水泥行业供热系统低碳化转型：技术路径与实践

Decarbonizing Cement Industry Thermal Systems:Technological Pathways and Practices 2026 年 3 月 关于绿色创新发展研究院（iGDP） 绿色创新发展研究院（Institute for Global Decarbonization Progress, iGDP），2014 年成立于北京，是专注绿色低碳发展的公益性国际化智库。iGDP 自成立以来，根植我国绿色低碳实践，面向全球应对气候变化进程，服务决策者、实践者、投资者，通过跨学科、系统性、实证性的研究，推动能源和气候变化解决方案的科学化和精细化，与多方合作推动绿色低碳议题的多元化和国际化的沟通，提供有国际视野和前瞻思考的解决方案及公共知识产品，为全球可持续发展做出贡献。 报告作者 杨小鹂 绿色创新发展研究院 副主任 / 高级项目总监 / 高级分析师刘雪野 绿色创新发展研究院 项目主任 / 高级分析师刘晶宁 绿色创新发展研究院 分析师洪佳玲 绿色创新发展研究院 高级分析师 联系方式 绿色创新发展研究院（iGDP）：igdpoffice@igdp.cn 致谢 本报告部分观点和内容形成过程中，参考并吸收了好思汇相关研讨活动中的讨论成果，感谢各位参会专家的分享与交流。同时，感谢评审专家对本报告提出的宝贵意见和建议。受时间和研究条件所限，报告尚未能充分吸纳各位专家的全部建议，相关不足之处将在后续研究中持续修改和完善，恳请批评指正。 本报告内容和观点仅代表作者的个人理解和观点，旨在加强相关领域的讨论交流，不代表支持方、作者所属机构、调研专家学者的立场和观点。本报告内容采用数据和信息均来自公开的信息和渠道，我们力求准确和完整，但难免偶有疏漏，敬请谅解并指正。 免责声明 绿色创新发展研究院 . 工业领域低碳供热减排潜力及实施路线图系列报告之一：水泥行业供热系统低碳化转型：技术路径与实践 . 2026. 报告 . 北京：绿色创新发展研究院 . 引用建议 目 录 执行摘要······························································1 1.1 引言·······················································31.2 顶层设计与政策驱动·········································41.3 水泥供热低碳化核心技术路径与实践····························51.4 结论、挑战及建议···········································12 执行摘要 中国水泥行业作为国民经济的基石和主要的碳排放源，其核心生产环节——熟料煅烧的供热系统低碳化转型，已成为实现国家 “双碳” 目标的战略关键。本报告系统性梳理和分析了这一转型过程中的核心技术路径、标杆实践与未来方向，旨在为行业决策者提供清晰的参考框架。 报告提炼出三大核心技术方向。首先是余热高效利用的广度与深度拓展，即从传统的内部发电转向解决低品位余热浪费，并向跨产业协同（如供暖、农业用能）和多源梯级利用升级。其次是替代燃料的规模化应用，这是当前阶段深度脱碳的“核心抓手”，头部企业通过供应链创新、系统性技改等方式，已将热量替代率（TSR）提升至 60% 以上，远超行业约 5% 的平均水平。最后是面向未来的前瞻性技术探索，涵盖了氢能煅烧、全氧燃烧耦合碳捕集（CCUS）以及电加热等颠覆性技术，这些技术虽多处于中试阶段，但代表了行业实现终极零碳的希望。 报告发现，水泥行业的低碳转型已进入技术路径明晰、多元化探索的起步阶段，头部企业的突破性实践证明了技术的可行性。然而，转型仍面临严峻挑战，主要包括：高昂的初始投资（如长距离供热管网、设备改造）、不成熟的供应链体系（如替代燃料收储运成本高、标准缺失）、复杂的技术集成难度（如大比例替代燃料对窑炉稳定性的影响），以及政策协同不足等障碍。 为应对挑战，本报告提出，行业转型需构建分阶段、差异化的转型路径，根据不同区域的资源禀赋制定定制化策略。同时，必须强化政策协同与市场激励机制，政府层面应完善顶层设计、替代燃料标准与碳市场体系，企业层面则需建立内部碳定价机制、提升碳资产管理能力，并通过商业模式创新分散投资风险，共同支持水泥行业向绿色、低碳的未来稳步迈进。 Executive Summary: China’s cement industry is both a pillar of the national economy and one of the most significant sources of itsindustrial CO2emissions. Decarbonizing the most energy-intensive stage of cement production—the thermalsystems in clinker calcination—is essential if China is to meet its"dual carbon"targets (peak emissions before2030 and carbon neutrality by 2060). This report provides a systematic analysis of core technological pathways,benchmark practices, and future trajectories of clinker calcination thermal systems, offering a clear decision-making framework for industry stakeholders. The report identifies three primary technical pillars driving their decarbonization: •Waste Heat Recovery (WHR) and Cascading Utilization:Moving beyond conventional internal powergeneration, the focus is shifting toward the comprehensive use of low-grade waste heat through cross-sectoral synergies, such as district heating and agricultural energy integration. •Scaling Alternative Fuels:This remains the primary lever for deep decarbonization in the near term.While the industry average Thermal Substitution Rate (TSR) stands at a modest 5%, leading enterpriseshave demonstrated the feasibility of TSRs above 60% through supply chain innovation and systemic kilnretrofits.•Frontier Technological Exploration:The report examines game-changing "zero-carbon" solutions,including hydrogen-based calcination, oxy-fuel combustion coupled with CCUS, and industrial electricheating. Though currently at pilot or demonstration stages, these technologies represent the ultimatehope for a net-zero industrial future. The transition has entered an initial phase: technological pathways are clear, and experimentation isdiversifying. Nevertheless, significant headwinds persist: •Financial Barriers:High upfront capital expenditures (CAPEX) for equipment retrofits and long-distancethermal networks.•Immature Supply Chains:High costs and a lack of standardized systems for the collection, storage, andtransport of alternative fuels.•Technical Complexity:Integration challenges, such as maintaining kiln stability under high TSR conditions.•Policy Gaps:Insufficient institutional alignment and market-based incentives. To navigate these challenges, the report proposes a phased and differentiated transition strategy tailoredto regional resource endowments. Governments must refine top-level designs, establish standards foralternative fuels, and expand the Emissions Trading System (ETS) to incentivize low-carbon investment.Enterprises should adopt internal carbon pricing, enhance carbon asset management, and utilize innovativebusiness models to mitigate investment risks. Together, these coordinated efforts can facilitate the cement industry’s transition toward a more secure,affordable, and sustainable low-carbon future. 1.1 引言 水泥行业作为国民经济的基础性原材料工业，是维系地方税收和稳定就业的重要支柱，同时又是消纳工业废弃物和城市垃圾贡献最大的行业之一。与此同时，水泥行业是我国碳排放量最大的工业部门之一。2020 年中国水泥行业碳排放量达到峰值 12.3 亿吨[1]，占全国碳排放总量的 10% 左右，对我国实现“双碳”目标发挥着举足轻重的影响。 在市场需求持续低迷以及全国环保和降碳刚性约束的双重压力下，水泥行业正进入新一轮结构性调整阶段。这一阶段不仅表现为低效产能的自然出清，更核心的特征是以减碳技术为驱动，推动生产工艺和技术设备的全面升级。 水泥熟料煅烧作为新型干法水泥生产技