水泥行業碳減排技術指南

為深入貫徹落實黨中央、國務院關于碳達峰、碳中和的重要決策部署,完整、準確、全面貫徹新發展理念，堅決遏制“兩高”項目盲目發展，踐行“宜業尚品、造福人類”建材行業發展目標，科學做好水泥行業節能降碳改造升級，推動水泥行業節能降碳和綠色轉型，根據《關于嚴格能效約束推動重點領域節能降碳的若干意見》《高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南（2022年版）》，制定本技術指南。

一、總體要求

完整、準確、全面貫徹新發展理念，科學處理發展和減排、短期和中長期的關系，突出標準引領作用，深挖節能降碳技術改造潛力，按照“因業施策”“因企施策”“一線一策”的原則，加快推進水泥行業節能降碳步伐，帶動全行業綠色低碳轉型，確保如期實現碳達峰目標。

二、遵循原則

因地制宜，綜合考慮技改投資與收益，不以提產為主要目標，采用適宜的技術方案，降低單位產品碳排放，以最優的技術經濟指標運行。對擬建、在建項目，應對照能效標桿水平建設實施，推動能效水平應提盡提，力爭全面達到標桿水平。對能效低于行業基準水平的存量項目，明確改造升級和淘汰時限（一般不超過3年），引導企業有序開展節能降碳技術改造，在規定時限內將能效改造升級到基準水平以上，力爭達到能效標桿水平；對于不能按期改造完畢的項目進行淘汰。

三、現狀分析

目前，全國水泥熟料生產企業1200多家，水泥熟料生產線近1700條，生產能力約18.4億噸，其中新型干法水泥熟料生產企業1100多家，水泥熟料生產線約1585條，生產能力約18.2億噸，日產2500噸水泥熟料生產線約占35%，日產5000噸水泥熟料生產線約占40%。根據《高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》，水泥熟料能效標桿水平為100千克標準煤/噸，基準水平為117千克標準煤/噸。按照電熱當量計算法，截至2020年底，水泥行業能效優于標桿水平的產能約占 5%，能效低于基準水平的產能約占24%。據此推算，能效低于基準水平的水泥熟料生產能力約有4.5億噸；按照到2025年，通過實施節能降碳行動，能效達到標桿水平的產能比例超過30%的目標，約有5億噸的水泥熟料生產能力需要改造提升。水泥行業作為落實碳達峰碳減排的重點行業，節能降碳的壓力較大，但通過采用先進的技術和裝備，也具有較大的提升改造潛力。受工業和信息化部委托，中國建筑材料聯合會選取了4家典型水泥企業，其中日產2500噸水泥熟料生產線1家、日產4000噸水泥熟料生產線1家、日產5000噸水泥熟料生產線2家，作為落實水泥行業碳達峰實施方案的“實驗田”，開展“解剖麻雀”式的調查研究，這4家企業涵蓋了占比較大的日產2500噸和5000噸水泥熟料生產線，在水泥行業具有一定的代表性、典型性，為本指南提供了主要的基礎數據和節能降碳技術路徑支撐。

四、主要目標

到2025年，水泥行業能效標桿水平以上的熟料產能比例達到30%，能效基準水平以下熟料產能基本清零，行業節能降碳效果顯著，綠色低碳發展能力大幅增強。到2030年，能效基準水平和標桿水平進一步提高，達到標桿水平企業比例大幅提升，行業整體能效水平和碳排放強度達到國際先進水平，為如期實現碳達峰目標提供有力支撐。

五、水泥行業節能降碳技術清單

水泥行業碳排放分為直接排放和間接排放，直接排放包括燃料燃燒排放和生產過程（碳酸鹽分解）排放兩部分；間接排放包括水泥生產環節中的電力消耗、以及發電、供熱和運輸等非生產環節的能耗所折合的二氧化碳排放。水泥行業二氧化碳排放主要源于熟料生產過程，其中碳酸鹽分解所排放的二氧化碳，約占碳排放總量的60%；燃料燃燒產生的二氧化碳，約占排放總量的35%；電力消耗間接產生的二氧化碳，約占排放總量的5%。

目前水泥行業的燃料結構以煤為主，煤炭占水泥生產所消耗能源的85%左右。對照碳排放產生環節和影響因素，節能降碳技術包括低能耗燒成、高效粉磨、智能化、燃料類及原料類替代等，這些技術目前均較為成熟，分別具有不同的節能降碳潛力，可作為指導水泥企業進行碳減排優化改造實施的行動指南。

六、水泥行業節能降碳技術路徑及預期效果

（一）提升能效技術

旨在提高現有水泥工業設備的性能和效率，通過技術優化和局部改進降低系統能耗，達到碳減排的目的，水泥企業可根據實際使用的設備及工藝狀況組合使用。

1.生產過程能效提升技術

（1）水泥窯爐用耐火材料整體提升技術

技術路徑：預熱器及篦冷機內襯采用低導熱系數的納米隔熱板代替傳統硅酸鈣板，回轉窯內襯采用低導熱系數的復合磚代替傳統硅莫磚及高鋁磚，或者采用氣凝膠隔熱材料等新型高效隔熱材料，可降低燒成系統熱耗。

預期效果：熟料燒成能耗降低1～3kgce/t（注：本文所有能耗指標與GB 16780中使用的能耗指標一致）。

（2）預熱器分離效率提升及降阻優化技術

技術路徑 ：更換原有旋風筒蝸殼部分，增大旋風筒進口面積，合理設計蝸殼結構形式，以達到提高旋風筒分離效率、減小旋風筒內切風速和降低系統阻力的目的；采用預熱器控制漏風、結皮技術，優化下料管及撒料盒結構，提升物料在預熱器進風管道中的分散效果，增強氣固換熱效率，可大幅降低預熱器出口溫度和阻力，降低燒成系統熱耗和電耗。

預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～2kgce/t。

（3）五級預熱器改造低能耗六級預熱器技術

技術路徑：在土建條件允許的情況下，將傳統五級預熱器增加一級旋風筒變為六級預熱器，預熱器塔架新增一層樓面，原有頂級旋風筒上移一層；通過增加一級換熱及提高預熱器換熱效率、分離效率，從而提升預熱器整體的換熱效率，降低廢氣排放熱量損失，實現水泥燒成節能減碳。

預期效果：熟料燒成綜合能耗降低4～5kgce/t。

（4）分解爐自脫硝及擴容優化技術

技術路徑：增大原有分解爐爐容，優化進入分解爐的三次風、尾煤及入爐物料下料點位置，創造分解爐自脫硝還原區，改善分解爐內煤粉的燃燒及生料分解，提高煤粉燃盡率和生料的分解率，從而降低燒成系統熱耗和提高分解爐自脫硝效率。

預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～3kgce/t，減少氨水用量30%～50%。

（5）冷卻機升級換代技術（三代更換為四代）

技術路徑：將原有三代篦式冷卻機整體更換為第四代步進式冷卻機，增加篦床面積，同時優化固定斜坡的布置形式、篦板及供風方式，提高冷卻機的熱回收效率，降低熟料溫度，可降低燒成系統熱耗。

預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～3kgce/t。

（6）冷卻機更換為中置輥破技術

技術路徑：將原錘式破碎機改造為中置輥破形式，提高熟料冷卻效果，增加余熱發電能力，可提高篦冷機運轉率，降低燒成系統綜合能耗。預期效果：熟料燒成綜合能耗降低0.2～0.5kgce/t。

（7）富氧燃燒技術

技術路徑：由膜法、深冷法、變壓吸附等方法獲得高濃度的氧氣，通入燃燒器一次風及窯頭窯尾送煤風中，將一次風及送煤風的氧氣濃度提升至28%～36%范圍，以加強窯內煅燒溫度，提高分解爐難燃燃料或替代燃料的燃盡率，降低系統綜合能耗。

預期效果：熟料燒成綜合能耗降低2～4kgce/t。

（8）窯頭燃燒器優化改造

技術路徑：根據燃料特性，進行窯頭燃燒器結構優化或整體改造，強化回轉窯燃燒器性能，提升窯內煅燒溫度，降低一次風用量或改造成可使用生物質、塑料微粒、橡膠微粒等高品位替代燃料的多功能燃燒器，減少化石燃料使用量，降低系統綜合能耗。

預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～2kgce/t。

（9）生料易燒性和操作管理提升技術

技術路徑：通過加入節煤劑、礦化劑等技術，改善燃料的燃燒特性或生料的易燒性，如磷渣、螢石等礦化劑明顯降低熟料燒成溫度，減少燃料的使用量，提升熟料質量。通過提升操作管理，減少系統漏風，均能降低綜合能耗，降低水泥生產成本。

預期效果：熟料燒成綜合能耗降低1～5kgce/t。

（10）立式輥磨生料外循環技術

技術路徑：采用外循環立式輥磨系統工藝，將立式輥磨的研磨和分選功能分開，物料在外循環立式輥磨中經過研磨后全部排到磨機外，經過提升機使研磨后的物料進入組合式選粉機進行分選，分選后的成品進入旋風收塵器收集，粗顆粒物料回到立式輥磨進行再次研磨，系統氣體阻力降低5000Pa，降低了通風能耗和電耗。

預期效果：系統單位電耗11～13kWh/t。

（11）輥壓機生料終粉磨技術

技術路徑：采用料床粉磨原理，不斷優化輥壓機設備結構并進行系統工藝創新，輥壓機生料終粉磨系統比球磨機生料粉磨系統和立磨生料粉磨系統更節電。預期效果：系統單位電耗10～13kWh/t。

（12）水泥粉磨優化提升技術

技術路徑：基于增加料床粉磨做功比重的理論方法，低能耗水泥粉磨成套技術裝備進行了系統創新，有多種不同的選項如純球磨改聯合（輥壓機、立式輥磨聯合粉磨系統），小輥壓機改大輥壓機，增加高效三分離選粉或高效選粉機，可降低水泥粉磨系統電耗。

預期效果：系統單位水泥電耗23～26kWh/t。

（13）鋼渣/礦渣輥壓機終粉磨技術

技術路徑：以輥壓機和動靜組合式選粉機為核心設備，全部物料為外循環，除鐵方便，避免塊狀金屬富集，輥面壽命可達立磨的2倍，具有廣泛的物料適應性，可以單獨粉磨礦渣、鋼渣，也可用于成品比表面積＜700m2/kg的類似物料的粉磨，系統阻力低，節電效果明顯。

預期效果：生產礦渣微粉時系統電耗小于33kWh/t。

（14）鋼渣立式輥磨終粉磨技術

技術路徑：采用料層粉磨、高效選粉技術，集破碎、粉磨、烘干、選粉為一體，集成了粉磨單元與選粉單元；通過磨內除鐵排鐵、外循環除鐵、高壓力少磨輥研磨等技術，使得鋼渣中的金屬鐵有效去除。

預期效果：系統能耗≤40kWh/t。

（15）風機效率提升節能技術

技術路徑：目前，隨著風機/電機整體節能技術的進步，水泥工業使用高效風機、新型懸浮風機、永磁電機（低負荷運行時）、高效聯軸器等節能通用設備能夠起到很好的節電效果。近年來節能風機技術開始廣泛應用，能夠實現節能30%～40%，噪聲由120dB降到80dB。

預期效果：風機效率達到82%～85%，實現節能30%～40%。

2.數字化、智能化技術

技術路徑：圍繞構建智能裝備、智能生產、智能運維、智能運營、智能決策等五大維度，打造“數據、算力、算法、場景和全鏈路”的技術集群，實現水泥生產線層級的生產管控智能決策、自動化專家系統、智能優化控制及自主尋優，整體完成或分步完成四個維度的生產管控智能化平臺建設。

（1）智能裝備：實現原料自動配料、燒成系統智能優化控制、出磨生料智能控制，全自動化驗室采樣/送樣/成分化驗等過程全自動完成，石灰石、原煤輔料堆場無人值守，自動調車和自動堆取料、實現堆場數字化管理。

（2）智能生產：從石灰石破碎、原料磨、煤磨、脫硫脫硝、熟料發散、輔料原煤堆場均實現無人值守、一鍵啟停、自動控制，各種異常工況均能全自動聯鎖保護，初步實現燒成系統自尋優控制，完成質量全自動閉環控制，實現智能自動配料，風、煤、料、窯速匹配，生料及窯況穩定性明顯增強。

（3）智能運維：由視頻巡檢與主輔機振動在線監測、視頻監控系統、油品在線監測系統、現場專業巡檢融合構建一體化高效智能巡檢體系；全自動智能潤滑系統；設備巡檢、檢修、隱患處理通過自動工單流轉方式實行閉環管控。

（4）智能運營：能耗分析過渡為自動取數、自動統計匯總、自動分析、自動能耗異常根源分析，改變數據分析模式，有效提升能耗分析效率、精準性。實現質量一體化管控，打通質量數據、質量管控和智能優化控制鏈路；安全管理由人工跟蹤監管變為信息化多維度防控，中高危區域分級防控，在線驗證防護措施及監管到位，實施電力運行安全監控系統。

（5）智能決策：逐步落地在線熱工診斷、生料質量閉環控制、能耗分析及異常定位、在線物料平衡等算法；生產智能控制平臺借助“APC＋大數據＋AI算法”，實現窯況異常工況識別、全局自主尋優、游離氧化鈣和28天熟料強度預測；在窯頭喂煤控制、篦冷機風量控制及與余熱發電經濟平衡控制方面，應用專家AI算法優勢，進一步兼顧余熱發電量、降低噸熟料煤耗。

預期效果：實現生產線定員定崗小于80人，熟料綜合電耗降低1～5 kWh/t，標準煤耗降低1.0～3.0kgce/t。

（二）原燃料替代技術

水泥工業CO2排放的60%左右來自于碳酸鹽分解，35%左右來自于燃料燃燒，5%左右來自發電的間接排放。用垃圾衍生燃料（RDF）、生物質燃料、塑料、橡膠、皮革、廢棄輪胎等替代燃料來替代化石能源，可減少燃料產生的碳排放。另一方面用鈣質工業固廢來替代石灰石，可顯著減少碳酸鹽分解的碳排放。該技術方向旨在從原、燃料替代出發，通過采用不同的原料或燃料，從工藝角度減少水泥系統的碳排放量，需要水泥企業根據環境條件、自身情況，在國家鼓勵政策下選擇使用。

1.替代燃料協同處置技術

技術路徑：替代燃料可分為固體、液體和氣體替代燃料，其中固體替代燃料主要包括垃圾衍生燃料（RDF）、生物質燃料、塑料、橡膠、皮革、廢棄輪胎等；液體替代燃料主要包括礦物油和液壓油等；氣體替代燃料主要包括焦爐氣、煉油氣、裂解氣和氫能源等。積極開展氫能和生物質燃料煅燒水泥熟料關鍵技術及示范應用研究。目前，RDF、廢油、廢輪胎及污泥等用作替代燃料較為普遍。將廢棄物進行破碎、篩分、風選等預處理，直接喂入水泥燒成系統的不同位置。通過預處理工藝降低廢棄物的細度、水分等，提升其燃料特性，可作為燃料替代使用，從而減少化石燃料的使用量。對于替代燃料比例高且Cl2含量等有害成分比較高時,可設置旁路放風系統。

預期效果：燃料替代率20%～60%，CO2排放量降低約10%～20%，水泥熟料生產綜合能耗降低10%～50%。

2.替代燃料預煅燒裝備及技術

技術路徑：采用預煅燒設備直接處理適宜于改造現場的生活垃圾、生物質、固體廢棄物等，替代燃料預煅燒設備可實現原生廢棄物的干燥、氣化及焚燒過程，實現廢棄物的預處理及預燃燒，可大幅提升水泥燒成工藝的替代燃料使用量及替代率。

效益說明：燃料替代率達到50%以上，CO2排放量降低約10%～20%，水泥熟料生產綜合能耗降低10%～40%。

3.新能源替代技術

技術路徑：利用水泥廠的自然環境和地理位置，使用風電、光電技術、風光儲技術，吸收工業領域新能源技術探索經驗，通過綠色能源技術途徑減少水泥生產過程中的電力消耗，結合余熱發電，改造現有水泥廠使其實現“零購電”或“近零購電”,促進水泥生產的綠色能源低碳轉型。

預期效果：增加一套1.5MW風力發電項目，則年發電量約150萬kWh，電力消耗減少1kWh/t；建設多套風力發電或者光電、垃圾發電，可實現水泥企業“零購電”。

4.電石渣替代石灰石質原料生產水泥熟料技術

技術路徑：采用電石渣全部替代石灰石原料、采用新型干法水泥生產技術生產水泥熟料，解決電石渣廢渣污染環境的問題；電石渣替代石灰石質原料，變廢為寶，節省石灰石礦山資源；實現水泥工業綠色、低碳發展。

預期效果：1噸電石渣（干基）可以代替1.23噸優質石灰石生產1噸熟料，CO2排放量降低約40%～50%。

5.超細冶金渣立式磨粉磨裝備技術

技術路徑：采用立式磨粉磨工藝對大量礦渣、鋼渣等固體廢棄物進行資源化處置，提升其利用領域和經濟價值。為地方消化大量礦渣、鋼渣等固體廢棄物，促進水泥生產熟料減量化技術發展，降低碳排放總量。

預期效果：噸水泥熟料系數降低≥5%，CO2排放量降低約6%～8%。

（三）低碳水泥技術

低碳水泥旨在降低生產水泥熟料所用碳酸鹽，或減少熟料用量。

1.高貝利特硫鋁酸硅酸鹽（鐵鋁酸硅酸鹽）水泥技術

技術路徑：水泥熟料特殊配料燒成技術，通過改變原水泥燒成配料和工藝工況控制，可將常規水泥生產線改為高貝利特水泥生產線，該高貝利特水泥抗壓強度等參數與常規水泥相當或更優。

預期效果：降低水泥熟料燒成工藝過程CO2排放量20%～30%。

2.低熱硅酸鹽水泥與中熱硅酸鹽水泥及其制備技術

技術路徑：降低硅酸鹽熟料中C3S含量，提高C2S含量，并采用C2S活化和穩定技術提高水泥強度。采用該技術，石灰石用量比普通水泥降低約10%左右，并可使用較低CaO含量的石灰石進行配料。該水泥是具有低水化熱、較高后期強度、耐蝕性好等特點，適用于水工大壩等超大體積混凝土工程。

預期效果：降低水泥熟料燒成工藝過程CO2排放量5%左右。

3.分級分別水泥粉磨技術

技術路徑：圍繞水泥中熟料水化有效利用率低、碳排放強度高的問題，重構水泥顆粒組成，開展新型水泥低碳粉磨技術研究，實現料床粉磨能耗持續降低。預期效果：開展分級分別高效粉磨制備低碳水泥技術研究，達到相同的硅酸鹽水泥強度，實現熟料系數降低10%以上。

4.高嶺土煅燒生產低碳水泥

技術路徑：LC3低碳水泥是一種基于煅燒活性高嶺土和石灰石耦合替代水泥中部分熟料的石灰石煅燒粘土水泥，其技術關鍵是高嶺土的煅燒活化，采用懸浮煅燒技術、回轉煅燒技術或類似低溫改性工藝進行高嶺石粘土脫水得到活性高嶺土，在保證水泥性能的同時降低熟料摻量。

預期效果：低碳水泥中熟料摻量可降低至50%，與傳統硅酸鹽水泥相比，CO2排放量降低約30%以上。

5.工業副產石膏制硫酸聯產水泥成套技術

技術路徑：采用工業副產石膏立式烘干脫水裝置、預熱器、回轉窯、冷卻機等水泥技術裝備，形成工業副產石膏制硫酸聯產水泥新工藝，大幅降低燒成系統熱耗，顯著提高制酸煙氣的SO2濃度，實現工業副產石膏資源化利用的節能減排并降低生產成本。

預期效果：采用工業副產石膏替代天然石灰石，CO2排放量降低約50%。

（四）碳捕集封存技術

碳捕集封存技術直接將水泥生產過程中產生的CO2進行捕集提純，用于其他工業領域或食品加工、化學利用或者直接封存等，直接減少了水泥企業的CO2排放。

1.全氧燃燒耦合低能耗碳捕集技術

技術路徑：采用制氧設備制造的高濃度純氧氣體與燒成系統產生的循環煙氣混合再送入燒成系統中作為燃燒助燃氣體使用，由此可大幅提升燒成系統排出氣體中的CO2濃度，干基CO2濃度可達80%以上，大幅降低CO2進一步捕集提純的成本。

預期效果：單位CO2能源消耗小于1.6GJ/t.CO2。

2.水泥窯爐煙氣捕集CO2技術

技術路徑：利用化學、物理方法直接捕集水泥窯爐煙氣中二氧化碳，并采用吸收法進行高濃度純化，達到CO2捕集提純的目的。

預期效果：單位CO2能源消耗小于2.3GJ/t.CO2。

七、不同能耗水平水泥企業技術改造提升建議

本指南僅以試點企業提出碳減排技術方案，不同原燃料條件的水泥企業根據其實際使用的工藝、設備進行個性化的選擇，以達到最大化的節能降碳為目標。各水泥企業在實際實施中宜查漏補缺，補短板增強項，最終實現綜合能耗及碳排放的降低。

本指南以GB 16780—2021《水泥單位產品能源消耗限額》中定義的1級、2級、3級能耗標準為碳減排技術應用目標，為不同能耗等級的水泥企業提供對應的碳減排技術應用方案。指南中所列舉的碳減排技術方案僅為建議方案，水泥企業在實際應用中可根據具體情況選擇使用。

（一）能耗3級以下企業節能降碳技術改造建議能耗3級以下企業往往采用較落后的設備或工藝，通過設備升級或工藝優化可以降低水泥生產綜合能耗，使其達到綜合能耗3級或2級水平。

以綜合能耗120kgce/t的水泥生產企業為例，使其達到綜合能耗3級或2級水平可以采用以下技術（見表5）。

為達到3級能耗，需要將水泥生產的設備及工藝提升至目前主流的高效低阻預熱器、大爐容分解爐、第四代篦冷機、生料輥壓機終粉磨等某些技術組合,可降低綜合能耗7～10kgce/t。在達到3級能耗的基礎上進一步選擇耐火材料整體提升、五級預熱器改六級、冷卻機中置輥破、富氧燃燒等某些技術組合，進一步降低熱耗，整體可降低綜合能耗6～8kgce/t,最終達到綜合能耗2級水平。

（二）能耗2級以下企業節能降碳技術改造建議

能耗達到3級但未達到2級的水泥企業大都采用了部分先進的設備或工藝，但局部需要進行優化提升。

以綜合能耗112kgce/t的水泥生產企業為例，使其達到綜合能耗2級或1級水平可以采用以下技術（見表6）。

達到2級能耗的技術方案，可在表6中依據實際需要選擇幾項組合使用，可降低綜合能耗5～8kgce/t。采用五級改六級、富氧燃燒技術可在常規技改優化的基礎上進一步降低4～8kgce/t，如采用替代燃料、生料易燒性提升、電石渣替代、新能源等技術可大幅降低綜合能耗，直接達到1級能耗。

（三）能耗1級以下企業節能降碳技術改造建議

能耗達到2級但未達到1級的水泥企業基本已經采用了先進的設備或工藝，如需進一步提升能耗水平需要采用替代燃料、生料易燒性提升、電石渣替代、新能源等技術。

采用替代燃料、電石渣替代、新能源替代、高貝利特低鈣水泥中的一項或多項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業直接達到1級能耗水平。

八、未來水泥企業碳減排技術展望

（一）水泥熟料新型循環懸浮煅燒技術。新型循環懸浮煅燒技術將回轉窯內堆積態變為流態化，因而系統內部氣固兩相充分接觸，換熱效率提升，與現有同規模新型干法水泥熟料燒成工藝相比，熱耗降低10%以上，電耗降低5%以上。

（二）清潔電能煅燒水泥的研究。在國家政策的推動下，未來全國范圍內逐步走向控制高碳能源消費，以低碳電力替代高碳電力，推進非化石能源。在這種情況下，水泥工業可能會向綠色電力的電氣化發展。如果考慮未來水泥生產線全部采用清潔電能的綠電，實現水泥廠電氣化煅燒水泥，可以起到大幅度減排效果。

（三）綠色生態智慧礦山。綠色生態智慧礦山采用的技術途徑包括：礦區生態環境和諧，礦區可綠色化區域綠化覆蓋率和生態修復率達到100%；礦山固體廢物零排放，資源利用率100%；礦山生產設備智能化，生產現場無人化；礦山安全生產和智能配礦。最終建成生態環境和諧友好的公園式礦區，提高礦區生態系統碳匯能力，實現“零碳”礦山。

（四）提升水泥產品利用效率。水泥產品利用效率的提升，可有效減少水泥產品的使用。目前應在保證混凝土性能的基礎上，盡可能減少水泥用量，可以通過提高建筑及基礎設施中混凝土的有效使用率，在建筑領域采用木材及其他建筑材料替代水泥，回收水泥、回收混凝土并經處理后再利用、開發使用水泥用量較低的新的混凝土產品等方式降低水泥需求量。因此需要對相關的技術規范、施工規范、設計規范做進一步修訂，提高水泥產品使用效率。另外，在工程管理上也需要在水泥利用效率上加強控制，通過更優、更細的管理促使水泥用量下降，給予水泥碳中和直接支持。

（五）實現熟料替代，調整水泥產品原材料結構。尋找一些活性材料替代或減少熟料使用也是節煤減碳的一種方式。在工程建設過程中，根據混凝土性能需要，有差別的使用水泥，也是碳減排的重要途徑。例如，在砌筑，抹墻等非承重結構上推廣使用砌筑水泥。

（六）碳捕集技術由于碳封存或碳利用技術局限，目前尚不能直接大幅度降低碳排放水平，但由于該技術可直接降低最終的CO2排放，達到最大的CO2減排效果，在相應標準支持下可得到更多水泥企業的青睞。

附 言

本指南參加單位及人員：

中國建筑材料聯合會：陳國慶、孫星壽、曹會保、宋有崑、劉楊、張婭妮、張凱博、馮帥、周鴻錦、秦松、石紅衛、羅寧、劉新琪、王勇。

中國中材國際工程股份有限公司：李熒琳、林莉。

中材國際研究總院：彭學平、聶文海、趙亮、馬嬌媚、李波。

天津水泥工業設計研究院有限公司：劉濤、俞為民、許芬、郭玉興、張良宏、姬廣彬、李寧、王娜、徐自強、李紅雨、張松、洪卓、張江濤、李華軍、張建國、賀朋、石國平、董蕊、胡敬民、郭建設。

中國中材國際工程股份有限公司（南京）：張健、高星、陳建坤、殷昭波、吳瑤瑤、寧建根、黃鋒、呂滿根、姬洪宇、庸登明、熊建華、景國泉、樊猛猛。

合肥水泥研究設計院有限公司：王虔虔、鄭青、張自力、褚彪、崔洪坤、劉春楊、蔡業堃、華俊、田藝、王浩、劉銀杰、張宏圖、徐從戰、朱飛、李輝、丁浩、陳高升、文友強、劉運華。

成都建筑材料工業設計研究院有限公司：陳濤、劉建、高敏、蔡順華、董貝、張象剛、程宏偉、朱戰嶺、李鵬斌、王國鴻、湯躍、黃偉、楊騰飛、馬旭。

中材建設有限公司：張超、曾計生、姚秀麗。

中國中材海外科技發展有限公司：高超、于洋、梁麗鵬。

南京凱盛國際工程有限公司：鐘根、鐘永超、羅超。

北京凱盛建材工程有限公司：魏文榮、彭延松。

中材國際環境工程（北京）有限公司：胡斌、郭彥鵬。

中國建筑材料工業規劃研究院：白云峰。

中國國檢測試控股集團股份有限公司：鹿曉泉、易帥。

中國信息通信研究院：胡景楠。

中化地質礦山總局化工地質調查總院：屈云燕。

北京國建聯信認證中心有限公司：武慶濤、尹靖宇、張晉、楊中周、錢建榮、王瑞蘊、方群。

唐山冀東水泥股份有限公司：魏衛東、林云、姜雨生、龔建貴。

冀東水泥灤州有限責任公司：王俊星、易明波、曹慶杰。

重慶華新地維水泥有限公司：楊宏兵、盛建華、汪宣乾、袁兵、王洪寶、章鵬。

冀東海德堡（涇陽）水泥有限公司：張永林、柳拉、王政軍、王輝。

本指南在編寫過程中得到了閻曉峰、李葉青、彭壽、隋明潔、包瑋、隋同波、蔡玉良、劉成雄、劉起英、張沖、劉世民等專家及其他相關單位的指導和幫助！工業和信息化部原材料工業司等有關部門全程參與并予以指導！

平板玻璃行業碳減排技術指南

為深入貫徹落實黨中央、國務院關于碳達峰、碳中和的重要決策部署,完整、準確、全面貫徹新發展理念，堅決遏制“兩高”項目盲目發展，踐行“宜業尚品、造福人類”建材行業發展目標，科學做好平板玻璃行業節能降碳改造升級，推動平板玻璃行業節能降碳和綠色轉型，根據《關于嚴格能效約束推動重點領域節能降碳的若干意見》《高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南（2022年版）》，制定本技術指南。

一、總體要求

完整、準確、全面貫徹新發展理念，科學處理發展和減排、短期和中長期的關系，突出標準引領作用，深挖節能降碳技術改造潛力，按照“因業施策”“因企施策”“一線一策”的原則，加快推進平板玻璃行業節能降碳步伐，帶動全行業綠色低碳轉型，確保如期實現碳達峰目標。

二、遵循原則

對擬建、在建項目，應對照能效標桿水平建設實施，推動能效水平應提盡提，力爭全面達到標桿水平。對能效低于行業基準水平的存量項目，明確改造升級和淘汰時限（一般不超過3年），引導企業有序開展節能降碳技術改造，在規定時限內將能效改造升級到基準水平以上，力爭達到能效標桿水平；對于不能按期改造完畢的項目進行淘汰。

三、現狀分析

目前，全國平板玻璃生產企業200多家，玻璃熔窯約350座，生產線約450條，生產能力12億重量箱。根據《高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》，平板玻璃（生產能力＞800t/d）能效標桿水平為8千克標準煤/重量箱，基準水平為12千克標準煤/重量箱，平板玻璃（500≤生產能力≤800t/d）能效標桿水平為9.5千克標準煤/重量箱，基準水平為13.5千克標準煤/重量箱，截至 2020年底，平板玻璃行業能效優于標桿水平的產能占比小于 5%，能效低于基準水平的產能約占 8%。據此推算，能效低于基準水平的平板玻璃生產能力約有1億重量箱；按照到2025年，通過實施節能降碳行動，能效達到標桿水平的產能比例超過20%的目標，約有2億重量箱的平板玻璃生產能力需要改造提升。平板玻璃生產過程中需要消耗燃料油、煤炭、天然氣等能源，不同平板玻璃企業生產能耗水平和碳排放水平差異較大，但通過采用先進的技術和裝備，也具有較大的節能降碳改造升級潛力。受工業和信息化部委托，中國建筑材料聯合會選取了3家典型平板玻璃企業，其中日熔化能力600噸生產線企業2家、日熔化能力900噸生產線企業1家，作為落實平板玻璃行業碳達峰實施方案的“實驗田”，開展“解剖麻雀”式的調查研究，這3家企業既有日熔化能力大于500噸的生產線企業，也有日熔化能力大于800噸的生產線企業，技改完成后，既有生產普通玻璃的生產線，又有生產在線鍍膜、超白高檔玻璃生產線，在行業中具有一定的代表性、典型性，為本指南提供了主要的基礎數據和節能降碳技術路徑支撐。

四、主要目標

到2025年，玻璃行業能效標桿水平以上產能比例達到20%，能效基準水平以下產能基本清零，行業節能降碳效果顯著，綠色低碳發展能力大幅增強。

五、平板玻璃行業節能降碳技術路徑及預期效果

（一）熔窯

玻璃熔窯能耗占玻璃工廠總能耗的95%左右，熔窯的能量消耗主要有玻璃液生成熱，熔窯表面散熱、煙氣帶走熱量三部分。隨著窯爐結構優化、規模提高，優質玻璃生產線玻璃生成熱目前占比40%～52%，煙氣帶走熱量低于25%。要降低熔窯能耗，需要在四個方面進行優化。

1．整體提高傳熱效率

技術路徑：（1）采用先進技術手段對窯爐整體結構、材料進行優化，綜合技術措施效率最大化。（2）采用0#氧槍、富氧或全氧燃燒技術。通過富氧代替部分或全部空氣助燃風，提高火焰燃燒溫度，增加火焰輻射效率，加強配合料的預熔、減少煙氣生成量，減少煙氣帶走熱量。（3）采用電助熔技術，利用高效率的電能代替部分火焰加熱，同時可減少煙氣生成量，減少煙氣帶走熱量。（4）采用多級池底臺階結構，配合卡脖水包控制進入成型和回流的玻璃液量，減少玻璃重復加熱。（5）采用單排或多排鼓泡，加強玻璃液的強制對流，提高玻璃液吸熱效率。

2．加強配合料系統研究，減少玻璃液生成熱

技術路徑：（1）控制原料顆粒度及化學成分。原料顆粒大時會導致熔化困難，而過細的顆粒容易造成配合料飛揚、結塊，導致配合料混合不均勻，原料化學成分穩定及嚴格控制雜質含量有利于配合料熔化。（2）采用配合料塊化、?；皖A熱技術，調整配合料配方，控制配合料的氣體率，調整玻璃體氧化物組成，開發低熔化溫度的料方，減少玻璃原料中碳酸鹽組成，降低熔化溫度，減少燃料的用量，降低二氧化碳排放。（3）配方優化。在不影響玻璃性能的前提下，減少燃料用量。（4）適度增加熟料比例。每增加1%碎玻璃，可減少熔窯的能耗約5kcal/kg玻璃液。

3．減少玻璃窯爐表面散熱量

技術路徑：（1）加強全窯保溫及密封。采用新型梯度保溫材料對熔化部大碹、胸墻、山墻、小爐、蓄熱室進行保溫。加強煙道保溫和密封，減少散熱和漏風。增加熔化部池底保溫厚度、優化設計池壁保溫，減少池壁暴露面。（2）加強冷卻部保溫。改變傳統冷卻部不保溫的方式，通過調整卡脖水包尺寸，增加冷卻部池壁、胸墻、大碹等部位的保溫，減少冷卻部表面散熱。（3）通過在熔化部大碹及胸墻等部位內表面噴涂高溫紅外輻射涂料的方式，增加窯內輻射效率，減少碹頂散熱。（4）投料口采用擋焰磚代替傳統的水包，減少用水量及水帶走的熱量。（5）投料口設置密封罩，對投料口進行全密封設計，減少投料口處散熱。

4．提高余熱回收效率

技術路徑：（1）通過提高格子體高度，減少格孔孔徑，優化蓄熱室分隔方式等途徑增加格子體換熱面積，提高助燃空氣溫度，降低出蓄熱室煙氣溫度。（2）增加生產線余熱資源的計量設施，蒸汽量單獨計量。（3）鼓勵蒸汽優先直接用于生產線設施，直接用于廠區生活、辦公區采暖或制冷。（4）加強煙道保溫、防水、防漏措施。

（二）工藝

優化熔窯、錫槽，退火窯及公用工程的工藝控制，提高全廠工藝用能效率。

技術路徑：（1）熔窯燃燒系統采用精確控制、小爐燃料量智能化分配、助燃風-燃料量交叉限幅優化控制，實現自動比例調節。設置在線氧量儀，優化燃料消耗，降低能耗。（2）采用先進的噴槍系統，提高火焰燃燒效率。（3）窯爐控制系統能保持窯爐溫度、壓力、液面、泡界線等穩定在最優工況。（4）風機、水泵類負載采用變頻控制，并采取節能自動控制措施。（5）增加燃料熱值分析裝置，監控燃料的品質穩定，提高熔窯燃燒控制的準確性。（6）增加在線測氫裝置，監測錫槽內部微量氧，精確控制保護氣比例。（7）退火窯冷卻風余熱利用，可引至熔窯助燃風提高燃燒效率或用于生產蒸汽及廠區內采暖。（8）利用余熱蒸汽直接拖動氮站的原料空氣壓縮機或代替其它電動機，提高整體效率及減少用電量。

預期效果：通過優化全廠工藝控制，預期可節能約3%，減少CO2排放0.6kg/重量箱玻璃。

（三）電氣自動化

技術路徑：（1）淘汰高耗能機電設備，空壓機、風機、水泵選型符合有關節能規定。電動機、變壓器等電氣設備采用高能效產品。接觸器、繼電器、電磁閥等元器件采用低功耗產品。（2）提高熔窯自動化水平，窯溫、窯壓、液面等重要工藝參數自動控制，全面監測窯內玻璃液和耐材溫度，對燃燒狀況大數據分析，進行優化控制。（3）優化熔窯換向過程，協調控制助燃風吹掃、煙道調節閘板動作，縮短換向時間，換向過程工藝參數最小擾動。（4）提高錫槽自動化水平，錫槽玻璃板寬監控數字化，錫槽自動化改板縮短改板時間。（5）退火窯控制系統應能提供準確、穩定和易于調節的退火溫度曲線控制手段。在保證產品質量的前提下，宜采用加熱量少的退火溫度作業制度和節能控制措施。（6）冷端采用優化系統，可多訂單優化切割。（7）車間照明采用高效LED燈，廠區可采用太陽能蓄電池路燈；照明宜分區分組控制；照明功率密度應符合相關規范規定。（8）采取措施減少無功損耗，功率因數不低于0.95。宜采用高壓補償與低壓補償相結合，集中補償與就地補償相結合的無功補償方式。宜采用濾波方式抑制高次諧波，諧波限制符合電力部門有關規定。（9）能源計量滿足全廠和各子系統單獨計量考核要求。

預期效果：可減少單位產品用電量約1kWh/重量箱玻璃，減少CO2排放0.58kg/重量箱玻璃。

（四）新能源替代技術

技術路徑：利用平板玻璃企業的自然環境和地理位置，使用風電、光電技術、風光儲技術，吸收工業領域新能源技術探索經驗，通過綠色能源技術途徑減少平板玻璃生產過程中的電力消耗，結合余熱發電，分布式發電等,提升企業能源“自給”能力，減少對化石能源及外部電力依賴，促進平板玻璃生產的綠色能源低碳轉型。（五）智能化工廠

智能玻璃工廠是充分利用互聯網、云計算、大數據、物聯網等技術和設備監控技術現實工廠信息管理和服務，實時掌握產銷流程、提高生產過程可控性、消除信息孤島，實時精準采集生產線各項數據，實現玻璃工廠降本增效，節能減排，為企業提供生產計劃管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理等管理平臺，實現資金流、物流、信息流的統一管理。推廣自動化配料、熔窯、錫槽、退火窯三大熱工智能化控制，熔化成形數字仿真，冷端優化控制、在線缺陷檢測、自動堆垛鋪紙、自動切割分片、智能倉儲等數字化、智能化技術，推動玻璃生產全流程智能化升級。

1.生產管理與智能優化

技術路徑：融入指標、績效、成本管理等先進管理理念，通過生產日志、臺賬、報表等方式將人、機、料、法、環有效融合，通過DCS、PLC生產線數據采集，將生產管理全過程的數據進行匯總、分析，實時反饋生產訂單的產量、完成率、班組績效。有效提升玻璃生產數字化、智能化水平，提高企業整體管控水平。對生產數據進行大數據分析，對生產過程進行智能優化控制。在中央控制室對各子車間生產進行智能化集中監控和統一管理，在原料、水泵房、空壓站、油站等分車間實行就地無人化操控。

2.設備管理

技術路徑：以統一的資產編碼為紐帶，建立完善的設備臺賬；精確的設備分級分層管理、備品備件管理，建立標準化設備故障停機考核體系，提升設備綜合效率，降低對產能及品質影響。

3.安環管理

技術路徑：安全管理模塊提供隱患排查與治理體系，推動安全隱患治理，降低企業安全事故發生率。環保管理模塊可實現對排放數據、環?？刂圃O施運行數據的耦合關系建模和參數調控，降低企業環保管理成本。

4.能源管理

技術路徑：采用能效管理系統是對燃料、電、水、蒸汽、壓縮空氣、氮氫氣等能源的實時能耗數據采集、監視，通過大數據分析，找出企業管理、設備、工藝操作中的能源浪費問題；核算企業節能效果，明確企業節能方向，降低單位能耗成本，提高企業綜合競爭力。

六、不同能耗水平玻璃企業技術改造提升建議

本指南僅以試點企業提出碳減排技術方案，不同原燃料條件的平板玻璃企業根據其實際使用的工藝、設備進行個性化的選擇，以達到最大化的節能降碳為目標。各平板玻璃企業在實際實施中宜查漏補缺，補短板增強項，最終實現綜合能耗及碳排放的降低。

本指南以GB 21340—2019《平板玻璃單位產品能耗限額等級》中定義的1級、2級、3級能耗標準為碳減排技術應用目標。指南中所列舉的節能降碳技術方案為建議方案，平板玻璃企業在實際應用中可根據具體情況選擇使用。

以綜合能耗低于標桿值，但優于2級能耗，使其達到標桿值水平，可采用如下技術措施。

（一）熔窯技改建議

1.對熔化部大碹、胸墻、后山墻及小爐、蓄熱室采用低導熱率的新型梯度保溫措施，通過保溫材料的導熱系數計算不同保溫厚度方向的界面溫度，并選用相匹配的保溫材料，提高保溫材料壽命，降低保溫材料衰減速度。對煙道采用保溫棉加外包鋼板形式減少煙道散熱和漏風。增加熔化部池底保溫厚度，優化池壁保溫，減少池壁暴露面。

2.采用多級臺階池底結構，并配合適當的卡脖水包壓入深度后，對冷卻部池壁、胸墻、前后山墻及大碹進行保溫，減少冷卻部表面散熱。

3.通過在熔化部大碹及胸墻等部位內表面噴涂高溫紅外輻射涂料的方式，增加窯內輻射效率，減少碹頂散熱。

4.熱點附近設置單排或多排鼓泡，進一步加強玻璃液的對流吸熱效率。

5.優化蓄熱室分隔方式，減少格子體孔徑，增加格子體體積，提高蓄熱室換熱效率。

6.投料口采用擋焰磚＋密封罩形式，加強投料口密封。

7.適當增加碎玻璃比例，可減少玻璃液生成熱，降低熔化溫度，每增加5%碎玻璃比例，可節能約1%。

8.采用富氧代替部分空氣助燃風，提高火焰燃燒效率。富氧代替比例10%～20%，可節能約2%～5%。

9.設置池底電助熔系統，對于600噸/天熔窯，若安裝電助熔功率3000kW，使用綠電可代替約20%燃料，節能約5%。

（二）工藝技改建議

1.設置在線氧量儀，優化燃料消耗，降低能耗。

2.風機、水泵類負載采用高效節能變頻電機，并采取節能自動控制措施。

3.池壁冷卻風風嘴設導風板，避免冷風吹入窯內。

4.各種物料輸送均采用高效、節能、低耗的工藝設備，以便最大限度地節省電耗。

5.投料機采用料壟分隔裝置，使配合料橫向和縱向成壟，增加配合料吸熱表面積，提高火焰輻射效率。

6.除塵風機電機不滿足能效要求的均更換或新增除塵設備。

（三）電氣自動化技改建議

1.淘汰高耗能機電設備，空壓機、風機、水泵選型符合有關節能規定。電動機、變壓器等電氣設備采用高能效產品。接觸器、繼電器、電磁閥等元器件采用低功耗產品。

2.熔窯燃燒系統采用精確控制、小爐燃料量智能化分配、助燃風與燃料量交叉限幅優化控制，實現自動比例調節。

3.退火窯控制系統應能提供準確、穩定和易于調節的退火溫度曲線控制手段。在保證產品質量的前提下，采用加熱量少的退火溫度作業制度和節能控制措施。

4.車間照明宜采用高效LED燈，廠區可采用太陽能蓄電池路燈。

5.冷端采用優化系統，可多訂單優化切割，可提高成品率從而降低單位產品綜合能耗。

6.采取措施減少無功損耗，功率因數不低于0.95。宜采用高壓補償與低壓補償相結合，集中補償與就地補償相結合的無功補償方式。宜采用濾波方式抑制高次諧波，諧波限制符合電力部門有關規定。

7.能源計量滿足全廠和各子系統單獨計量考核要求。

8.部分廠房新建改造，可新增部分屋頂光伏發電裝機功率。

（四）智能化技改建議

1.設置智慧工廠網絡系統及生產管理數字化系統，打通信息孤島，提升玻璃生產數字化、智能化水平，完善設備管理系統，提高企業整體管控水平。

2.采用能效管理系統對燃料、電、水、蒸汽、壓縮空氣、氮氫氣等能源的實時能耗數據采集、監視，通過大數據分析，找出企業管理、設備、工藝操作中的能源浪費問題；核算企業節能效果，明確企業節能方向。

3.在中央控制室設置數據及控制中心，對各子車間生產進行智能化集中監控和統一管理，在原料、水泵房、空壓站、油站等分車間實行就地無人化操控。

七、未來平板玻璃企業碳減排技術展望

（一）加快研發玻璃熔窯利用氫能成套技術及裝備、浮法玻璃工藝流程再造技術、玻璃熔窯窯外預熱工藝及成套技術與裝備、大型玻璃熔窯大功率“火-電”復合熔化技術、玻璃窯爐煙氣二氧化碳捕集提純技術、浮法玻璃低溫熔化技術、再生熱化學蓄熱器（TCR）技術等，加大技術攻關力度，加快先進適用節能低碳技術產業化應用，進一步提升玻璃行業能源使用效率。

（二）研發玻璃生產超低排放工藝及裝備，探索推動玻璃行業顆粒物、二氧化硫、氮氧化物全過程達到超低排放。

附 言

本指南參加單位及人員：

中國建筑材料聯合會：陳國慶、孫星壽、曹會保、宋有崑、劉楊、張婭妮、張凱博、馮帥、周鴻錦、秦松、石紅衛、羅寧、劉新琪、王勇。

中建材玻璃新材料研究總院有限公司：江龍躍、吳瓊輝、李道云、張衛、陸晨、盛文彬。

秦皇島玻璃工業研究設計院有限公司：趙恩祿、陳軼韜、周城。

中國新型建材設計研究院有限公司：程華、沈克儉。

中國建筑材料科學研究總院有限公司：何捷。

中國建筑材料工業規劃研究院：郝梅平、白云峰。

中國國檢測試控股集團股份有限公司：鹿曉泉、易帥。

中國信息通信研究院：胡景楠。

中化地質礦山總局化工地質調查總院：屈云燕。

北京國建聯信認證中心有限公司：武慶濤、尹靖宇、張晉、楊中周、錢建榮、王瑞蘊、方群。

河北南玻玻璃有限公司：張清山、李博、賀杰峰、楊再興、王振剛。

滕州金晶玻璃有限公司：辛明、曹國、高自強、馬西傳、高波。

洛玻集團洛陽龍昊玻璃有限公司：劉志剛、陸志強、胡松濤、王磊、魏星。

本指南在編寫過程中得到了閻曉峰、李葉青、彭壽、劉成雄、劉起英、張沖、劉世民、隋明潔、包瑋、隋同波、蔡玉良等專家及其他相關單位的指導和幫助！工業和信息化部原材料工業司等有關部門全程參與并予以指導！