内容简介
针对钢铁、水泥工业部门和交通运输部门的高碳排放特征，《终端用能低碳转型》基于多能融合“四主线、四平台”的技术体系，提出了钢铁及水泥工业低碳/ 零碳流程再造、交通与绿色可再生能源融合发展的技术路线。从多能融合的视角，系统分析了钢铁、水泥、交通行业的碳减排逻辑框架，结合国家重大战略需求和行业的政策规划、产业发展现状，展现了相关行业的低碳转型技术清单及技术发展路径，并对典型技术从技术内涵、发展方向与趋势和拟解决的关键技术问题等方面进行了归纳总结，同时给出了未来钢铁、水泥工业部门和交通运输部门低碳转型发展的对策建议。
本书可供钢铁、水泥、交通运输等行业的技术人员、管理人员以及政府机构相关人员参考，也适合对碳减排感兴趣的社会各界人士阅读。
目录
0 绪论 1
第一篇 钢铁工业篇
第1章 钢铁行业的定义及生产流程 6
1.1 钢铁行业的定义 6
1.2 钢铁行业的生产流程 8
第2章 世界钢铁行业的发展概况 12
2.1 世界钢铁行业的发展现状 12
2.1.1 世界钢铁行业的生产情况 12
2.1.2 世界钢铁行业的消费情况 19
2.1.3 世界钢铁行业的碳排放情况 20
2.2 世界钢铁行业的展望预测 22
2.2.1 世界钢铁行业的产量预测 22
2.2.2 世界钢铁行业的能耗预测 23
2.2.3 世界钢铁行业的碳排放预测 24
2.3 世界钢铁行业面临的挑战与问题 25
2.4 世界钢铁企业的低碳发展布局 27
第3章 中国钢铁行业的发展概况 33
3.1 中国钢铁行业的发展现状 33
3.1.1 中国钢铁行业的生产情况 33
3.1.2 中国钢铁行业的消费情况 37
3.1.3 中国钢铁行业的碳排放情况 39
3.2 中国钢铁行业的展望预测 40
3.2.1 中国钢铁行业的产量预测 40
3.2.2 中国钢铁行业的能耗预测 40
3.2.3 中国钢铁行业的碳排放预测 41
3.3 中国钢铁行业面临的挑战与问题 42
3.4 中国钢铁企业的低碳发展布局 43
3.4.1 中国宝武 45
3.4.2 鞍钢集团 46
3.4.3 河钢集团 48
第4章 钢铁行业碳减排系统框架和低碳技术 50
4.1 源头减碳 51
4.1.1 氢直接还原技术 51
4.1.2 氢等离子体熔融还原技术 55
4.1.3 碱性铁电解技术 56
4.1.4 熔融氧化物电解技术 58
4.2 过程节碳 60
4.2.1 氧气高炉技术 60
4.2.2 高炉富氢还原技术 62
4.2.3 熔融还原技术 64
4.2.4 废钢电炉炼钢技术 66
4.2.5 生物质燃料替代技术 68
4.2.6 厚料层烧结技术 69
4.2.7 捣固炼焦技术 70
4.2.8 干熄焦技术 72
4.2.9 煤调湿技术 73
4.2.10 高炉炉顶煤气循环利用技术 74
4.2.11 高炉煤气炉顶余压透平发电技术 76
4.2.12 转炉高废钢比技术 77
4.2.13 全燃高炉煤气锅炉发电技术 78
4.2.14 薄带连铸连轧技术 79
4.2.15 “一包到底”技术 80
4.3 末端用碳 82
4.3.1 碳捕集和封存技术 82
4.3.2 CO2 制备化工产品技术 83
4.3.3 生物固碳技术 84
4.3.4 钢化联产技术 86
4.3.5 钢渣矿化利用CO2 技术 87
4.4 辅助技术 89
4.4.1 CO2 捕集技术 89
4.4.2 水电解制氢技术 91
第5章 钢铁行业低碳技术发展路径 94
第6章 钢铁行业低碳发展的政策建议 97
第二篇 水泥工业篇
第7章 水泥工业概述 102
7.1 水泥的发明与工艺革新 102
7.2 水泥与人类社会发展 105
7.3 水泥的分类 108
7.4 水泥的主要成分 109
7.5 水泥原料资源的分布 111
7.6 水泥的生产工艺及流程 111
7.7 水泥生产主要设备 116
第8章 水泥行业的低碳发展 123
8.1 “双碳”目标下的水泥市场 123
8.1.1 水泥的生产 123
8.1.2 水泥的消费 131
8.1.3 水泥行业的产业链 133
8.2 水泥工业是重要的碳排放来源 135
8.3 水泥生产的能耗 136
8.4 水泥生产的碳排放 138
8.4.1 水泥的碳排放过程 139
8.4.2 水泥的碳排放强度 142
8.4.3 水泥的碳排放总量 143
8.5 国际水泥碳减排路径及目标 145
8.6 “双碳”目标下的我国水泥领域政策导向 148
8.7 中国水泥行业低碳转型的优势与挑战 150
第9章 水泥低碳技术的发展与应用 152
9.1 能效提升技术 152
9.1.1 能效提升技术分析概述 152
9.1.2 水泥窑余热发电技术 153
9.1.3 高效粉磨技术 154
9.1.4 高效冷却技术 156
9.1.5 智能生产与控制技术 157
9.1.6 矿化剂的使用 158
9.1.7 能效提升技术应用实例 158
9.2 替代原料技术 160
9.2.1 替代原料技术分析概述 160
9.2.2 电石渣原料替代 161
9.2.3 粉煤灰原料替代 162
9.2.4 钢渣原料替代 162
9.2.5 硅钙渣原料替代 163
9.2.6 石英污泥原料替代 163
9.2.7 替代原料技术应用实例 164
9.3 替代燃料技术 165
9.3.1 替代燃料技术分析概述 165
9.3.2 工业固废与生物质替代燃料 167
9.3.3 水泥窑协同处理城市固废技术 169
9.3.4 氢能替代燃料 171
9.3.5 电气化与太阳能烧制水泥 173
9.3.6 替代燃料技术应用实例 176
9.4 低碳水泥技术 179
9.4.1 低碳水泥技术分析概述 180
9.4.2 高贝利特水泥 181
9.4.3 硫铝
试读
我国工业部门和交通运输部门是重点的终端用能领域，同时也是碳排放的主要来源，因此，工业和交通部门的碳减排是我国实现“双碳”目标任务的重中之重，迫切需要从理论到技术的系统性变革。
针对钢铁、水泥工业部门和交通运输部门的高碳排放特征，本书基于多能融合“四主线、四平台”提出的技术体系，提出了钢铁、水泥工业部门的工业低碳/ 零碳流程再造、交通与可再生能源的融合发展的技术路线，从多能融合的视角，系统分析了钢铁、水泥、交通行业的碳减排逻辑框架，结合国家重大战略需求和行业的政策规划、产业发展现状，展现了相关行业的低碳转型技术清单及技术发展路径，并对典型技术从技术内涵、发展方向与趋势、拟解决的关键技术问题等方面进行了归纳总结，同时给出了未来钢铁、水泥工业部门和交通运输部门的低碳转型发展的对策建议。
本书可为相关技术人员、研究人员和管理人员系统性了解钢铁、水泥等工业部门和交通运输部门的低碳/ 零碳流程再造、多能融合发展、低碳转型技术等提供有益的参考，也可作为相关从业人员的工具书。
前言/序言
我国工业和交通运输是重点的终端用能部门，同时也是碳排放的主要来源领域，因此，工业和交通运输部门的碳减排是我国实现“双碳”目标任务中的重中之重，迫切需要从理论到技术的系统性变革。
多能融合是突破我国各能源种类之间壁垒，跨系统耦合优化，并构建新型能源体系的必然路径。基于多能融合“四主线、四平台”技术体系，针对工业部门和交通运输部门的高碳排放特征，重点推进如钢铁及水泥工业部门的工业低碳/零碳流程再造、交通运输部门与绿色可再生能源的融合发展，是实现工业和交通运输低碳发展的关键举措。通过深度电气化，利用非化石能源制取的绿电实现工业、交通运输部门的深度脱碳；对于难以电气化的工业流程，借助绿氢、合成气/甲醇、二氧化碳等平台，通过技术突破和行业间的协调、融合实现低碳/零碳流程再造，促进化石能源和二氧化碳的资源化利用；对于难以电气化的交通运输环节，通过利用绿氢、绿氨、绿色甲醇、生物燃料等新能源和清洁能源，形成对交通所用传统化石能源（汽油、柴油、航空煤油等）的替代，实现交通运输部门低碳/零碳的工艺革新。
我国是全球最大的钢铁生产国和消费国。2022年我国粗钢产量为10.18亿吨，占世界粗钢产量的54%。钢铁行业二氧化碳排放量约占全国二氧化碳总排放量的15%，是我国高碳排放量的工业部门之一。在我国钢铁产能过剩、钢铁产量饱和的大背景下，国家针对钢铁行业出台了一系列“双碳”政策，严格限制新增钢铁粗钢产能，然而目前钢铁冶炼工艺中，焦煤、焦炭仍是主要使用的燃料和还原剂，造成生产过程中不可避免地产生二氧化碳，所以实现钢铁行业的低碳发展必须依靠技术创新进行驱动。本书针对钢铁行业低碳发展的现状、面临的挑战、可采用的低碳技术以及政策等方面进行了阐释，重点从源头减碳、过程节碳和末端用碳等层面梳理了钢铁行业碳减排系统框架和低碳技术，并对钢铁行业的低碳技术进行分析评估，提出了钢铁行业低碳技术发展的路线图，分别指出了钢铁行业在近期、中期、中远期、远期需要采用的技术路径以及发展策略建议，以期实现钢铁行业的“双碳”目标。
我国的水泥生产量同样稳居全球第一位。2022年我国水泥行业碳排放总量约12.5亿吨，约占全国总碳排放量的13%，仅次于电力与钢铁行业，是我国实现“双碳”目标的关键行业之一。水泥行业是典型的难减排行业，水泥生产中碳酸盐分解产生的碳排放占水泥全部碳排放的56%，目前从工艺技术上难以实现原料的大规模替代；同时国内水泥生产仍以煤炭为主体燃料，燃料产生的碳排放同样巨大。如何从技术发展上实现能耗与碳排放“双控”并探索出一条符合中国特色的水泥绿色低碳发展路径，是国内水泥行业创新的聚焦点。本书针对水泥工业的生产及碳排放现状、低碳生产流程与工艺等方面进行了阐释，从能效提升技术、替代原料技术、替代燃料技术、低碳水泥技术、碳捕集与利用技术五个方面详细介绍了目前在研与应用的水泥低碳减排技术，聚焦各项水泥碳减排技术的减碳潜力，为未来水泥行业做到能效双控提供发展借鉴的思路。
交通运输是我国国民经济中的基础性、先导性、战略性产业和重要的服务性行业，同时也是应对气候变化、推动低碳发展的重要领域。2020年，交通运输部门的二氧化碳排放约占我国二氧化碳排放总量的10%。伴随我国社会经济的高速增长，交通运输行业将处于高速发展阶段，未来交通的能耗及碳排放仍有较大的增长空间，预计交通运输行业的碳达峰时间将晚于工业和建筑等部门。因此，为推动交通运输部门碳排放尽早达峰和深度减排，我国需要采取更加积极的减排措施。本书以国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》中对推动交通领域运输工具装备低碳转型、构建绿色高效交通运输体系、加快绿色交通基础设施建设的论述为研究宗旨，针对国内外的交通领域低碳发展现状、碳排放情况、交通运输低碳技术和发展路径、低碳化技术专利布局等方面进行了详细阐释；针对交通运输领域不同运输模式的低碳发展，梳理了公路、铁路、水运、航空领域中重点及前沿的低碳技术，阐述了相关技术的内涵、发展趋势以及需要解决的重点问题，并给出了交通运输领域实现低碳发展的针对性、差异化技术路径，对未来交通运输部门的低碳可持续发展提出对策和建议。
本书涵盖了工业部门（钢铁、水泥行业）和交通运输部门的产业、技术、政策等方面的内容，由于作者水平有限，文中不妥及疏漏之处在所难免，敬请读者指正。
编者
2024年10月
