，要产生温室气体10亿吨，详细计算CO₂排放量时，要设定许多生产条件并要选用许多CO₂排放因子，可变化因素较多，常常使得详

细计算的准确性受到质疑、计算结果没有实际意义，所以制定生产企业CO₂计算法的标准非常重要。