在目前没有新的生产技术实现颠覆性的突破的情况下，水泥工业实现煤炭消费控制，实现节能减排和低碳发展仍将以提高生产技术装备的能效水平来实现。
1.煤炭消费控制技术路线
图5 煤炭消费控制技术路线
2.主要节煤途径和潜力分析
水泥工业主要节能途径包括降低熟料煅烧过程中的热耗、降低生产全过程的电耗等技术节能；调整产业结构淘汰落后；建立能效管理系统等综合管理措施。
根据技术和综合节煤措施（结构调整淘汰落后、能效管理等）实施情况产生的节煤潜力（量）的预测，以及预测的相应年份熟料产量及煤炭消耗量，参考了2010年的有关数据，以此年为基准年，分析测算了熟料单位煤耗采取节煤措施前后变化情况。
测算结果表明，技术措施节煤始终是节煤工作的核心，结构调整淘汰落后等措施的节煤贡献率2020年后呈下降趋势；在采取一系列节能措施的条件下，熟料单位煤耗呈直线下降趋势。本课题研究分析测算2050年吨熟料标煤耗达到91千克左右。
表3 水泥工业节煤潜力汇总表
年份 | 2015 | 2020 | 2030 | 2050 |
结构调整淘汰落后节煤（万吨） | 400 | 750 | 500 | 300 |
主要技术节煤（万吨） | 575 | 1315 | 1720 | 1480 |
管理及其他措施节煤（万吨） | 120 | 300 | 300 | 200 |
节煤总量（万吨） | 1095 | 2365 | 2520 | 1980 |
结构调整淘汰落后贡献率 | 36.53% | 31.71% | 19.84% | 15.15% |
主要技术措施贡献率 | 52.51% | 55.60% | 68.25% | 74.75% |
管理及其他措施贡献率 | 10.96% | 12.68% | 11.90% | 10.10% |
根据前述，节煤措施主要通过管理措施、结构调整淘汰落后和技术进步来实现。各种节煤措施的贡献率预测如下图所示：
图6 从基准情景到节能情景各种节煤措施贡献率预测（%）
图7 熟料单位煤耗趋势图
四、煤炭消费控制和二氧化碳减排（量）潜力分析
新型干法水泥生产工艺技术在水泥行业已经取得绝对优势地位，水泥行业的能源利用效率和环保技术水平得到大幅度提高，水泥行业在短短十余年时间里实现了跨越式发展。但我国水泥工业整体能源利用效率仍落后于国际先进水平，未来很长一段时期内，我国水泥工业以节能减排、提升能源利用效率为主的工作重心不会改变。
通过水泥生产工艺的不断改进和各种节能措施的不断实施，窑的能量利用效率有望实现进一步提升，水泥生产各工段的电耗也将进一步下降。 随着水泥窑协同处置工业废物、城市垃圾、污泥、危废技术推广应用，我国水泥工业节能潜力将进一步发挥。
1、控制情景下煤炭消费量分析预测
通过采取不断实施水泥产业结构调整，淘汰落后产能；采用高效节能煅烧、水泥窑协同处置可燃性废弃物、工业废渣替代原料、高效隔热保温材料技术、水泥窑炉富氧燃烧技术等一系列节能技术；进一步加强水泥能效管理，实施两化融合等综合管理措施；水泥生产单位能耗将进一步降低，熟料烧成热耗预计在2020年达到世界领先水平。随着新的新型干法水泥生产技术的推广应用，我国水泥生产煤炭单位消耗将在2020年以后继续下降。
在对我国未来水泥消费趋势进行充分分析的基础上，通过对各种节能技术以及综合管理技术节能等措施（控制情景）的节煤量分析研究，测算出控制情景情况下，2015、2020、2030、2050年未来我国水泥行业生产用煤炭消费控制量分别为16505万吨、16635万吨、9780万吨、6220万吨。
表4 我国水泥生产煤炭消费控制量分析预测
年份 | 2015 | 2020 | 2030 | 2050 |
基准情景下煤炭消耗量（万tce） | 17600 | 19000 | 12300 | 8200 |
采取节煤措施后预测的节煤量（万tce） | 1095 | 2365 | 2520 | 1980 |
控制情景下煤炭消耗量（万tce） | 16505 | 16635 | 9780 | 6220 |
按照上表测算，2020年我国平均单位水泥熟料烧成热耗将由2010年的119.8kg标煤/吨熟料下降为2020年的104.6kg标煤/吨熟料。假设从2010年开始至2020年我国平均单位水泥熟料烧成热耗的降低是呈线性下降的，那么在2019年我国水泥消费峰值达到之前，我国水泥生产煤炭消耗就将达到峰值。经测算，在控制情景下我国水泥生产煤炭消耗在2018或2019年也达将到峰值，峰值量约为17000万吨标准煤。
图8 水泥行业煤炭消费趋势
采取节能措施后（控制情景下）的水泥煤炭消费轨迹低于现有能耗水平下的水泥煤炭消费轨迹，二者之间的高度差即为采取的节能措施所产生的节能效果，亦即节煤量。煤炭消费量随着水泥消费量的变化也将出现消费峰值。在未采取节能措施条件下（基准情景下），消费峰值于2019年出现，峰值煤炭消费量为19000万吨左右；而在采取节能措施下（控制情景），水泥煤炭消耗峰值的平台期在2015—2020年开始出现。在水泥消费达到峰值平台时，煤炭消耗量已经开始出现明显的下降趋势。
2、实施煤炭消费控制后污染物和二氧化碳减排潜力分析
通过以上节煤技术和综合管理节煤措施（控制情景下）的实施，开展有效的煤炭消费控制，可以有效降低各类污染物和二氧化碳的排放，其减排潜力（量）如下表。
表5 按熟料预测量和控制情景下测算污染物减排潜力 单位：万吨
年份 | SO2 | NOx | 烟粉尘 |
基准情 景下排 放总量 | 控制情景下排放量 | 减排 量 | 基准情 景下排 放总量 | 控制情 景下排 放量 | 减排 量 | 基准情 景下排 放总量 | 控制情 景下排 放量 | 减排 量 |
2012 | 109.0 | | | 198.0 | | | 67.1 | | |
2015 | 128.6 | 121.0 | 7.6 | 233.6 | 168.3 | 65.3 | 79.2 | 64.6 | 14.6 |
2020 | 135.4 | 119.7 | 15.7 | 246.0 | 110.9 | 135.1 | 83.4 | 48.9 | 34.5 |
2030 | 87.7 | 71.8 | 15.9 | 159.3 | 65.6 | 93.7 | 54.0 | 29.3 | 24.7 |
2050 | 57.9 | 46.5 | 11.4 | 105.2 | 43.1 | 62.1 | 35.6 | 18.9 | 16.7 |
表6 按各年熟料预测量在控制情景下CO2减排潜力
年份 | 2015 | 2020 | 2030 | 2050 |
CO2减排量（万吨） | 1550 | 4850 | 5250 | 3850 |
图9 按预测年熟料量测算采取节煤措施后CO2减排情况
五、结论
1、煤控目标和碳减排量
根据上述的研究结论，考虑到研究中预测结论将受到的不确定因素的影响，如政策因素、经济发展、下游产业发展等因素对预测结果的影响，提出了2015、2020、2030、2050年水泥生产煤炭消费控制目标分别为：16600、 16700、9800、6100万吨标准煤。
表7 煤炭消费控制目标及新增节煤量
年份 | 2015 | 2020 | 2030 | 2050 |
基准情景下煤炭消耗量（万tce） | 17600 | 19000 | 12300 | 8200 |
控制情景下煤炭消耗量（万tce） | 16505 | 16635 | 9780 | 6220 |
预测节煤量（万tce） | 1095 | 2365 | 2520 | 1980 |
确定煤炭消费总量控制目标 （万tce） | 16600 | 16700 | 9800 | 6100 |
按煤炭消费控制目标要求需新增节煤量（万tce） | -95 | -65 | -20 | 120 |
CO2减排量 | 1550 | 4850 | 5250 | 3850 |
从上表可以看出，2015年、2020年、2030年水泥行业在采取相应的节能措施后（控制情景）生产煤炭消耗量可以满足研究提出的煤控目标要求，同时也将实现污染物和CO2的减排潜力分析的减排目标量。
2、在本研究中所提出的各项节煤措施的基础上，实现上述目标需要采取下述主要措施。
（1）促进技术进步，确保现有及今后的相应节能技术措施能够顺利实施，确保各技术措施对节煤总量的贡献不降低。
（2）进一步改善产业结构，加大对落后生产能力的淘汰力度。在完成对立窑等落后生产能力的淘汰工作后，进一步完成对小型新型干法窑等相对落后生产能力的淘汰工作。每等量替换1亿吨落后产能，将新增节煤量200—400万tce。
（3）国家在政策层面，全面加大利用水泥窑协同处置城市垃圾、污泥、工业废弃物的支持力度，全面提高对水泥窑协同处置城市垃圾、污泥的财政补贴和税收优惠水平。每增加100条利用水泥窑协同处置生产线（按5000t/d计）,将新增节煤量200—250万吨。
（4）努力实现提出的“第二代新型干法水泥生产技术”的突破性进展。 “第二代”攻关已经进入攻坚阶段，尽早实现关键技术的突破和应用，将对节能减排具有重要意义，预计相关技术将在2020年以后得到应用。
（5）强化能效管理系统，实现两化融合。通过信息化、智能化技术应用，开展企业生产线的能源检测、统计、分析实施管理，有效掌握生产能耗水平，通过操作软件（专家系统）实现对生产线能源消耗的优化和操作管理。有效提升企业的能效水平，降低生产线能耗。
（6）水泥应用领域实现集约化及制品规模化、全面实现混凝土及砂浆预拌化等措施，以实现对水泥产品的节约利用。在现有测算基础上，2020年水泥消费量每节约1%，将增加节煤量150—170万吨；2030年水泥消费量每节约1%，将增加节煤量将为100万吨左右。
通过以上措施，可以实现控煤目标和水泥行业CO2减排设定的目标。
