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本书系统阐述了全球工业领域的温室气体排放情况、各类具有成本效益的工业降碳技术，以及能够促使这些技术商业化和大规模推广的政策框架。本书共12章，第1章至第3章分析了三个碳排放量最高的工业行业：钢铁、化工和水泥；第 4章至第 8章介绍了对全球工业低碳化至关重要的通用技术；第9章至第 11章阐述了政策框架的作用机制，并剖析了关键政策设计的考虑因素；第 12章探讨了确保工业领域的清洁、可持续转型能够为促进全球公平和人类发展作出贡献。本书结论部分为一份清洁工业路线图。

引   言  零碳工业是什么
第1部分  能源和排放密集型行业 
第1章  钢铁 
1.1  当前的炼钢工艺
1.1.1  步骤1：原料制备
1.1.2  步骤2：炼铁
1.1.3  步骤3：炼钢
1.2  对现有技术的逐步改进
1.2.1  对高炉中焦炭的替代
1.2.2  增加钢材回收利用 
1.2.3  使用生物燃料 
1.2.4  电弧炉工艺改进
1.3  初级钢生产的零碳工艺
1.3.1  氢基DRI+电弧炉  
1.3.2  电解铁矿石 
1.4  用于助力碳捕集的二氧化碳提纯方法 
1.5  实现零碳钢铁生产 
第2章  化工 
2.1  氨和石化产品：关键的化工原材料
2.2  能源、原料和次要反应物 
2.2.1  来自炼油厂的石化产品 
2.2.2  大多数化工产品无法长期固碳  
2.3  零碳化学原料
2.3.1  基于清洁氢和二氧化碳的化学品生产 
2.3.2  基于生物质的化学品生产
2.3.3  回收化学品 
2.4  非原料用能  
2.4.1  蒸汽裂解的电气化 
2.4.2  催化剂和催化裂解的改进  
2.4.3  甲烷部分氧化制甲醇 
2.4.4  生物制造  
2.5  非二氧化碳温室气体排放 
2.5.1  含氟气体 
2.5.2  氧化亚氮 
2.5.3  甲烷  /042
2.6  实现零碳化工 
第3章  水泥和混凝土 
3.1  概述 
3.1.1  水泥的成分和品种  
3.1.2  水泥的用途 
3.2  水泥生产  
3.3  温室气体排放 
3.4  减排技术 
3.4.1  降低熟料比  
3.4.2  低碳水泥品种研发  
3.4.3  二氧化碳固化和注入 
3.4.4  材料效率提升  
3.4.5  能效提升 
3.4.6  燃料替代和电气化 
3.4.7  回收与再利用 
3.4.8  碳捕集  
3.5  实现水泥和混凝土净零排放  
第2部分  技术 
第4章  提高能效 
4.1  提高能效的效果：已实现的节能量和未来的节能潜力 
4.2  设备层面提高能效的措施 
4.3  全部生产设施层面提高能效的措施
4.3.1  合理选择设备的参数，优化系统物质流 
4.3.2  提高流体的输配效率 
4.3.3  余热回收和热电联产  
4.3.4  工业生产过程的太阳能供热  
4.3.5  自动化  
4.4  工厂层面以外的提高能效 
4.4.1  供应链  
4.4.2  产品设计 
4.4.3  企业决策 
4.5  提高能效对工业领域实现零排放的贡献 
第5章  材料效率、材料替代和循环经济 
5.1  材料效率 
5.1.1  节材组件  
5.1.2  人工智能辅助设计与模拟仿真  
5.1.3  自动化  
5.1.4  化肥 
5.1.5  水泥  
5.2  材料替代
5.2.1  木材
5.2.2  有机肥料
5.2.3  石材 
5.2.4  生物塑料 
5.2.5  纸制材料
5.2.6  辅助性胶凝材料和填料  
5.3  循环经济 
5.3.1  延长产品寿命
5.3.2  提高产品使用强度
5.3.3  转让和转售 
5.3.4  维修 
5.3.5  翻新和再制造  
5.3.6  回收利用
5.4  材料效率、材料替代和循环经济对实现零碳工业的贡献
第6章  电气化  
6.1  工业电气化潜力取决于工业供热  
6.2  工业温度要求 
6.3  电加热技术
6.3.1  热泵 
6.3.2  电阻加热 
6.3.3  感应加热 
6.3.4  电弧和等离子枪 
6.3.5  电介质加热（无线电波、微波） 
6.3.6  红外线加热 
6.3.7  激光（红外线、可见光、紫外线）
6.3.8  电子束 
6.4  热电池
6.5  热能替代 
6.5.1  电解
6.5.2  紫外线 
6.6  工业活动、温度和技术 
6.7  电气化的潜力和成本
6.7.1  效率因素
6.7.2  成本因素
6.8  电气化所需增加的发电量 
6.9  电气化对实现零碳工业的贡献 
第7章  氢和其他可再生燃料 
7.1  氢气 
7.1.1  当代制氢 
7.1.2  零碳制氢技术 
7.1.3  氢的运输
7.1.4  氢气泄漏
7.1.5  氢气的燃烧排放
7.1.6  工业设备中的氢气应用
7.2  氢基燃料 
7.2.1  氨
7.2.2  甲醇
7.2.3  合成甲烷及其他碳氢化合物
7.3  生物质能
7.3.1  沼气和生物甲烷
7.3.2  液体生物燃料
7.3.3  生物质
7.4  成本比较 
7.5  可再生燃料对实现零碳工业的贡献
第8章  碳捕集、利用与封存 
8.1  概述
8.1.1  CCUS现状  
8.1.2  CCUS的适用场景  
8.1.3  CCUS的缺点
8.1.4  其他碳捕集技术
8.2  二氧化碳捕集技术
8.2.1  化学吸收 
8.2.2  物理吸收  
8.2.3  吸附  
8.2.4  膜分离
8.2.5  深冷分离 
8.2.6  富氧燃烧 
8.2.7  化学链燃烧 
8.3  二氧化碳压缩和运输 
8.4  二氧化碳地质封存 
8.4.1  二氧化碳驱油 
8.4.2  专用地质封存 
8.4.3  矿化 
8.5  二氧化碳在产品中的应用 
8.6  CCUS对实现零碳工业的贡献 
第3部分  政策 
第9章  碳定价和其他经济政策 
9.1  碳定价 
9.1.1  碳定价的减排机制 
9.1.2  谁来承担碳定价成本  
9.1.3  碳定价收入的使用 
9.1.4  碳定价政策设计的考虑因素 
9.1.5  产业竞争力、泄漏和边境调节机制 
9.2  绿色银行和贷款机制 
9.3  补贴和税收抵免  
9.3.1  产业补贴的设计  
9.3.2  补贴的持续时间  
9.3.3  避免“分档陷阱” 
9.3.4  案例  
9.4  设备收费、退费及其制度 
9.5  促进实现零碳工业目标的经济政策 
第10章  标准与政府绿色采购 
10.1  能效和排放标准  
10.1.1  克服市场和政治障碍 
10.1.2  能效标准 
10.1.3  排放标准 
10.2  标准的设计原则 
10.2.1  纳入持续提升机制  
10.2.2  考虑实施技术促进型标准 
10.2.3  简化标准、重视结果 
10.2.4  覆盖整个市场 
10.2.5  创建可交易、按销量加权的标准 
10.2.6  考虑实施覆盖范围一至范围三的排放标准，以减少供应链排放
10.3  政府绿色采购 
10.3.1  政府绿色采购的覆盖范围
10.3.2  拆分  
10.3.3  预先市场承诺 
10.3.4  反向竞价 
10.3.5  案例研究  
10.4  有助于实现零碳工业目标的标准和政府绿色采购  
第11章  研发、信息披露及产品标识、循环经济政策 
11.1  研发支持 
11.1.1  政府实验室 
11.1.2  合作研究 
11.1.3  独立研究机构 
11.1.4  赠款和委托研究项目 
11.1.5  协调研究工作  
11.1.6  获得科学、技术、工程和数学领域的人才
11.1.7  专利保护 
11.2  排放信息披露及产品标识 
11.2.1  信息披露组织 
11.2.2  自愿和强制披露 
11.2.3  产品标识
11.3  循环经济政策
11.3.1  维修权 
11.3.2  生产者责任延伸 
11.3.3  扩大对回收材料的需求
11.3.4  禁止销毁积压库存和退货物品  
11.3.5  针对一次性物品和包装的限制及收费 
11.3.6  回收利用服务的可获取性和相关要求
11.3.7  建造长寿命建筑物 
11.4  符合零碳工业目标的研发、排放信息披露和循环经济政策 
第12章  公平与人类发展 
12.1  中低收入国家的技术可用性与开发 
12.1.1  加强本土领导力  
12.1.2  提升制度能力  
12.1.3  授予知识产权许可 
12.1.4  培养和获得人才 
12.1.5  促进投融资 
12.2  所有社区的繁荣与健康  
12.2.1  促进社区当地的公众参与 
12.2.2  投资基础设施  
12.2.3  为工业改造提供补助 
12.2.4  增强供应链的韧性 
12.2.5  确保清洁工业发展惠及社区 
12.2.6  保护公众健康  
12.2.7  支持失业工人  
12.2.8  通过政策平衡好就业和通胀 
12.3  人人享有可持续繁荣 
 结语  清洁工业路线图 
13.1  第一阶段 
13.2  第二阶段 
13.3  第三阶段  
13.4  总结 
缩略语表
致谢

本书是一部权威指南，能够帮助读者了解全球工业领域的温室气体排放情况、各类具有成本效益的工业降碳技术，以及能够促使这些技术商业化和大规模推广的政策框架。 第1章至第3章专门分析三个碳排放量最高的工业行业：钢铁、化工和水泥，具体包括这些行业在何处、如何生产产品，以及当下的制造工艺为何会排放温室气体。这三章还介绍了一些令人振奋的新技术，这些技术有望改变上述高排放行业并使其向可持续的生产方式转型。 
      第4章至第8章介绍了对全球工业低碳化至关重要的通用技术，包括能效和材料效率提升；循环经济方面的措施，如延长产品寿命、再制造和循环利用；工业供热电气化；绿氢和其他可再生燃料合成；碳捕集、利用与封存等。这些技术适用于所有行业，包括前三章介绍的三个行业。许多行业的部分能源需求仅依靠通用技术就可以满足，而非一定要采用针对该行业的技术。例如，全球工业领域能耗总量中，55%来自工业设施内的燃料燃烧，一般用于制造蒸汽或为工业过程供热，因此不同行业可以使用相同的低碳技术来满足供热需求。 
      要实现零碳工业目标，技术只是一方面，制定适宜的政策可以加强清洁技术对投资的吸引力，从而有力推动碳减排。第9章至第11章阐述了政策框架如何发挥作用，并剖析了关键政策设计的考虑因素—帮助政策在实现其目标的同时避免产生漏洞和缺陷。有力的经济政策包括碳定价、绿色银行及贷款机制、补贴、税收减免、高耗能设备费和节能产品惠民等。同样重要的还有一些非经济政策，包括能效及温室气体排放标准、政府绿色采购项目、研发支持、排放信息披露和标识，以及用于支持循环经济的政策（如关于可维修性或可回收性的标准）等。 
      第12章探讨了如何确保工业领域的清洁、可持续转型为促进全球公平和人类发展作出贡献，尤其是对于政策制定者而言。得当的产业转型可以缓解收入分配失衡，保护公众健康，扶持弱势群体，同时通过促进经济增长最大限度地降低失业率和通货膨胀水平。 
      最后，结论部分将前文的观点提炼为一份清洁工业路线图。路线图将工业转型升级分为三个阶段，并解释了各国在每个阶段应实现的关键目标和应采取的行动。 
      目前已有很多可以大幅减少工业温室气体排放的成熟技术；针对那些旨在消除剩余的温室气体排放，进而在2050年至2070年实现零碳工业的技术，也已有清晰的研发计划。政府需制定一系列明确的政策，以确保研发落地、技术得以大规模应用。工业低碳转型将为经济提供持久动力，确保人们在未来拥有宜人的气候环境，并长期造福子孙后代。

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零碳工业：实现可持续繁荣的变革性技术和政策