2024年中国水泥行业CCUS发展现状与展望报告

中国水泥行业CCUS发展现状与展望 中国建筑材料联合会是我国建材行业唯一的全国性、综合性权威社团组织，是民政部授予的“全国先进社会组织”和“AAAAA级全国性社会团体”，现有会员1500多家，管理着9家国家级建材事业单位，领导着23家全国性建材产业协会、综合协会/学会，联系着26家省区市建材行业协会。中国建筑材料联合会以“服务会员、服务行业、服务国家、服务社会”为己任，以“宜业尚品、造福人类”为建材行业发展目标，积极搭建政府与行业、企业之间的桥梁和纽带，推动建材行业绿色低碳安全高质量发展。 课 题 编 写 人 员 ： 周丽玮中国建筑材料联合会教授级高工曹元辉中国建筑材料联合会高级工程师王胜杰中国建筑材料联合会工程师刘宁中国建筑材料联合会助理工程师朱哲中国建筑材料联合会工程师沈玉露中国建筑材料联合会工程师张瀚文中国建筑材料联合会工程师王欣宇中国建筑材料联合会教授级高工郑云生中国建筑材料联合会高级工程师陈苏芹中国建筑材料联合会助理工程师李敏中国建筑材料联合会工程师 感谢自然资源保护协会专家为报告提供的宝贵建议。所使用的方正字体由方正电子免费公益授权感谢自然资源保护协会专家为报告提供的宝贵建议。所使用的方正字体由方正电子免费公益授权 目录 摘要.......................................................................................................................................1第一章CCUS技术概况....................................................................................................21.1CCUS介绍......................................................................................................21.2CCUS定位......................................................................................................41.3CCUS政策......................................................................................................5第二章CCUS项目概况....................................................................................................82.1全球CCUS项目概况.....................................................................................82.2我国水泥行业CCUS项目概况.....................................................................9第三章CCUS标准概况....................................................................................................113.1国际标准......................................................................................................113.2国内标准.....................................................................................................133.3我国水泥行业标准体系............................................................................16第四章水泥行业CCUS技术应用面临的挑战..............................................................184.1技术应用影响因素评价............................................................................184.2技术成熟度评价.........................................................................................19第五章水泥行业CCUS需求预测...................................................................................215.1原料替代减碳预测.....................................................................................215.2化石燃料替代减碳预测...........................................................................225.3低碳水泥减碳预测....................................................................................225.4能效提升减碳预测....................................................................................235.5 CCUS需求预测...........................................................................................24第六章水泥行业CCUS技术应用与推广建议.............................................................25附表....................................................................................................................................28宜业尚品造福人类——我国建筑材料行业发展目标诠释........................................30参考文献............................................................................................................................32 摘要 水泥行业是我国重要基础原材料产业，其产品广泛应用于土木建筑、水利工程等领域，在改善民生、推动国家经济建设方面发挥了重要作用。我国是全球最大的水泥生产和消费国，连续十余年保持世界首位。根据国家统计局数据，2023年全国水泥产量达到20.23亿吨，占全球总产量的49.68%。 水泥生产消耗大量的煤炭、电力及石灰石原材料，是我国能源消耗和碳排放量较高的工业之一，也是建材行业中碳排放量最大的行业。根据《中国建筑材料工业碳排放报告（2020年度）》[1]数据显示，2020年我国建材行业二氧化碳排放总量为14.8亿吨，其中水泥行业的直接二氧化碳排放量为12.3亿吨，占建材行业总碳排放的83.11%，占全国碳排放总量的12.4%。 二氧化碳捕集利用与封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，CCUS）作为一项能够实现二氧化碳深度减排并资源化利用的关键技术，在全球范围内备受关注。鉴于我国能源结构以高碳为主，工业制造碳排放量较大，大力推动减污减碳和末端固碳的CCUS技术，将为我国生态文明建设以及实现碳达峰碳中和目标提供有力支撑。 水泥烧成碳排放量大，CCUS既是水泥行业实现碳中和目标的必然选择，也是亟需发展的对象。近年来，在双碳目标的推动下，国家加大了对CCUS的系统性支持，从政策、技术、产业、标准、金融等多个角度推动CCUS发展。水泥行业也积极推进CCUS项目建设并取得了一系列重要进展和成果。但是，由于水泥窑烟气成分复杂、粉尘量大且二氧化碳浓度低等技术特点，导致CCUS在水泥行业的项目应用案例较少，并存在生产运营成本高、技术推广难等问题。 本报告通过调研国内外水泥行业CCUS技术现状，采用环比法对影响技术应用的主要因素进行了权重评价。结果表明，技术成熟度、政策支持和项目利润是目前水泥行业最关心的三个方面。报告参考国外已有的技术成熟度评价体系，建立了我国水泥行业技术成熟度评价体系，并对捕集、运输、利用和封存环节现有的不同技术进行了成熟度评价，分析提出了各环节需要重点攻克的技术难题。报告预测，在2060年碳中和情景下，单位水泥碳排放仍有约270kgCO2/t需要依靠CCUS实现碳中和，水泥行业CCUS布局需要加快。为了更好地服务技术及产业化发展，报告系统编制了我国水泥行业的标准体系，明确了亟需制定的相关标准，提出了加速推动我国水泥行业CCUS技术产业化发展的建议。 第一章 CCUS技术概况 1.1CCUS介绍 二氧化碳（CO2）捕集利用与封存（CCUS）是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程[2]。CCUS是在二氧化碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，CCS）的基础上增加了“利用”（Utilization，U），CCUS按技术流程主要分为捕集、输送、利用与封存环节（见图1-1[3]）。 ——CO2捕集技术是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来并捕集的过程，是CCUS技术系统中的关键环节，同时也是耗能和成本较大的部分。碳捕集方式主要包括燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集[3][4]。其中，燃烧后捕集的常用方法有化学吸收法、物理吸附法、吸附分离法（变温吸附法和变压吸附法）、膜分离法、钙循环法和低温蒸馏法等[5]。 ——CO2运输是指将捕集或纯化后的CO2通过公路/铁路、船舶、管道等方式运输到可利用或封存场地等指定地点的过程，是CCUS技术系统的中间环节。鉴于不同运输方式的优缺点，CCUS项目的运输需要从运输容量、运输距离、运输成本、市场因素以及运输沿线交通布局等方面综合考虑。 ——CO2利用是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程，利用方式主要包括： （1）物理利用，主要应用于食品、制冷、发泡材料、焊接等行业。例如，在食品行业中，CO2被用作碳酸饮料、啤酒的添加剂，以及在食品冷链运输过程中作为制冷剂（干冰）；在发泡材料领域，CO2被用作发泡剂以生产挤塑板保温材料；在金属加工领域，CO2被用作惰性气体用于焊接。其特点是利用后的CO2最终仍会排放到大气中。 （2）化工利用，是指以CO2为原料，与其他物质发生化学反应，产出附加值较高的化工产品。目前CO2作为化工原料被广泛应用于多种生产过程中。如通过加氢合成甲烷、醇类（如甲醇、乙醇等）、醚类（如二甲醚）、有机酸（如甲酸）及低碳烷烃等工业合成气。此外，CO2还用于生产纯碱、小苏打、白