燃料替代是水泥行業一種成本效益較高的減排措施，在眾多替代燃料中，氫能因其來源廣泛和應用便利性受到廣泛關注。采用氫能煅燒水泥熟料，可提高能源利用效率，顯著降低水泥生產對環境的影響。
近日，金隅科研總院綠色低碳環保技術研究院在小型回轉窯試驗平臺上，進行了高濃度氫能煅燒水泥熟料工業試驗，試驗所用燃料氫氣濃度大于70%，為國內首次相關試驗。這讓人們看到了利用氫能助力水泥行業脫碳的更多可能性。
水泥行業是我國碳排放的重要來源。每生產1噸水泥，大約會產生1噸二氧化碳。我國是全球最大的水泥生產國和消費國，由于產業規模大、窯爐工藝特點等原因，水泥行業碳排放量約占全國碳排放總量的13%，僅次于電力和鋼鐵行業，高于交通運輸業。作為歐盟碳邊境調節機制首批納入的6個行業之一，水泥行業是我國實現“雙碳”目標需重點關注的領域，減排任務繁重。水泥行業需采取更加積極的措施，降低碳排放并實現可持續發展。
相較電力、鋼鐵等領域，水泥行業減排工作挑戰更大，進展也更慢。從原料特性看，在水泥生產過程中，約60%碳排放來自石灰石分解產生的二氧化碳。由于石灰石作為原料難以被替代，這部分排放暫時難以大幅減少。從燃料結構看，水泥生產過程中需要消耗大量能源，我國主要使用的是煤炭，燃燒過程會產生大量二氧化碳，這部分排放可通過技術手段加以解決。
燃料替代是水泥行業一種成本效益較高的減排措施。水泥熟料煅燒需要燃料燃燒產生熱量，如果將現有化石燃料替換成可再生能源則能大幅降低碳排放。根據中國水泥協會課題組做的碳中和路徑研究，到2060年，碳捕集和封存技術、替代燃料技術、低碳水泥技術對水泥行業減排貢獻將排在前三位。燃料替代則是近期最具潛力的減排手段。
在眾多替代燃料中，氫能因其來源廣泛和應用便利性受到廣泛關注。采用氫能煅燒水泥熟料，可提高能源利用效率，顯著降低水泥生產對環境的影響。為此，瑞士拉法基豪瑞、德國海德堡、墨西哥西麥斯等國際大型水泥企業，均把氫能列為重要技術發展方向，積極打造綠色氫能產業鏈，并已有一些成功應用案例。
我國也在大力推動水泥行業綠色轉型。多項政策將替代燃料列為重點任務，積極推動相關技術開發和使用。2022年2月，國家發展改革委等部門聯合發布《水泥行業節能降碳改造升級實施指南》提出，要加快研發綠色氫能煅燒水泥熟料關鍵技術，加快先進適用節能低碳技術產業化應用。2024年5月，國家發展改革委聯合4部門印發《水泥行業節能降碳專項行動計劃》，要求到2025年底，水泥行業替代燃料消費比例力爭達到10%。
在此背景下，我國水泥企業積極推進氫能在水泥行業的應用。為實現水泥熟料生產化石燃料全部替代，金隅科研總院綠色低碳環保技術研究院開展了氫能煅燒水泥熟料工藝技術研發、傳熱及燃燒特性分析，驗證了水泥生產線使用氫能進行熟料生產的可行性;冀東水泥與中國化學工程集團在氫氣制、儲、運、用等領域，以及氫能產業示范園區建設方面開展全方位合作;海螺水泥密切關注氫能制取和儲運等環節前瞻性技術研究，積極開展氫能項目試點工作。
整體來看，與生物質燃料相比，氫能在水泥行業應用還處于探索階段。目前綠氫生產成本較高，大規模長距離儲運困難，與水泥生產工藝適配尚需驗證優化，行業應用缺乏標準參考。但隨著新能源技術不斷進步，綠氫成本正快速下降。有機構預測，綠氫在碳達峰時期將具備與化石能源競爭的一定實力。因此，氫能在水泥行業的應用，有望成為行業未來實現節能減碳的突破點，前景不容小覷。
隨著工業領域節能減碳形勢日趨嚴峻，尋找替代能源實現綠色發展，是水泥行業的重要出路，氫能與碳捕集和封存技術協同配合是較為現實的選擇。主管部門可出臺支持政策，依靠合理的價格機制傳遞正確市場信號，鼓勵企業加大研發應用力度，擁抱更加清潔的低碳水泥，實現全行業可持續發展。 (作者：王軼辰 來源：經濟日報)
