2024年水泥行业替代燃料产业化发展的机制研究报告

报告 水泥行业替代燃料产业化发展的机制研究 2024.12 作者： 赵旭东范永斌 夏凌风张瑶叶寒韵 中国水泥协会是经民政部注册登记的一级社团法人单位，会员由水泥制造和经营企业，相关科研院所、大专院校、社会组织以及与水泥行业相关的专业机构组成，现有会员单位企业约900余家。协会以服务政府、服务企业、服务行业、服务社会为宗旨，业务范围涵盖有产业政策研究、市场分析研究、行业科技发展、党建和行业文化、国际合作交流等。协会积极参与行业政策研究与制定，推动行业技术创新，构建行业绿色发展标准化体系，引领水泥行业绿色高质量发展。 课题编写人员： 赵旭东中国水泥协会范永斌中国水泥协会夏凌风中存大数据张瑶中存大数据叶寒韵中存大数据 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 封面图片｜图源：eleonimages/Freepik 目录 摘要1 第一章我国水泥行业替代燃料应用现状3 1.1燃料替代技术定位3 1.2替代燃料项目模式4 1.3替代燃料产业化现状7 第二章替代燃料产业化发展难点剖析9 2.1资源竞争非市场化9 2.2政策环境不完善10 2.2.1政策体系不健全10 2.2.2政策支持力度不足10 2.2.3监管政策一刀切11 第三章替代燃料产业化发展对策12 3.1资源竞争非市场化对策12 3.2完善政策支持体系12 3.2.1完善政策规划与标准规范12 3.2.2加大政策扶持力度13 3.2.3替代燃料分类管理对策13 第四章建议15 4.1推动替代燃料产品概念形成（到2027年）15 4.1.1明确产品定义与分类标准15 4.1.2建立具有权威性和行业认可的替代燃料管理、标准体系15 4.1.3推动替代燃料脱离固废管理范畴16 4.1.4加强政策引导与宣传推广16 4.2推动替代燃料产品化发展（到2030年）17 4.2.1完善产业标准体系17 4.2.2加强产业政策支持17 4.2.3建立健全监管体系18 4.2.4促进产业协同发展19 4.3开发替代燃料产业化发展数字化工具20 参考文献22 摘要 2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会上承诺，中国将力争在 2030年前达到碳排放峰值，并于2060年前实现碳中和。为实现这一目标，中共中央、国务院于2021年9月发布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，指导各地方和行业制定顶层设计并落实重点工作。随后，国务院于2021年10月印发了《2030年前碳达峰行动方案》，明确了实现碳达峰的要求和任务。根据该方案，到2025年，非化石能源消费比重将达到20%左右，单位GDP能耗下降13.5%，碳排放下降18%。到2030年，非化石能源消费比重将达到25%左右，单位GDP碳排放比2005年下降65%以上，以确保实现碳达峰。 中国水泥协会通过政策分析、减排技术潜力和行业预测，预测了2025年至2060年水泥行业的碳排放情况。预计到2060年，水泥碳排放强度将为31kgCO2/t。其中，碳捕集及封存（CCS）技术对减排的贡献最大，占40.8%；其次是燃料替代技术，占28.5%；低碳水泥技术贡献18.9%。由于政策环境、原料来源和技术推广应用的限制，目前我国燃料替代技术对水泥行业减碳的贡献度较低。随着政策完善和技术进步，未来替代燃料的使用将会增多，对水泥行业减碳起到重要支撑作用。 燃料替代技术是指利用具有一定热值的废弃物或生物质为代表的可再生能源等替代传统化石燃料，减少二氧化碳和部分有害气体的排放，实现低碳环保的技术。其中，用作非常规性燃料的材料或物质，可称之为替代燃料[1]。本课题研究的替代燃料主要是基于废弃物，包括从市政、工业和农林等来源的废弃物，通过加工制备等工艺得到的用以替代传统化石燃料，同时满足热量需求和生产质量要求的可燃物。 我国水泥工业在燃料替代技术研究方面起步较晚，现阶段主要采用水泥窑协同处置固废技术。该技术作为一种固废处理方式，具有碱性环境高温处理、无二次废渣等优势，能够实现固废无害化、减量化和资源化的处置目标。然而，协同处置主要针对废物无害化处理，而非完全的燃料替代，加之存在政策壁垒，例如审批难、跨区域运输不便等管理情况，直接影响了我国水泥行业替代燃料产业化的发展进程。 本研究通过对部分水泥窑协同处置项目实地走访，与水泥企业深入交流，探讨水泥窑协同处置项目面临的困境和可行解决方案；通过对全国替代燃料相关政策以及浙江、广东、安徽和河北等典型省份相关政策的调研分析，深入剖析替代 燃料产业化发展的政策困境，探索替代燃料产业化发展所需的合理政策机制，提出相关建议。 报告强调，我国替代燃料产业化发展仍在初期阶段，产品概念尚未成型。技术问题已不再是水泥行业替代燃料产业化发展的主要瓶颈，资源和政策维度是影响替代燃料产业化发展面临的主要难点。报告从这两个维度出发，对我国替代燃料产业化发展难点进行了剖析，指出根本原因在于考核政策导致的非市场化资源竞争和不完善的政策标准环境。 基于上述难点，报告提出了相应对策，核心在于明确替代燃料产品概念、资源化属性特征以及替代燃料分类管理规则，并根据亟需和进一步完善工作时间表，提出明确的政策建议。最后，课题组提出建议开发数字化工具平台，为主管部门监管、分析、预测产业信息及风险预警、决策提供数据支撑。 第一章 我国水泥行业替代燃料应用现状 国际上，水泥行业通常用热值替代率（ThermalSubstitutionRatio，简称TSR）来表征替代燃料替代比例，即指熟料煅烧过程中消耗的替代燃料热量占窑炉内燃料总热量的比例。从热量替代率这一关键指标来看，欧洲水泥行业在替代燃料应用方面较为领先，平均TSR为53%。德国水泥行业TSR为71.6%[2]，部分国家如波兰、捷克、奥地利的替代燃料TSR更是高达76%。根据调研，我国水泥行业在替代燃料使用量的统计方法方面，尚未形成类似TSR的统一认知，各企业有不同的统计办法。例如：华润建材科技披露，全年累计使用替代燃料（含固废）69万吨，节约实物煤约40万吨，替代率达5.55%[3]；华新水泥披露，2023年国内窑线替代燃料能源占一次能源消费比重已达到22.8%，集团合并（含海外）达到20%[4]；金隅集团冀东水泥披露，2023年利用生物质、胶粉、生活垃圾、污泥及其他含热值废弃物283.7万吨，热量折合标准煤61.0万吨，水泥业务综合燃料替代率8.08%[5]；海螺水泥披露，截至2023年，替代燃料使用量累计达到242万吨，占煤炭使用量约8%[6]。整体而言，我国水泥行业TSR对比欧洲水平还处于较低的阶段，约为5%。 1.1燃料替代技术定位 现行政策下，我国燃料替代技术在规范、标准管理上，仍是按照水泥窑协同处置技术来对待。2004年12月，《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，定义了“处置”、“利用”的概念。处置，是指将固体废物焚烧和用其他改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其危险成分的活动，或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的填埋场的活动。利用，是指从固体废物中提取物质作为原材料或者燃料的活动。 2014年，《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》、《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》发布实施。依据上位法《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，提出“水泥窑协同处置”的概念为“将满足或经过预处理后满足入窑要求的固体废弃物投入水泥窑，在进行水泥熟料生产的同时实现对废物的无害化处置的过程”，定义基本符合上位法《固废法》对“处置”的描述。 但是，随着水泥窑协同技术进步，水泥企业对替代燃料需求以及替代一次燃料比例的不断提高，替代燃料的作用开始更多地发挥“利用”功能，“水泥窑协同处置”概念已经不适合当前替代燃料产业的发展。替代燃料产业化发展需脱离“处置”概念，回归“利用”概念。 1.2替代燃料项目模式 近年来，在双碳目标、煤价波动和水泥企业效益下降等多因素的推动下，替代燃料行业发展迅速。各水泥企业高度重视替代燃料技术的应用，积极推进替代燃料项目落地。通过调研，对目前水泥企业开展替代燃料项目的模式进行总结与分析，市场主要采用以下三种模式，见表1。 表1-1我国水泥企业替代燃料项目生产模式 模式 参与方及责任 优势 劣势 模式一企业自建收储运网络体系 企业：出资构建废弃物（主要是生活垃圾）收储运站点网络体系，厂区内或附近购置预处理和环保装置，负责脱水、破碎等工艺及水泥窑处置。政府：负责为企业提供市政处置费。 处理后的替代燃料质量受企业掌控； 1.企业建设投资和运营成本较大；2.企业停窑期间，废弃物需长期储存，储存空间和环保压力较大； 模式二企业仅负责储存和处理，不负责收集 企业：负责储存和处置政府运输至厂界的废弃物（主要是生活垃圾），购置预处理和环保装置，负责脱水、破碎等工艺及水泥窑处置。政府：负责将生活垃圾运输至企业厂区，并提供市政处置费。 企业建设投资和运营成本相对较低； 1.企业停窑期间，废弃物需长期储存，储存空间和环保压力较大；2.原生垃圾分类效果难保证，易影响替代燃料质量； 模式三市场化采购替代燃料 第三方参与：替代燃料由第三方独立生产、供应，提供满足水泥企业质量要求的替代燃料。企业：生产线升级改造，满足替代燃料使用要求。通过招标等市场手段购置初级替代燃料并简易破碎后使用。政府：负责监管替代燃料生产、运输及使用等全流程的合规性。 企业使用替代燃料生产线改造投资低； 1.第三方参与市场化程度高，多行业参与替代燃料采购竞争容易导致其价格较高； 2.优质替代燃料资源难寻； 3.若无合理的质量监控体系，替代燃料质量易失控或波动较大； 案例专栏 模式一：河北某水泥集团城乡生活垃圾一体化协同处置项目 河北某水泥集团根据本地区工业体系现状，围绕城乡生活垃圾、危险废物（含医疗废物）、建筑垃圾及工业固废等的处置与综合利用，建立循环经济产业园。该产业园规划分三期实施，其中，涉及替代燃料项目的为一期某水泥企业城乡生活垃圾一体化协同处置项目。项目总投资2.5亿元，涵盖了垃圾的收集、处置及利用环节。在项目建设过程中，获得了中央预算资金补助和省政府补助的支持。 在生活垃圾收集环节，该水泥集团采用了“农户分类-乡村收集-统一运转-集中处理”的模式，总投资6500万元，建设了500多个村垃圾收集站、23个乡镇垃圾转运站以及600多个地埋垃圾箱，并配备了70多辆垃圾压缩车。同时，企业安排专人负责各村收集站、乡镇转运站的垃圾收集与运输工作。所有运营成本均由企业承担。 在垃圾处置环节，该水泥集团购置了多相态废弃物处置系统，设计日处理能力为900吨，能够覆盖该地区现阶段的全部生活垃圾处置需求（每日600~700吨生活垃圾，年处理量达27万吨）。 该项目目前主要面临以下三方面问题： （1）建设和运营缺少资金支持。政府承诺的每吨生活垃圾180元处置费用，自合同签订7年以来尚未落实，给企业的运营带来了较大的资金压力。 （2）垃圾分类工作有待加强，原生垃圾质量不达标。收集的生活垃圾平均热值约1000kcal/kg（4180kJ/kg），干基热值约2000kcal/kg （8360kJ/kg），低于普通的生活垃圾热值水平。在现有技术和装备水平情况下，处理后废弃物的水分含量和热值难以有效控制，影响了窑炉的运行稳定性，导致实际替代煤炭的比例较低，项目的经济效益不佳。 （3））错峰生产导致垃圾储存压力增大。在水泥企业错峰生产停窑期间，垃圾无法及时处置，企业只能通过扩大储存空间来暂时应对。但在夏季高温天气下，垃圾的长期储存对环境提出了更高要求，增加了环保压力，表现为臭味逸散和废水处理问题的加剧。 模式二：河北某水泥企业生活垃圾协同处置项目 河北某水泥企业每日处置城市生活垃圾500吨。该项目中，市政部门负责垃圾的收集和转运工作，相关费用由政府承担。水泥企业仅需负责原生垃圾在厂区内的预处理和消纳。政府承诺给予水泥企业98元/