編者按：近年來，隨著我國生態(tài)文明建設步伐的加快，水泥行業(yè)從協(xié)同處置、超低排放、節(jié)能減排、低碳等多方面展開綠色升級，如今正在一步一步蛻變成符合新時代綠色高質量發(fā)展要求的現(xiàn)代工業(yè)。關于中國水泥工業(yè)綠色發(fā)展的途徑，中國水泥網(wǎng)高級顧問高長明于25年前提出了“四零一負”。如今，中國水泥行業(yè)已有一批水泥企業(yè)不遺余力地探索著、推動著水泥工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，中國水泥行業(yè)綠色發(fā)展途徑正日益明顯。

ICR編者按：史密斯（中國）公司高級顧問高長明提出“四零一負”可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念至今已有25年了，在其實踐過程中，隨著科技創(chuàng)新和技術進步不斷的發(fā)展，中國水泥工業(yè)正沿著綠色發(fā)展的途徑實現(xiàn)了巨大的進步。

在1997年第一期的中國《水泥技術》（1997年1月）雜志上，作者發(fā)表了“論水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的文章，提出了“四零一負”的理念，其內(nèi)容為：

四零

1.在水泥生產(chǎn)中實現(xiàn)對環(huán)境的零污染

2.降低熟料單位電耗，采用余熱發(fā)電，實現(xiàn)熟料生產(chǎn)對外界電能的零消耗

3.自身消納水泥廠的全部廢料，實現(xiàn)水泥生產(chǎn)對廢水、廢渣、廢料的零排放

4.水泥窯100%采用替代燃料，實現(xiàn)熟料生產(chǎn)對天然化石燃料的零消耗

一負

1.多用混合材，少用熟料，盡可能地消納各種廢棄物，用作水泥的替代原燃料，為全社會廢棄物的負增長做出一定的貢獻

工業(yè)實踐的反應

這一理念剛提出時，在中國毫無任何公開的反應，但私下里的批評和質疑卻不少。另一方面，可能是出于鼓勵，有少數(shù)幾位水泥界的老前輩老專家當時曾表示，這可能是一個發(fā)展方向，但對中國水泥工業(yè)的現(xiàn)實來說，實在是相去甚遠，為時過早。

上世紀90年代后期，即使是對發(fā)達國家，例如歐洲或美國來說，“四零一負”的新事物剛剛初現(xiàn)苗頭，同樣也并未引起國際水泥界的注意，中國水泥工業(yè)對此理念的感覺更是微乎其微，因而它的上述反應是完全可以理解的。

進入新世紀

自從1998年開始，作者每年都注意收集全球水泥主要生產(chǎn)國家，特別是發(fā)達國家的生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析研究他們在“四零一負”方面的進展情況。隨著科技的發(fā)展，以及這一理念的逐步實踐運用，全球各國水泥工業(yè)先后呈現(xiàn)了程度不同的成果和效益。雖然這些進展開始時比較遲緩，但在堅持不懈的努力之下，逐漸積累了足夠的起動力，終于在新世紀初期，德國水泥工業(yè)率先萌發(fā)“四零一負”的活力和韌力。

1997到2020年，世界水泥工業(yè)發(fā)生了巨大的變化，科技進步獲得顯著的發(fā)展。上世紀90年代，水泥工業(yè)是粉塵、SO₂、NOx等污染物的主要排放源之一，中國水泥工業(yè)對環(huán)境的污染益發(fā)嚴峻。

現(xiàn)今，發(fā)達國家以及中國的水泥工業(yè)對環(huán)境日趨友好，中國現(xiàn)今正在推行的超低排放行動，欲將粉塵排放降低到5—10 mg/Nm³ , SO₂ 降到30—50 mg/Nm³， NOx 降到100—200mg/Nm³ ，甚至更低。這樣的排污濃度使得環(huán)境可以發(fā)揮自凈的消納功能，從而達到水泥工業(yè)對環(huán)境零污染的目標。

已獲得的成效

實際上，從上世紀90年代開始，首先在德國和美國，人們已經(jīng)自覺或不自覺的陸續(xù)展現(xiàn)了許多與“四零一負”理念相關的思維火花和實踐苗頭。經(jīng)歷了30年堅持不懈的擴展，以及生產(chǎn)實踐的不斷推廣應用和科技創(chuàng)新的努力。時至今日，許多國家已經(jīng)不同程度的有所收獲，贏得了實施“四零一負”的大部分碩果，總體目標的完成度已超過一半，具體數(shù)字如表1所列。

注：*因其余熱發(fā)電成本與外購電相比不太經(jīng)濟，故這項技術未能推廣應用。但不排除或有對其不夠重視的因素.

四零的焦點

水泥工業(yè)過去曾經(jīng)是一個能耗較高的行業(yè)，現(xiàn)今在中國和日本水泥窯余熱發(fā)電技術應用較廣泛，噸熟料發(fā)電量已達到36 kWh/t.cl左右，大致可回收熟料生產(chǎn)電耗（55——60 kWh/t.cl）的40%，或者是水泥電耗（90——100 kWh/t.c）的三分之一。這樣，水泥的單位電耗在重化工產(chǎn)品中可能就是最低的了。

水泥廠廢水、廢渣、廢料的零排放目標是比較容易實現(xiàn)的，在歐美該目標于世紀之交之前已經(jīng)完成，中國現(xiàn)今也已基本達到了。

化石燃料的零消耗，不同國家之間的差別很大，德國和北歐諸國的替代燃料熱量替代率TSR最高，已近70%，日本、西歐、美國、加拿大和澳洲等位居第二，中國在本文所涉及的國家中屬于最差的，TSR僅6%——7 %。

一負的使命

為了改進提高混合材的綜合利用，許多發(fā)達國家在降低熟料系數(shù)，推廣應用32.5復合水泥(CEM II/C和CEM VI)等方面不斷地進行了深入的研發(fā)和創(chuàng)新。

水泥工業(yè)在廢棄物利用和全社會循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展方面日益發(fā)揮著重要的樞紐作用，在這方面，德國和日本處于領先地位，中國過去的表現(xiàn)也不遜色。但是近年來，因受取消PO和PC 32.5水泥的影響，其負面效果將會顯現(xiàn)。雖然這個取消意見已經(jīng)水泥標準專業(yè)同意上報，尚在國家最終待批之中，因為反對取消的意見始終堅持申訴，國家對此正在慎審，或許將會采取相應的措施，設法盡量減少其負面影響。

預期“四零一負“目標完成的時間表

作者預測德國和北歐諸國可能在2030年率先基本完成“四零一負“目標。歐洲水泥工業(yè)將在2040年完成。在充分貫徹改革開放政策的驅動下，中國水泥工業(yè)有望在2040到2050之間基本完成，從而整體上趕上德國的水平。

中國水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展歷程

如前所述，上世紀80——90年代之間，作者深入細微地觀察、分析、提煉、歸納了當時發(fā)生在歐美水泥行業(yè)中的各種新思維新技術的思維火花和實踐苗頭，提出了“四零一負”理念。這一理念的確脫離當時中國的實際情況很遠。那時中國的水泥年產(chǎn)量為6.2億噸，而且其中立窯水泥占80%以上，預分解窯(PC)水泥為12%，還是早期的產(chǎn)能300——700t/d的小型PC窯。

1990年前后，中國水泥工業(yè)與歐美日等發(fā)達國家之間的差距很大，國家管理部門和整個水泥行業(yè)對“四零一負”理念很不理解，也很不能接受。有的甚至認為這猶如天方夜譚。只有少數(shù)人認為這可能是一個長遠的發(fā)展方向，但因其提出的太早，太不現(xiàn)實，故將其先擱置一段時間也無妨。

的確，這些都是事實，完全正確。那時中國的工業(yè)化程度、綜合供應鏈和材料品種性能的水平，以及科技發(fā)展水平等各方面的基礎條件都很差，有待大幅提升。水泥工業(yè)的現(xiàn)代化正在艱難緩慢的推進之中，哪有精力和實力來顧及“四零一負”，事實上也沒有這樣的客觀需求，當然也就只能先把它擱置起來，以后再說了。所以在2000年前后的10來年之間，除了余熱發(fā)電和多用混合材方面，“四零一負”在中國幾乎是毫無進展，這也是正常的。然而, 國際上的情況恰與我國的相反, 在此期間德國率先將“四零一負”推進到了一個開始蓬勃發(fā)展的新階段。

中國歷來是一個電價較貴、煤價較便宜的國家，2000年電價為0.68元每度，5500大卡/公斤的煤價為240元每噸。因此水泥廠采用余熱發(fā)電，如果噸熟料發(fā)電量能夠達到20度就可以有所盈利。經(jīng)過30多年的不斷改進，現(xiàn)今余熱發(fā)電最好的已可達到40度每噸熟料。當然其電煤的價格比有所下降，但余熱發(fā)電仍是有利可圖的。

現(xiàn)今中國的電價是0.6元每度，煤價是420元每噸。PC窯熟料產(chǎn)量占全國總量近99%，80%的水泥窯采用了余熱發(fā)電，全國水泥行業(yè)余熱發(fā)電裝機總量達到7472MW。每年的發(fā)電量483億度，平均噸熟料余熱發(fā)電33度，扣除電站自用電8——10%以后，其凈發(fā)電量約為30度每噸熟料。再因余熱發(fā)電應用率打個八折，得到噸熟料電量為24度，相當于熟料電耗60度每噸的40%，這表明在中國余熱發(fā)電還有潛力可挖。我們預計在中國余熱發(fā)電到2030年可回收熟料電耗的60%（36 kWh/t.cl.以上），2040年可達到80%（50 kWh/t.cl.），如果再考慮到今后熟料單位電耗降低的因素, 以及ORC或Kalina循環(huán)技術得以成功廣泛應用的話，效益將會更好。

水泥窯協(xié)同處置市政污泥、危廢和城市生活垃圾等，在中國始于2005年，當時其預處理技術裝備還不太成熟，而且中央政府對水泥窯燒垃圾也沒有任何優(yōu)惠政策，不像垃圾發(fā)電廠那樣可以獲得不少補貼資助，致使水泥廠燒垃圾往往陷于虧本境地。

好在有一些具有遠見的大型水泥企業(yè)，例如海螺、華潤、金隅、華新等，即使虧損，仍然堅持進行生產(chǎn)規(guī)模的燒廢棄物，通過多年的不斷改進使得水泥窯燒廢棄物終于成為一項安全可靠實用的技術。

大量的生產(chǎn)實踐充分證明，水泥窯協(xié)同處置廢棄物對環(huán)境是安全的，不會影響其附近居民的生活，二噁英排放和熟料中重金屬的滲析都極低。垃圾的除臭和其滲透液的凈化等技術裝備問題均已妥善解決。整個協(xié)同處置在環(huán)境安全、技術可靠和生產(chǎn)穩(wěn)定等方面均屬上乘，對熟料和水泥的性能毫無不利影響，而且其對垃圾中熱能的利用率比垃圾發(fā)電廠的高一倍以上。直到2018年這些事實終于促使政府認可了水泥窯協(xié)同處置廢棄物的優(yōu)越功能，并逐漸出臺了若干扶持政策。

經(jīng)歷了10余年堅持不懈的努力和發(fā)展，現(xiàn)今中國協(xié)同處置廢棄物的水泥窯已達180臺，占窯總數(shù)的10%。每年消納廢棄物有：

生活垃圾2400萬噸，占全國總量約11.5%

市政污泥700萬噸，占全國總量約3.5%

危廢560萬噸，占全國總量約7.5%

所有上述廢棄物，用作水泥窯替代燃料，連同其他各種可燃廢棄物一起，合計相當于540萬噸標煤以上。

這些成功的實例幾乎全部來自海螺、華潤、金隅、華新等集團，是他們在過去多年忍受虧損的情況下堅持研發(fā)應用了水泥窯協(xié)同處置廢棄物的生產(chǎn)系統(tǒng)所換來的碩果。今后在大規(guī)模推廣應用這項技術的行動中，他們?nèi)詫l(fā)揮模范帶頭作用。

現(xiàn)今，水泥窯協(xié)同處置廢棄物的全套技術裝備均已十分成熟可靠，加之政府陸續(xù)有些扶持政策相繼出臺，引導了該項技術的廣泛推廣，水泥廠也可因此由虧損而轉為略有盈利。今后的目標是擴大利用各種可燃廢棄物的種類（廢油、廢溶劑等），特別是生物質的廢棄物。

目前，國家初步計劃的大致目標是，到2030年TSR達20%以上，2040年為50%以上，2050年達80%——100%，屆時將達到世界先進水平。

中國實施“四零一負“的先驅

2019年海螺集團采用余熱發(fā)電的水泥窯已達其總數(shù)90%，發(fā)電裝機容量1740MW，占全國水泥余熱發(fā)電裝機總量的23%，海螺有50%的水泥窯均采用了CKK氣化爐系統(tǒng)協(xié)同處置廢棄物技術（包括已投產(chǎn)和在建的）。

海螺2019年90多臺水泥窯平均的污染物排放，粉塵為9.12 mg/Nm³，SO₂為14.87mg/Nm³， NOx 為234.9 mg/Nm³。2017年一個年產(chǎn)99.9%工業(yè)級和99.99%食品級合計5萬噸二氧化碳的碳捕集項目已投產(chǎn)，另一個年產(chǎn)3000噸干冰的項目于2020年3月投產(chǎn)，這是中國水泥工業(yè)實踐CCS/U的先河。

到2022年海螺將協(xié)同處置廢棄物（主要是垃圾）達1062萬噸，危廢443萬噸。

自2015年華潤在中國首先選用丹麥史密斯熱盤爐Hotdisc協(xié)同處置垃圾成功投產(chǎn)以來，華潤至今已選用了熱盤爐15臺（含在建的），諸多后續(xù)的項目仍在繼續(xù)進行或準備之中。

走在正確的軌道上

中國水泥行業(yè)有一批水泥集團，例如海螺、華潤、金隅、華新等在推進“四零一負“可持續(xù)發(fā)展理念方面，一直發(fā)揮著示范帶頭作用。近年來全行業(yè)在國內(nèi)外產(chǎn)量、質量、效益和人員素質等各方面的全面提升更預示著中國水泥工業(yè)的前景光明可期。一些私營企業(yè)，例如紅獅、上峰、金圓、尖峰等集團在開展可持續(xù)發(fā)展工作方面也均獲良好的成效，形勢喜人。中國水泥工業(yè)已經(jīng)走上一條低碳綠色發(fā)展的大道，正在繼續(xù)奮進！

（原載英國《國際水泥評論》International Cement Review (ICR) 雜志2021年3月刊第19至21頁，本文少許幾處闡述英譯中時稍有增補。）

力爭在2030年前碳排放達峰、努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”的目標，為我國實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展指明方向。水泥行業(yè)作為碳排放大戶，在碳達峰、碳中和背景下面臨哪些的機遇和挑戰(zhàn)，又將如何去做？為此，2021年4月20-21日，中國水泥網(wǎng)將在杭州舉辦 以“同使命·謀創(chuàng)新·共發(fā)展”為主題的“2021中國水泥產(chǎn)業(yè)峰會暨T0P100頒獎典禮” ，誠邀業(yè)內(nèi)人士前來共同深度探討當前水泥及相關行業(yè)發(fā)展態(tài)勢。