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燃料替代是水泥行业一种成本效益较高的减排措施，在众多替代燃料中，氢能因其来源广泛和应用便利性受到广泛关注。采用氢能煅烧水泥熟料，可提高能源利用效率，明显降低水泥生产对环境的影响。
近日，金隅科研总院绿色低碳环保技术研究院在小型回转窑试验平台上，进行了高浓度氢能煅烧水泥熟料工业试验，试验所用燃料氢气浓度大于70%，为国内首次相关试验。这让人们看到了利用氢能助力水泥行业脱碳的更多可能性。
水泥行业是我国碳排放的重要来源。每生产1吨水泥，大约会产生1吨二氧化碳。我国是全球最大的水泥生产国和消费国，由于产业规模大、窑炉工艺特点等原因，水泥行业碳排放量约占全国碳排放总量的13%，仅次于电力和钢铁行业，高于交通运输业。作为欧盟碳边境调节机制首批纳入的6个行业之一，水泥行业是我国实现“双碳”目标需着重关注的领域，减排任务繁重。水泥行业需采取更加积极的措施，降低碳排放并实现可持续发展。
相较电力、钢铁等领域，水泥行业减排工作挑战更大，进展也更慢。从原料特性看，在水泥生产的全部过程中，约60%碳排放来自石灰石分解产生的二氧化碳。由于石灰石作为原料难以被替代，这部分排放暂时难以大幅度减少。从燃料结构看，水泥生产的全部过程中需要消耗大量能源，我国主要使用的是煤炭，燃烧过程会产生大量二氧化碳，这部分排放可通过技术方法加以解决。
燃料替代是水泥行业一种成本效益较高的减排措施。水泥熟料煅烧需要燃料燃烧产生热量，如果将现有化石燃料替换成可再次生产的能源则能大幅度降低碳排放。根据中国水泥协会课题组做的碳中和路径研究，到2060年，碳捕集和封存技术、替代燃料技术、低碳水泥技术对水泥行业减排贡献将排在前三位。燃料替代则是近期最具潜力的减排手段。
在众多替代燃料中，氢能因其来源广泛和应用便利性受到广泛关注。采用氢能煅烧水泥熟料，可提高能源利用效率，明显降低水泥生产对环境的影响。为此，瑞士拉法基豪瑞、德国海德堡、墨西哥西麦斯等国际大型水泥企业，均把氢能列为重要技术发展趋势，积极打造绿色氢能产业链，并已有一些成功应用案例。
我国也在大力推动水泥行业绿色转型。多项政策将替代燃料列为重点任务，积极推动有关技术开发和使用。2022年2月，国家发展改革委等部门联合发布《水泥行业节能降碳改造升级实施指南》提出，要加快研发绿色氢能煅烧水泥熟料关键技术，加快先进适用节能低碳技术产业化应用。2024年5月，国家发展改革委联合4部门印发《水泥行业节能降碳专项行动计划》，要求到2025年底，水泥行业替代燃料消费比例力争达到10%。
在此背景下，我国水泥企业积极地推进氢能在水泥行业的应用。为实现水泥熟料生产化石燃料全部替代，金隅科研总院绿色低碳环保技术研究院开展了氢能煅烧水泥熟料工艺研发技术、传热及燃烧特性分析，验证了水泥生产线使用氢能进行熟料生产的可行性；冀东水泥与中国化学工程集团在氢气制、储、运、用等领域，以及氢能产业示范园区建设方面开展全方位合作；海螺水泥重视氢能制取和储运等环节前瞻性技术探讨研究，积极开展氢能项目试点工作。
整体来看，与生物质燃料相比，氢能在水泥行业应用还处于探索阶段。目前绿氢生产所带来的成本较高，大规模长距离储运困难，与水泥生产的基本工艺适配尚需验证优化，行业应用缺乏标准参考。但随着新能源技术慢慢的提升，绿氢成本正迅速下降。有机构预测，绿氢在碳达峰时期将具备与化石能源竞争的一定实力。因此，氢能在水泥行业的应用，有望成为行业未来实现节能减碳的突破点，前景不容小觑。
随着工业领域节能减碳形势日趋严峻，寻找替代能源实现绿色发展，是水泥行业的重要出路，氢能与碳捕集和封存技术协同配合是较为现实的选择。主管部门可出台支持政策，依靠合理的价格机制传递正确市场信号，鼓励企业加大研发应用力度，拥抱更加清洁的低碳水泥，实现全行业可持续发展。 （作者：王轶辰 来源：经济日报）
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