陶瓷行业低碳技术多维度评价研究——基于熵权-TOPSIS模型

doi:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2025.0988

摘要/Abstract

摘要：

陶瓷行业作为高能耗、高碳排放产业，在我国“双碳”目标下面临巨大减排压力，低碳技术对其转型至关重要。本文系统分析了国内外陶瓷行业低碳技术发展现状，梳理出包含原料替代、极致能效提升、能源结构调整及产业产品结构调整等类别的低碳技术清单；为科学评估这些技术，研究构建了包含能源消耗、技术效能、经济效益、污染控制、碳减排效能及政策导向6个维度共12项指标的评价体系，并采用熵权-TOPSIS模型进行综合分析。采用熵权法确定各项指标权重，结果显示节能与碳减排是核心，技术普及率和技术节能率是最关键决策指标，能耗及碳排放减少的权重也较大。应用熵权-TOPSIS法评价陶瓷行业已应用的10项低碳技术，结果表明：陶瓷薄型化技术（0.76）、原料干法制粉技术（0.58）、煤改气技术（0.49）和余热利用技术（0.43）的相对接近度较高，是当前优先推荐的技术选项；氨氢零碳燃烧技术的相对接近度最低；而原料连续制浆系统、集成制粉新工艺及光伏发电等技术处于中等水平。本研究通过多维度评价揭示了陶瓷行业低碳技术的优先序列，为行业绿色低碳转型中的技术选择提供了决策参考。

关键词: 陶瓷行业, 低碳技术, 指标体系, 熵权法-TOPSIS评价, 碳减排

Abstract:

As a high-energy-consuming and high-carbon-emitting industry， the ceramic industry is facing significant pressure to reduce emissions under China’s “dual carbon” goals.Low-carbon technologies are crucial for its transformation.This study systematically analyzed the current development status of low-carbon technologies in the ceramic industry， both demestically and globally， compiling a list of such technologies categorized into raw material substitution， ultra-high energy efficiency improvement， energy structure adjustment， and product structure adjustment. To scientifically evaluate these technologies， a comprehensive evaluation system was established， comprising 12 indicators across six dimensions： energy consumption， technical efficiency， economic benefits， pollution control， carbon reduction effectiveness， and policy orientation. The entropy weight-TOPSIS model was adopted for comprehensive analysis. The entropy weight method was used to determine the weights of each indicator. The results show that energy saving and carbon emission reduction are the core concerns， with the technology penetration rate and technology energy saving rate being the most critical decision-making indicators. The weights of energy consumption and carbon emission reduction are also significant. The entropy weight-TOPSIS method is applied to evaluate 10 low-carbon technologies already implemented in the ceramic industry. The results indicat that ceramic thinning technology （0.76）， raw material dry preparation technology （0.58）， coal-to-gas conversion technology （0.49）， and waste heat utilization technology （0.43） have high relative closeness scores， making them the currently recommended priority options. Ammonia-hydrogen zero-carbon combustion technology had the lowest relative closeness. Technologies such as continuous raw material slurry preparation systems， integrated powder preparation processes， and photovoltaic power generation are at a medium level.Through multidimensional evaluation， this study reveals the priority sequence of low-carbon technologies in the ceramic industry， providing a decision-making reference for technology selection in the industry’s green and low-carbon transition.

Key words: ceramic industry, low-carbon technology, indicator system, entropy weight-TOPSIS evaluation, carbon emission reduction

中图分类号:

X322

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图/表 9

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技术类型	技术名称		能耗降幅
原料替代	污泥替代陶瓷原料技术		0.020~0.032 kgce/m²
	建筑陶瓷产品薄型技术		0.05~0.10 kgce/m²
	建筑陶瓷产品轻质技术		0.03~0.05 kgce/m²
燃料替代	清洁能源利用技术		0.4~0.5 kgce/m²
	氨氢零碳燃烧技术		碳减排达100%
	生物质能源利用技术		0.7~0.8 kgce/m²
	太阳能利用技术		0.3~0.4 kgce/m²
能效提升	连续球磨及智能调节技术		0.05~0.10 kgce/m²
	高铝球石使用和电机替代技术		0.01~0.05 kgce/m²
	干法制粉技术		0.015~0.020 kgce/m²
	集成制粉技术		0.01~0.02 kgce/m²
	泥浆保温技术		0.01~0.05 kgce/m²
	新型喷雾干燥技术		0.020~0.035 kgce/m²
	压机多级变压缸节能技术		0.005~0.010 kgce/m²
工艺改进及智能化数字化	新型双层节能窑炉技术		0.02~0.03 kgce/m²
	低能耗快烧技术		0.05~0.10 kgce/m²
	窑炉余热利用技术		0.30~0.40 kgce/m²
	窑炉节能技术	燃烧系统和保温技术	0.15~0.20 kgce/m²
		高效轻质保温耐火材料应用	0.05~0.10 kgce/m²
		窑炉空窑自动升降温系统	0.01~0.02 kgce/m²
		窑炉烟气换热系统	0.05~0.10 kgce/m²
	多污染物协同脱除一体化技术		0.20~0.30 kgce/m²
	冷烧结技术		能耗降低90%以上
	近净尺寸成型技术		0.10~0.15 kgce/m²
	连续辊压成型技术		0.01~0.02 kgce/m²
	全自动陶瓷智能生产线信息化集成改造技术		0.16~0.17 kgce/m²
	智能化能源管理体系		0.40~0.45 kgce/m²
	企业智能管控系统		0.10~0.15 kgce/m²

技术类型	技术名称		能耗降幅
原料替代	污泥替代陶瓷原料技术		0.020~0.032 kgce/m²
	建筑陶瓷产品薄型技术		0.05~0.10 kgce/m²
	建筑陶瓷产品轻质技术		0.03~0.05 kgce/m²
燃料替代	清洁能源利用技术		0.4~0.5 kgce/m²
	氨氢零碳燃烧技术		碳减排达100%
	生物质能源利用技术		0.7~0.8 kgce/m²
	太阳能利用技术		0.3~0.4 kgce/m²
能效提升	连续球磨及智能调节技术		0.05~0.10 kgce/m²
	高铝球石使用和电机替代技术		0.01~0.05 kgce/m²
	干法制粉技术		0.015~0.020 kgce/m²
	集成制粉技术		0.01~0.02 kgce/m²
	泥浆保温技术		0.01~0.05 kgce/m²
	新型喷雾干燥技术		0.020~0.035 kgce/m²
	压机多级变压缸节能技术		0.005~0.010 kgce/m²
工艺改进及智能化数字化	新型双层节能窑炉技术		0.02~0.03 kgce/m²
	低能耗快烧技术		0.05~0.10 kgce/m²
	窑炉余热利用技术		0.30~0.40 kgce/m²
	窑炉节能技术	燃烧系统和保温技术	0.15~0.20 kgce/m²
		高效轻质保温耐火材料应用	0.05~0.10 kgce/m²
		窑炉空窑自动升降温系统	0.01~0.02 kgce/m²
		窑炉烟气换热系统	0.05~0.10 kgce/m²
	多污染物协同脱除一体化技术		0.20~0.30 kgce/m²
	冷烧结技术		能耗降低90%以上
	近净尺寸成型技术		0.10~0.15 kgce/m²
	连续辊压成型技术		0.01~0.02 kgce/m²
	全自动陶瓷智能生产线信息化集成改造技术		0.16~0.17 kgce/m²
	智能化能源管理体系		0.40~0.45 kgce/m²
	企业智能管控系统		0.10~0.15 kgce/m²

技术类型	技术名称	能耗降幅
原料替代	低品位原料替代技术和废泥料、废瓷料回收利用技术	单位产品碳减排5％~10％
原料替代	压榨污泥处理回用技术	单位产品碳减排1％~3％
燃料替代	生物质燃料替代技术	60~80 kgce/t
	窑炉气改电技术	能耗降低30%左右，生产成本降低15%
	光伏发电技术	增加一套11.8 MWP光伏发电项目，则年发电量约1 200万千瓦时
能效提升	软硬质原料分开球磨化浆技术	0.8~1.0 kgce/t
	球磨机节能降耗技术	0.6~1.0 kgce/t
	泥浆加热系统与压力罐封闭送浆技术	0.2~0.5 kgce/t
	高压注浆成型技术	12~14 kgce/t
	低压快排水注浆技术	4~6 kgce/t
	少空气干燥技术	13~15 kgce/t
	微波干燥技术	8~10 kgce/t
	隧道干燥系统	28~30 kgce/t
	窑炉耐火材料和保温性能整体提升技术	9~15 kgce/t
	窑车窑具材料轻型化技术	8~10 kgce/t
	窑炉烧嘴脉冲燃烧控制技术	8~10 kgce/t
	宽断面窑炉烧成技术	36~60 kgce/t
	轻量化技术	15~20 kgce/t
	低能耗快烧技术	15~20 kgce/t
	窑炉余热利用综合管理系统	18~20 kgce/t
	智能化生产技术及成套装备开发	10~14 kgce/t
	3D打印母模开发技术与装备	能耗降低30%~50%

技术类型	技术名称	能耗降幅
原料替代	低品位原料替代技术和废泥料、废瓷料回收利用技术	单位产品碳减排5％~10％
原料替代	压榨污泥处理回用技术	单位产品碳减排1％~3％
燃料替代	生物质燃料替代技术	60~80 kgce/t
	窑炉气改电技术	能耗降低30%左右，生产成本降低15%
	光伏发电技术	增加一套11.8 MWP光伏发电项目，则年发电量约1 200万千瓦时
能效提升	软硬质原料分开球磨化浆技术	0.8~1.0 kgce/t
	球磨机节能降耗技术	0.6~1.0 kgce/t
	泥浆加热系统与压力罐封闭送浆技术	0.2~0.5 kgce/t
	高压注浆成型技术	12~14 kgce/t
	低压快排水注浆技术	4~6 kgce/t
	少空气干燥技术	13~15 kgce/t
	微波干燥技术	8~10 kgce/t
	隧道干燥系统	28~30 kgce/t
	窑炉耐火材料和保温性能整体提升技术	9~15 kgce/t
	窑车窑具材料轻型化技术	8~10 kgce/t
	窑炉烧嘴脉冲燃烧控制技术	8~10 kgce/t
	宽断面窑炉烧成技术	36~60 kgce/t
	轻量化技术	15~20 kgce/t
	低能耗快烧技术	15~20 kgce/t
	窑炉余热利用综合管理系统	18~20 kgce/t
	智能化生产技术及成套装备开发	10~14 kgce/t
	3D打印母模开发技术与装备	能耗降低30%~50%

等级	描述	标准	阶段
TRL1 （10分）	分析低碳技术研究实际需求，阐明研究应用前景	问题提出结合非金属建材生产实际需要；通过广泛调查研究，证明问题的解决能够促进生产发展；明确应用的领域与内容要求	实验室阶段
TRL2 （20分）	问题导向，寻找解决问题的理论依据	通过对问题的呈现现象和预期目标分析，推理解决问题的理论依据；基于基本原理，提出明确的技术概念和冶金应用设想；提出具体预期目标
TRL3 （30分）	通过理论分析，制定出解决问题的方案和预期目标	制定出技术路线图，明确关键技术；明确预期成果的应用背景或区域性特点；通过分析与初步实验室试验，证明能达到预期效果
TRL4 （40分）	通过试验获得基本数据支持和获得稳定可控结果	完成关键技术的突破，获得可靠的数据支持；研制出完整的生产流程和生产工艺，收益效果获得试验数据支持；通过试验结果，验证了技术应用的可行性，提出了技术转化途径	工程化阶段
TRL5 （50分）	通过技术示范对产生效益进行评价，获得数据支持	针对应用背景，明确了科技成果预期收益；提出了预期收益的技术方案和途径；根据试验结果对预期产生效益进行评价
TRL6 （60分）	技术定型，成果鉴定、登记	完成科技成果的流程、工艺整体设计，获得试验预期收益。设计指标满足总体要求；确定关键生产工艺、生产要求
TRL7 （70分）	以提高收益、促进或形成产业为目标进行用户培训、示范推广	完成初步产出试验获得收益，满足设计指标基本要求；技术成果收益获得示范用户支持	产业化阶段
TRL8 （80分）	对产业发展形成促进、支持或支撑	获得科技成果适用范围内政府、企业、农业合作社或农户支持；完成二期产出试验，可以促进或支撑产业发展起到积极作用，进一步收集产出安全性与可行性信息，为大规模生产提供基础，完成长期、长远适用准备
TRL9 （90分）	形成稳定的效益收益	科技成果大范围、长时间应用于生产；形成或支撑稳定产业，用户获得稳定收益；应用设想得到成功实施