中国水泥协会
水泥行业煤炭消费总量控制方案及
政策研究
执行摘要
中国煤控项目 2015/02
1
我国工业能源消耗仍然以煤炭为主，建材工业煤炭消耗占工业部门
煤炭消耗总量的 ％，水泥工业煤炭消耗占建材工业的 %，本
着抓大带小的原则，抓好水泥煤炭总量控制相当抓住了建材煤炭总量
控制，为落实国务院发布的《能源发展战略行动计划（2014-2020）》，
在水泥行业贯彻实施“节约优先战略”和“绿色低碳战略”编写了本报
告，以下摘要报告主要内容。
一. 建材工业发展现状及趋势
2012 年我国规模以上建材工业企业完成主营业务收入 万亿
元，同比增长 %，实现利润 2608 亿元，同比下降 %。2012 年
末规模以上建材工业企业数量 万家，工业总产值 万亿元，同
比增长 %。完成增加值按可比价格计算比上年增长 %。
2012 年建材工业能源消耗总量 亿吨标准煤；消耗煤炭 亿
吨，消耗电力 2700 亿千瓦时。建材能耗占全国能源消费总量 8％，
占工业部门能耗总量 ％；煤炭消耗占全国煤炭消费总量 7％，占
工业部门煤炭消耗总量 ％。
建材工业主要污染物排放主要是废气。根据环保部数据按行业加
工整理，2012 年建材工业废气排放量 亿立方米（标态）,二氧化
硫排放 万吨，氮氧化物排放 万吨，烟（粉）尘排放
万吨。
2
图 1 2012 年建材工业能耗总量产业构成 图 2 2012 年建材工业煤炭消耗产业构成
二. 水泥工业发展现状及趋势
1. 水泥工业基本现状
2013 年全国水泥产量 亿吨，生产能力 亿吨；熟料产量
亿吨，生产能力 亿吨。运营生产的新型干法生产线 1586 条，新
型干法熟料生产能力 亿吨。
生产企业约 3500 家，从业人员 90 多万人。新型干法熟料生产能力
占全国熟料生产能力的 %，水泥行业已经完成了工艺结构调整的
目标。
3
图 3 2000 年以来预分解窑规模比重
图 4 2012 年全国分省新型干法水泥熟料产量及分布
图 4 可以看出，2012 年新型干法熟料产能只有安徽省超过亿吨，
达到 11115 万吨；其次是山东、四川、河南分别为 8710、7730、7171
万吨；除上海、天津、北京产能较小外，西藏、青海产能小于 1000
万吨，为 211、845 万吨；其余大部分省份均在 5000 万吨上下。
2012 年规模以上水泥制造业能耗总量 亿吨标准煤；煤炭消
耗 亿吨 ；电力消耗 1680 亿千瓦时；煤、电消耗占水泥能耗总
量 ％。
2012 年水泥制造业 SO2 排放 109 万吨，占工业排放 ％；NOx
排放 198 万吨，占工业排放 ％；烟（粉）尘排放 万吨，占
工业排放 ％。2012 年水泥生产综合利用工业固体废物量 亿吨，
4
占工业利用量 ％。
图 5 我国分省水泥生产燃煤二氧化碳排放示意图
2. 与世界先进水平的差距
（1） 水泥总体品质不高。 等级水泥比例大，混合材掺入量
多，熟料系数低，我国实物水泥 吨才相当于国际平均品质水泥
的 1 吨，但随着 GB175-2007 修订案的出台和 复合硅酸盐水泥产
品的取消，这一情况会有较大改进。
（2） 大型水泥公司向社会公众提交的年度社会责任报告、环境
报告和能源消耗报告只有少数。至今只有中国建材、中国中材、华润
水泥、华新水泥等几家提交了年度社会责任报告。
5
（3） 对污染物排放的控制种类不够齐全，行业标准有待提高和
健全。企业整体管理水平、自动化和智能化管理水平尚须提升到一个
新的台阶。
（4） 产业集中度有待进一步提高；
（5） 水泥窑协同处置可燃废物提高燃料替代率差距较大。节能
减排和绿色发展已成为我国基本国策，政策法规、标准规范不断进步
对水泥工业能效、排放、环保、质量水平的提高都是有力驱动。
三、水泥熟料消费需求预测
水泥生产工艺过程可概括为“三磨一烧”，即原料、燃料（煤炭）、
水泥粉磨和水泥熟料煅烧。水泥生产直接煤炭消耗环节是熟料烧成，
另外有少量（可忽略不计）的原料烘干用煤。可以说水泥生产煤炭消
耗即是熟料生产煤炭消耗，煤炭消耗预测即是熟料需求预测。
1. 预测条件界定
（1）我国近年来熟料占水泥的比例大幅度下降，单纯以水泥消
费量研究预测水泥峰值，不能正确体现水泥消费的内涵。
（2）为了与选取的国外样本国家的水泥消费更有可比性，消除
熟料系数波动对水泥消费预测结果的影响，本课题对我国水泥消费量
采用水泥熟料消费量做为分析指标进行研究。
（3）以熟料量预测为基础，适应当前技术标准和产品标准，以
2013 年熟料占水泥的比值为基础，结合水泥产品发展趋势，按不同
比值，折算出不同时期水泥消费量。
6
2. 预测数据采集及分析
预测研究中对影响水泥熟料需求的主要因素进行了深入分析，共
采集了 14000 多条与课题直接相关的各类数据，结合我国经济建设和
水泥消费特点，选泽具有代表性样本国家和地区：英国、法国、美国、
日本、韩国、台湾、加拿大、西德、西班牙、意大利、澳大利亚。2013
年这些国家人口约占世界的 13%，经济总量占世界的 47%，建立了
关于各主要国家和地区水泥消费及相关经济社会发展完整数据链系
统。
课题预测采用多因素综合分析法，分析内容包括：
（1）历年水泥消费量包括：水泥消费总量、人均水泥消费量、
人均累计水泥消费量
（2）人均累计水泥消费量时间序列拟合曲线
（3）人均累计水泥消费量（GDP 增长与水泥消费量回归关系）
（4）城市化率与人均水泥消费量的关系
（5）GDP 与水泥消费量的关系
（6）GDP 增长与水泥消费量变化的弹性系数
（7）三产比例与人均水泥消费量的关系
（8）钢铁消费量与水泥消费量的关系
（9）固定资本形成总额及形成率与水泥消费量的关系
（10）建筑竣工面积与水泥年消费量的关系
2. 预测方法及结果
7
预测采用多因素综合分析法，建立相应预测模型，获得多角度预测结
果。结合 AHP 法（层次分析法）、德尔菲法等对结果进行综合分析和
调整。
基于近年来我国水泥混合材掺加比例逐年提高，单纯以水泥实物量
无法正确反映水泥煤炭消费实际情况，因而采用预测水泥熟料消费需
求量进行测算煤炭消费需求量和消费趋势。
预测结果为：水泥熟料消费量在 2017 年前后进入消费平台区，熟
料消费峰值 2019 年前后出现，峰值量 亿吨左右。根据对样本国
家数据序列的判断，峰值后 10 年人均水泥需求水平为峰值时的 65%
左右。我国水泥消费是在经济持续增长、结构不断调整的基础上达到
峰值，消费峰值出现后水泥需求特点与日本具有更多相似情况，峰值
出现后，水泥需求将在平台区上波动后逐渐回落。2050 年中国已经
全面进入后工业化时代，虽然水泥消费总量还会出现小的波动，但总
体比较平稳，需求量应维持在峰值的 40-45%左右。
表 1 我国水泥熟料消费量预测
年 份 2015 2020 2030 2050
水泥熟料需求量（亿吨）
水泥消费量
（亿吨）
熟料率为 时
熟料率为 时
熟料率为 时*
注：*2013 年我国水泥熟料率 ，随着《通用硅酸盐水泥》标准的修订和 复合水
泥的取消，预计 2020 年以后，水泥熟料率达到 的可能性较大。
8
图 6 水泥熟料消费峰值及消费高峰平台图
四、煤炭总量控制目标及措施
1. 基准情景下煤炭消费量
2010 年水泥熟料生产煤炭消耗量折标准煤 亿吨。以当前基
准情景下的水泥熟料能耗水平和熟料需求进行测算，预测 2015 年、
2020 年、2030 年和 2050 年的水泥行业煤炭消耗量分别为：17600、
19000、12300、8200 万吨标煤。当前能源消耗情景下，水泥行业煤
炭消费峰值于 2019 年出现，煤炭消费量为 19000 万吨左右；
表 2 基准情景下水泥熟料生产煤炭消费量及趋势
年 份 2010 2015 2020 2030 2050
2010 年能耗水平下煤炭消耗量（万 tce） 14200 17600 19000 12300 8200
2. 节能情景下煤炭需求预测
（1）节能途径路线图
9
通过实施水泥产业结构调整，进一步淘汰落后产能；采用高效节
能煅烧技术、水泥窑协同处置可燃性废弃物技术、工业废渣替代原料
技术、高效隔热保温材料及砌筑技术、水泥窑炉富氧燃烧技术等一系
列节能技术；进一步加强水泥能效管理，加强两化融合等措施；水泥
生产单位能耗将进一步降低，熟料烧成热耗预计在 2020 年达到世界
领先水平。
图 7 煤炭消费总量控制技术路线图
（2） 节能情景下煤炭消费量
以 2010 年为基准年，采取节煤措施后,单位熟料煤耗呈大幅度下
10
降趋势，到 2020 年单位熟料平均煤耗将由 2010 年的 标煤/
吨熟料下降为 标煤/吨熟料。测算结果表明，技术措施节煤始
终是节煤工作的核心，淘汰落后节煤的贡献率 2020 年后呈下降趋势；
采取一系列节能措施后，煤炭消费峰值较水泥消费峰值提前 2 年，将
在 2017 年达到，峰值量为 17000 万吨标煤。通过对各种措施的节煤
量的定量分析，测算出 2015、2020、2030、2050 年煤炭消费总量。
图 8 采取节能措施后单位熟料能耗水平趋势
表 3 节能情景下煤炭消费预测
采取节能措施后，水泥煤炭消费轨迹低于现有能耗水平下的水泥煤
年份 2015 2020 2030 2050
2010 年能耗水平下煤炭消耗量（万 tce） 17600 19000 12300 8200
节能情景下煤炭消耗量（万 tce） 16505 16635 9780 6220
节能与基准情景相比产生的节煤量（万 tce） 1095 2365 2520 1980
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炭消费轨迹，二者之间的高度差即为采取节能措施所产生的节煤量。
煤炭消费量随着水泥消费量的变化也将出现消费峰值。
图 9 水泥行业煤炭消费趋势
（3） 控制情景下煤炭消费量
根据课题总体要求，提出了 2015、2020、2030、2050 年煤炭消
费总量控制目标分别为：16700、 16500、9700、6000 万吨标准煤。
表 4 煤炭消费总量控制目标及新增节煤量
年份 2010 2015 2020 2030 2050
2010 年能耗水平下煤炭消耗量（万 tce） 14200 17600 19000 12300 8200
采取节能措施后煤炭消耗量（万 tce） 14200 16505 16635 9780 6220
预测节煤量（万 tce） 0 1095 2365 2520 1980
煤炭消费总量控制目标 （万 tce） 14200 16700 16500 9700 6000
按煤炭消费总量控制目标要求需新增节煤量（万 tce） 0 -195 135 80 220
从上表可以看出，2015 年水泥行业在采取相应的节能措施后煤
炭消耗总量可以满足课题提出的总量控制目标。其他年份与煤炭消费
总量控制目标也相差不大，采取以下措施就可以实现控煤目标。
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（1）进一步改善产业结构，完成对落后工艺产能淘汰后，要继续
对日产 2000 吨以下的新型干法窑予以淘汰。每等量替换 1 亿吨相对
落后产能，将新增节煤量 200—400 万 tce。
（2）发挥市场机制作用，实施企业兼并重组，提高产业集中度；
（3）组织错峰生产，合理降低产能发挥；
（4）加强能源审计，有效提升企业的能效水平，降低生产线能耗。
（5）强化能效管理系统，实现两化融合。通过信息化、智能化技术
应用，开展企业生产线的能源检测、统计、分析，实时掌握能耗水平，
通过操作软件实现对生产线能源消耗的优化和管理。
五、实现控煤目标产生的连锁效应
1. 节煤潜力大
节煤措施主要通过结构调整淘汰落后、用节煤技术和装备实施技术
改造、加强节能管理等措施实现节煤。各种措施节煤通过定量分析，
得出节煤预测量。
表 5 水泥工业节煤潜力汇总表
年份 2015 2020 2030 2050
淘汰落后节煤（万吨） 400 750 500 300
主要技术节煤（万吨） 575 1315 1720 1480
管理及其他措施节煤（万吨） 120 300 300 200
节煤总量（万吨） 1095 2365 2520 1980
结构调整淘汰落后贡献率 % % % %
主要技术措施贡献率 % % % %
管理及其他措施贡献率 % % % %
13
% %
% %
%
%
% %
% % % %
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
2015年 2020年 2030年 2050年
管理及其他措施
主要技术措施
结构调整淘汰落后
图 10 从基准情景到节能情景各种节煤措施贡献率预测（%）
实例 1. 水泥窑协同处置垃圾
对垃圾进行预处理后，利用各种垃圾焚烧炉（包括气化炉）焚
烧产生的热量送入分解炉内燃烧，可替代部分燃料。根据水泥窑高温、
碱性物料多等生产特点，吸收在焚烧垃圾过程产生的二噁英等有害物
质，经水泥窑处理后大量减少二噁英等有害物质产生。同时焚烧灰渣
作为原料配料通过煅烧进入水泥熟料，或者作为混合材料掺入到水泥
产品中。以海螺铜陵已投产的 5000t/d 水泥熟料生产线为例，可实现
日处理量 300-600 吨垃圾计算，年可实现节标煤约 万吨。
表 6 水泥窑协同处置可燃性废弃物节煤潜力分析汇总表
年份
协同处置生活垃
圾节煤量
（标煤万吨）
协同处置污泥节
煤量
（标煤万吨）
协同处置工业危险废弃物
及其他燃料替代节煤量
（标煤万吨）
合计
（标煤万吨）
2010 10 5 1 16
2015 30 20 5 55
2020 150 100 20 270
14
2030 300 200 50 550
2050 360 300 100 760
图 11 燃料替代分析图
图 12 燃料替代占总节煤量的比例预测
实例 2. 工业废渣替代原料
工业废渣（粉煤灰、煤矸石、钢铁渣、硫酸渣、电石渣等等）作为
水泥生产原料（生料配料及水泥混合材）得到综合利用，是当前废
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渣利用量最大、最为彻底、技术最为成熟的途径和方法。国家出台的
鼓励综合利用工业废渣有关政策和财税奖励政策，促进了水泥工业综
合利用工业废渣的积极性，不但减少了自然资源的使用，而且减少了
水泥熟料的使用量，降低水泥生产过程中燃料和电力消耗。
表 7 工业废渣利用替代技术节煤潜力分析表
年度 预测熟料产量
（万吨/年）
工业废渣利用替代熟料量
(万吨/年)
节煤量
（标煤万吨/年）
2010 115000 2300 260
2015 151000 3020 330
2020 159000 4120 450
2030 103000 3390 360
2050 68000 2600 270
图 13 原料替代量分析图
16
图 14 原料替代节煤量占总节煤量比例预测
2. 实现主要污染物和二氧化碳减排
水泥工业污染物的减排主要是通过环保技术的进步、节能减
排、加强环保管理工作的提升来实现的，其中降低煤耗、实现煤炭总
量控制目标对污染物减排具有重要贡献。通过以上节能技术的实施，
可以有效降低各类污染物和二氧化碳的排放。
在以 2012 年为排放总量和单位排放强度为基准对各预测年进行主
要污染物排放测算时，各污染物将会有大幅度下降。
表 8 按各年熟料预测量测算采取节煤措施后 CO2减排情况 单位：万吨
年份 2015 2020 2030 2050
CO2 减排量 1550 4850 5250 3850
注：CO2 减排量=基准情景下 CO2排放量—控制情景下 CO2排放量。
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CO2减排量
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
6000
2015年 2020年 2030年 2050年
图 15 按各预测年测算采取节煤措施后煅烧熟料减排 CO2 情况
表 9 按各年熟料预测量测算污染物减排量 单位：万吨
年份 SO2 NOx 烟粉尘
基准情
景下排
放总量
控制情
景下排
放量
减排
量
基准情
景下排
放总量
控制情
景下排
放量
减排
量
基准情
景下排
放总量
控制情
景下排
放量
减排
量
2012
2015
2020
2030
2050
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图 16 各年度基准情景下和控制情景下污染物排放预测
3. 节能技术创造就业机会
水泥工业技术发展过程中，总体趋势是生产人员减少和生产效率的
提高。在主要技术节能措施中，高效节能煅烧技术、工业废渣替代原
料技术、高效隔热保温材料及砌筑技术、水泥窑炉富氧燃烧技术的实
施对工作岗位的变动基本不产生影响。
工业废渣替代原料技术，重点是电石渣替代石灰质原料的技术，虽
然增加了原料处理等工序，但由于减少了石灰石原料的开采、破碎等
工艺，对就业机会也基本不产生影响。
水泥窑协同处置可燃性废弃物技术中，由于单纯性增加了相应工艺
系统，所以在生产体系中需要增加相应的人员配置。此外，水泥窑协
同处置，还将带动可燃性废弃物的搜集、处理、输送等相关行业的就
业。总人数应为直接从业人数的 2 倍。以 2010 年为基数，按每条生
产线新增 30 人计。
节电技术中，只有余热发电技术需要新增相应的工艺体系和人员配
19
备。
主要节能技术措施中，除水泥窑协同处置废弃物和余热发电需要新
增工作岗位外，其他技术的实施工作人员基本不变。
表 10 以 2010 年为基数测算新增就业机会分析
新增就业机会项目 2015 2020 2030 2050
水泥窑协同处置可燃废弃物
直接就业 600 3000 6000 8100
带动就业 1200 6000 12000 16200
余热发电 18000 22000 13000 8000
合计 19800 31000 41000 32300
4. 污染物治理成本有升有降
水泥行业污染物治理主要包括烟粉尘和氮氧化物的治理。由于二
氧化硫绝大部分在工艺过程中固化到熟料中，二氧化硫排放可以达到
国家标准，所以水泥企业一般不采取二氧化硫专门治理措施。
以 5000t/d 新型干法熟料水泥生产线为例，一般情景下污染物排
放治理成本分析如下：
水泥生产中关键节煤技术的减排潜力和减排单位成本如下（以
5000t/d 熟料生产线为例）：
表 11 水泥生产关键技术的减排潜力和减排成本
序号 技术名称
减排潜力
kgCO2/t 熟料
累计减排量
kgCO2/t 熟料
减排成本
元/t CO2
备注
1 水泥辊磨终粉磨技术
2 纯低温余热发电技术
3 协同处置城市垃圾 同步考虑了甲烷减排因素
4 协同处置污泥技术 同步考虑了甲烷减排因素
20
表 12 2020 年我国主要节煤技术的节煤潜力及成本
序号 技术名称
主要技术的节
煤潜力
万吨标准煤
主要技术节煤
累计量
万吨标煤
吨节煤成本
元/tce
1 第四代篦冷机技术 150 150
2 新型高效燃烧器 170 320
3 高性能耐火材料窑炉砌筑技术 70 390
4 高效分解炉预热器系统 20 410
5 能耗在线检测及分析管理系统 300 710
6 水泥窑炉富氧燃烧技术 30 740
7 协同处置城市垃圾技术 150 890
8 协同处置污泥技术 100 990
注：（1）以 2012 年为测算基年，采用静态分析的方法，不考虑技术的寿命周期等影响因素
；
（2）按照 20 年经营期测算平均经营成本及折旧；
（3）生产线为 5000 t 熟料/日，窑年运转时间为 310 天；
（4）标准煤单价为 600 元/t；（5）用电价格为 元/kWh；
（6）员工平均工资以 5 万元/年计。
21
图 17 2020 年我国主要节煤技术的节煤潜力及节煤成本
5. 节电效应显著
粉磨是水泥生产过程中用电量最大的环节。 生料、煤粉和水泥制
备均通过粉磨工艺实现。其电量消耗占水泥生产综合电耗的 72%，其
中，生料粉磨电耗约占水泥生产总电耗的 24%，水泥粉磨电耗约占水
泥生产总电耗的 38％ 。因此，积极推广新型粉磨设备和粉磨工艺，
是水泥行业的重要节能减排措施之一。新型粉磨设备（立磨、辊压机
等）与传统球磨机的粉磨效率相比，其效率是球磨机的 ～ 倍，
系统节电 20-30%以上。生料粉磨采用立式磨与传统的球磨机相比平
均可节省电耗 8-10kwh/t 生料；生料粉磨采用辊压机终粉磨与传统的
球磨机相比平均可节省电耗每吨 13-15kwh/t 生料；采用辊压机加球磨
22
机联合粉磨系统与传统的球磨粉磨比较，粉磨每吨水泥平均可节约
6-10kWh/t 水泥。
针对我国水泥产品中掺加大量混合材（综合利用工业废渣），对混
合材深加工的研发工作取得进展，将混合材由填充材料转变成提高或
改进水泥某些品质的“激发剂”，或改性成为可以基本替代熟料的新材
料，已经取得很好的使用效果。例如对矿渣和粉煤灰等工业废渣实施
单独超细粉磨，预计未来将有推广前景。水泥熟料和混合材分别粉磨
与混合粉磨术相比，平均每吨水泥可节电在 8-10kwh/t 水泥。
表 13 水泥工业节电潜力汇总表
图 18 基准情景到节能情景各种节电措施贡献率预测（%）
年份 2015 2020 2030 2050
淘汰落后节电(万 kwh) 75000 150000 250000 161000
主要技术节电(万 kwh) 7055230 9449800 7266443 5019200
能效管理系统建设节电(万 kwh) 144000 230000 346000 774000
节电总量（亿 kwh)
节电量折标煤(万吨) 2540 3425 2725 1975
结构调整淘汰落后贡献率（%）
主要技术措施贡献率（%）
能效管理系统建设贡献率（%）
23
六、政策建议研究
鉴于各工业部门政策建议的研究有很多共同特性，本课题只选取
了具有行业独特优势且利国利民、节能环保、符合新常态、利于行业
转型发展的“水泥窑协同处置生活垃圾、污泥等可燃废弃物”进行政
策建议研究。
虽然我国水泥窑协同处置各种废弃物处于起步阶段，但借鉴国际
上先进的处置技术，开发了适用我国的实际情况的水泥窑协同处置废
弃物的技术和装备，并在试点企业成功应用，目前水泥窑协同处置废
弃物的推广应用是万事俱备只欠东风。
具体政策建议：
1、将水泥窑协同处置技术纳入国家“十三五”规划；
2、加强法律保证和政策支持力度；
3、出台水泥窑协同处置垃圾费用的指导价格；
4、国家给予财政、税收、金融支持；
5、工信部、住建部联合制定实施细则、标准、制度；
6、各地政府统筹规划，积极开展试点工作；
7、支持关键技术研发与创新；
8、加强生活垃圾分类从源头抓起的宣传和组织工作。
