編者按：近年來(lái)，隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)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(jí)，如今正在一步一步蛻變成符合新時(shí)代綠色高質(zhì)量發(fā)展要求的現(xiàn)代工業(yè)。關(guān)于中國(guó)水泥工業(yè)綠色發(fā)展的途徑，中國(guó)水泥網(wǎng)高級(jí)顧問(wèn)高長(zhǎng)明于25年前提出了“四零一負(fù)”。如今，中國(guó)水泥行業(yè)已有一批水泥企業(yè)不遺余力地探索著、推動(dòng)著水泥工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，中國(guó)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(guó)）公司高級(jí)顧問(wèn)高長(zhǎng)明提出“四零一負(fù)”可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略理念至今已有25年了，在其實(shí)踐過(guò)程中，隨著科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步不斷的發(fā)展，中國(guó)水泥工業(yè)正沿著綠色發(fā)展的途徑實(shí)現(xiàn)了巨大的進(jìn)步。

在1997年第一期的中國(guó)《水泥技術(shù)》（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(fù)”的理念，其內(nèi)容為：

四零

1.在水泥生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的零污染

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

3.自身消納水泥廠的全部廢料，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)對(duì)廢水、廢渣、廢料的零排放

4.水泥窯100%采用替代燃料，實(shí)現(xiàn)熟料生產(chǎn)對(duì)天然化石燃料的零消耗

一負(fù)

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(huì)廢棄物的負(fù)增長(zhǎng)做出一定的貢獻(xiàn)

工業(yè)實(shí)踐的反應(yīng)

這一理念剛提出時(shí)，在中國(guó)毫無(wú)任何公開的反應(yīng)，但私下里的批評(píng)和質(zhì)疑卻不少。另一方面，可能是出于鼓勵(lì)，有少數(shù)幾位水泥界的老前輩老專家當(dāng)時(shí)曾表示，這可能是一個(gè)發(fā)展方向，但對(duì)中國(guó)水泥工業(yè)的現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō)，實(shí)在是相去甚遠(yuǎn)，為時(shí)過(guò)早。

上世紀(jì)90年代后期，即使是對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家，例如歐洲或美國(guó)來(lái)說(shuō)，“四零一負(fù)”的新事物剛剛初現(xiàn)苗頭，同樣也并未引起國(guó)際水泥界的注意，中國(guó)水泥工業(yè)對(duì)此理念的感覺(jué)更是微乎其微，因而它的上述反應(yīng)是完全可以理解的。

進(jìn)入新世紀(jì)

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(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析研究他們?cè)凇八牧阋回?fù)”方面的進(jìn)展情況。隨著科技的發(fā)展，以及這一理念的逐步實(shí)踐運(yùn)用，全球各國(guó)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(jìn)展開始時(shí)比較遲緩，但在堅(jiān)持不懈的努力之下，逐漸積累了足夠的起動(dòng)力，終于在新世紀(jì)初期，德國(guó)水泥工業(yè)率先萌發(fā)“四零一負(fù)”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(jìn)步獲得顯著的發(fā)展。上世紀(jì)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(guó)水泥工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染益發(fā)嚴(yán)峻。

現(xiàn)今，發(fā)達(dá)國(guó)家以及中國(guó)的水泥工業(yè)對(duì)環(huán)境日趨友好，中國(guó)現(xiàn)今正在推行的超低排放行動(dòng)，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(dá)到水泥工業(yè)對(duì)環(huán)境零污染的目標(biāo)。

已獲得的成效

實(shí)際上，從上世紀(jì)90年代開始，首先在德國(guó)和美國(guó)，人們已經(jīng)自覺(jué)或不自覺(jué)的陸續(xù)展現(xiàn)了許多與“四零一負(fù)”理念相關(guān)的思維火花和實(shí)踐苗頭。經(jīng)歷了30年堅(jiān)持不懈的擴(kuò)展，以及生產(chǎn)實(shí)踐的不斷推廣應(yīng)用和科技創(chuàng)新的努力。時(shí)至今日，許多國(guó)家已經(jīng)不同程度的有所收獲，贏得了實(shí)施“四零一負(fù)”的大部分碩果，總體目標(biāo)的完成度已超過(guò)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(gòu)電相比不太經(jīng)濟(jì)，故這項(xiàng)技術(shù)未能推廣應(yīng)用。但不排除或有對(duì)其不夠重視的因素.

四零的焦點(diǎn)

水泥工業(yè)過(guò)去曾經(jīng)是一個(gè)能耗較高的行業(yè)，現(xiàn)今在中國(guó)和日本水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用較廣泛，噸熟料發(fā)電量已達(dá)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(biāo)是比較容易實(shí)現(xiàn)的，在歐美該目標(biāo)于世紀(jì)之交之前已經(jīng)完成，中國(guó)現(xiàn)今也已基本達(dá)到了。

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

一負(fù)的使命

為了改進(jìn)提高混合材的綜合利用，許多發(fā)達(dá)國(guó)家在降低熟料系數(shù)，推廣應(yīng)用32.5復(fù)合水泥(CEM II/C和CEM VI)等方面不斷地進(jìn)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(huì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)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(guó)和日本處于領(lǐng)先地位，中國(guó)過(guò)去的表現(xiàn)也不遜色。但是近年來(lái)，因受取消PO和PC 32.5水泥的影響，其負(fù)面效果將會(huì)顯現(xiàn)。雖然這個(gè)取消意見(jiàn)已經(jīng)水泥標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)同意上報(bào)，尚在國(guó)家最終待批之中，因?yàn)榉磳?duì)取消的意見(jiàn)始終堅(jiān)持申訴，國(guó)家對(duì)此正在慎審，或許將會(huì)采取相應(yīng)的措施，設(shè)法盡量減少其負(fù)面影響。

預(yù)期“四零一負(fù)“目標(biāo)完成的時(shí)間表

作者預(yù)測(cè)德國(guó)和北歐諸國(guó)可能在2030年率先基本完成“四零一負(fù)“目標(biāo)。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(qū)動(dòng)下，中國(guó)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(guó)的水平。

中國(guó)水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展歷程

如前所述，上世紀(jì)80——90年代之間，作者深入細(xì)微地觀察、分析、提煉、歸納了當(dāng)時(shí)發(fā)生在歐美水泥行業(yè)中的各種新思維新技術(shù)的思維火花和實(shí)踐苗頭，提出了“四零一負(fù)”理念。這一理念的確脫離當(dāng)時(shí)中國(guó)的實(shí)際情況很遠(yuǎn)。那時(shí)中國(guó)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(yù)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(guó)水泥工業(yè)與歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距很大，國(guó)家管理部門和整個(gè)水泥行業(yè)對(duì)“四零一負(fù)”理念很不理解，也很不能接受。有的甚至認(rèn)為這猶如天方夜譚。只有少數(shù)人認(rèn)為這可能是一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展方向，但因其提出的太早，太不現(xiàn)實(shí)，故將其先擱置一段時(shí)間也無(wú)妨。

的確，這些都是事實(shí)，完全正確。那時(shí)中國(guó)的工業(yè)化程度、綜合供應(yīng)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(chǔ)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(jìn)之中，哪有精力和實(shí)力來(lái)顧及“四零一負(fù)”，事實(shí)上也沒(méi)有這樣的客觀需求，當(dāng)然也就只能先把它擱置起來(lái)，以后再說(shuō)了。所以在2000年前后的10來(lái)年之間，除了余熱發(fā)電和多用混合材方面，“四零一負(fù)”在中國(guó)幾乎是毫無(wú)進(jìn)展，這也是正常的。然而, 國(guó)際上的情況恰與我國(guó)的相反, 在此期間德國(guó)率先將“四零一負(fù)”推進(jìn)到了一個(gè)開始蓬勃發(fā)展的新階段。

中國(guó)歷來(lái)是一個(gè)電價(jià)較貴、煤價(jià)較便宜的國(guó)家，2000年電價(jià)為0.68元每度，5500大卡/公斤的煤價(jià)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(dá)到20度就可以有所盈利。經(jīng)過(guò)30多年的不斷改進(jìn)，現(xiàn)今余熱發(fā)電最好的已可達(dá)到40度每噸熟料。當(dāng)然其電煤的價(jià)格比有所下降，但余熱發(fā)電仍是有利可圖的。

現(xiàn)今中國(guó)的電價(jià)是0.6元每度，煤價(jià)是420元每噸。PC窯熟料產(chǎn)量占全國(guó)總量近99%，80%的水泥窯采用了余熱發(fā)電，全國(guó)水泥行業(yè)余熱發(fā)電裝機(jī)總量達(dá)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(yīng)用率打個(gè)八折，得到噸熟料電量為24度，相當(dāng)于熟料電耗60度每噸的40%，這表明在中國(guó)余熱發(fā)電還有潛力可挖。我們預(yù)計(jì)在中國(guó)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(dá)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(shù)得以成功廣泛應(yīng)用的話，效益將會(huì)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(guó)始于2005年，當(dāng)時(shí)其預(yù)處理技術(shù)裝備還不太成熟，而且中央政府對(duì)水泥窯燒垃圾也沒(méi)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(bǔ)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(yuǎn)見(jiàn)的大型水泥企業(yè)，例如海螺、華潤(rùn)、金隅、華新等，即使虧損，仍然堅(jiān)持進(jìn)行生產(chǎn)規(guī)模的燒廢棄物，通過(guò)多年的不斷改進(jìn)使得水泥窯燒廢棄物終于成為一項(xiàng)安全可靠實(shí)用的技術(shù)。

大量的生產(chǎn)實(shí)踐充分證明，水泥窯協(xié)同處置廢棄物對(duì)環(huán)境是安全的，不會(huì)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(shù)裝備問(wèn)題均已妥善解決。整個(gè)協(xié)同處置在環(huán)境安全、技術(shù)可靠和生產(chǎn)穩(wěn)定等方面均屬上乘，對(duì)熟料和水泥的性能毫無(wú)不利影響，而且其對(duì)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(shí)終于促使政府認(rèn)可了水泥窯協(xié)同處置廢棄物的優(yōu)越功能，并逐漸出臺(tái)了若干扶持政策。

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

生活垃圾2400萬(wàn)噸，占全國(guó)總量約11.5%

市政污泥700萬(wàn)噸，占全國(guó)總量約3.5%

危廢560萬(wàn)噸，占全國(guó)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(jì)相當(dāng)于540萬(wàn)噸標(biāo)煤以上。

這些成功的實(shí)例幾乎全部來(lái)自海螺、華潤(rùn)、金隅、華新等集團(tuán)，是他們?cè)谶^(guò)去多年忍受虧損的情況下堅(jiān)持研發(fā)應(yīng)用了水泥窯協(xié)同處置廢棄物的生產(chǎn)系統(tǒng)所換來(lái)的碩果。今后在大規(guī)模推廣應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的行動(dòng)中，他們?nèi)詫?huì)發(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(shù)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(tái)，引導(dǎo)了該項(xiàng)技術(shù)的廣泛推廣，水泥廠也可因此由虧損而轉(zhuǎn)為略有盈利。今后的目標(biāo)是擴(kuò)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(zhì)的廢棄物。

目前，國(guó)家初步計(jì)劃的大致目標(biāo)是，到2030年TSR達(dá)20%以上，2040年為50%以上，2050年達(dá)80%——100%，屆時(shí)將達(dá)到世界先進(jìn)水平。

中國(guó)實(shí)施“四零一負(fù)“的先驅(qū)

2019年海螺集團(tuán)采用余熱發(fā)電的水泥窯已達(dá)其總數(shù)90%，發(fā)電裝機(jī)容量1740MW，占全國(guó)水泥余熱發(fā)電裝機(jī)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(shù)（包括已投產(chǎn)和在建的）。

海螺2019年90多臺(tái)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(gè)年產(chǎn)99.9%工業(yè)級(jí)和99.99%食品級(jí)合計(jì)5萬(wàn)噸二氧化碳的碳捕集項(xiàng)目已投產(chǎn)，另一個(gè)年產(chǎn)3000噸干冰的項(xiàng)目于2020年3月投產(chǎn)，這是中國(guó)水泥工業(yè)實(shí)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(dá)1062萬(wàn)噸，危廢443萬(wàn)噸。

自2015年華潤(rùn)在中國(guó)首先選用丹麥?zhǔn)访芩篃岜P爐Hotdisc協(xié)同處置垃圾成功投產(chǎn)以來(lái)，華潤(rùn)至今已選用了熱盤爐15臺(tái)（含在建的），諸多后續(xù)的項(xiàng)目仍在繼續(xù)進(jìn)行或準(zhǔn)備之中。

走在正確的軌道上

中國(guó)水泥行業(yè)有一批水泥集團(tuán)，例如海螺、華潤(rùn)、金隅、華新等在推進(jìn)“四零一負(fù)“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(lái)全行業(yè)在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)量、質(zhì)量、效益和人員素質(zhì)等各方面的全面提升更預(yù)示著中國(guó)水泥工業(yè)的前景光明可期。一些私營(yíng)企業(yè)，例如紅獅、上峰、金圓、尖峰等集團(tuán)在開展可持續(xù)發(fā)展工作方面也均獲良好的成效，形勢(shì)喜人。中國(guó)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(jìn)！

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

力爭(zhēng)在2030年前碳排放達(dá)峰、努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的目標(biāo)，為我國(guó)實(shí)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(dá)峰、碳中和背景下面臨哪些的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，又將如何去做？為此，2021年4月20-21日，中國(guó)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(guó)水泥產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨T0P100頒獎(jiǎng)典禮” ，誠(chéng)邀業(yè)內(nèi)人士前來(lái)共同深度探討當(dāng)前水泥及相關(guān)行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)。