一文看懂水泥工業(yè)碳減排技術(shù)路徑
自“3060雙碳”目標提出以后,減碳已成為當下全行業(yè)共識。水泥行業(yè)作為碳排放的大戶在碳達峰方面責任重大。
資料顯示,水泥行業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),全球范圍內(nèi),水泥行業(yè)貢獻了碳排放總量的7%。而我國每年生產(chǎn)全球近六成的水泥,水泥行業(yè)碳排放量也將近全球水泥產(chǎn)業(yè)碳排放總量的一半。國內(nèi)水泥行業(yè)減排壓力嚴竣,任務艱巨。
值得慶幸的是,當前業(yè)內(nèi)不少專家、企業(yè)等不斷研究碳減排、碳中和技術(shù),為我國水泥行業(yè)的碳減排提供了有力的技術(shù)支持。
筆者就目前業(yè)內(nèi)普遍應用的碳減排技術(shù)進行了粗略整理:
1、使用替代燃料,降低化石燃料
水泥工業(yè)的碳排放主要來源于水泥熟料的生產(chǎn)過程。資料顯示,生產(chǎn)1t熟料需0.161~0.296t煤,煤燃燒會產(chǎn)生0.383~0.704tC02,加上生成熟料時碳酸鈣分解產(chǎn)生的C02,每生產(chǎn)1t水泥熟料會排放0.894~1.215tC02。
水泥生產(chǎn)過程中可以使用替代燃料來減少CO2的排放,業(yè)內(nèi)人士表示,替代燃料是更優(yōu)先、更具成本效益的手段,到2050年可推動行業(yè)約10%的碳減排。而廢棄物是更好的潛在碳減排資源。一方面有機廢棄物可作為燃料,另一方面固體廢棄物可代替熟料,減少石灰石的使用,從而進一步減少生產(chǎn)過程中的碳排放。同時,廢棄物利用在我國有著政策利好、供應量相對持續(xù)、垃圾分類狀況不斷改善三方面支撐。
2、碳捕獲、利用與封存技術(shù)CCUS
碳捕集、利用與封存(Carbon Capture, Utilization and Storage,簡稱CCUS),即把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進行提純,繼而投入到新的生產(chǎn)過程中進行循環(huán)再利用或封存。長期以來,CCUS一直被認為是減少化石能發(fā)電和工業(yè)過程中二氧化碳排放的關(guān)鍵技術(shù)。CCUS技術(shù)是CCS(Carbon Capture and Storage,碳捕獲與封存)技術(shù)新的發(fā)展趨勢, 與CCS相比,可以將二氧化碳資源化,能產(chǎn)生經(jīng)濟效益,更具有現(xiàn)實操作性。
2018年10月31日,由海螺建設(shè)的世界首條水泥窯煙氣二氧化碳捕集純化環(huán)保示范項目成功投運,首開碳捕捉利用實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的先河。
3、新能源技術(shù)的應用
利用廠區(qū)空地布局光伏發(fā)電、儲能等業(yè)務,實現(xiàn)電力自給。海螺水泥多個生產(chǎn)基地開展建設(shè)光伏項目,如分宜海螺、英德海螺等等,截至2020年裝機量130MW,累計發(fā)電量2.79億度。塔牌水泥擬投資13億元建設(shè)分布式光伏發(fā)電儲能一體化項目,裝機規(guī)模220MWp(兆瓦),建成后每年可減少約14.28萬噸CO2排放。
4、優(yōu)化調(diào)整水泥產(chǎn)品原材料結(jié)構(gòu),減少熟料用量
湖南省工信廳原材料處二級調(diào)研員 湖南省硅酸鹽學會副理事長丁美榮曾表示,減少熟料用量與用混合材替代部分熟料是水泥混凝土工業(yè)發(fā)展趨勢,也是提高建筑物壽命和水泥混凝土工業(yè)健康及低碳發(fā)展的必然選擇。我國水泥中熟料系數(shù)為0.678, 若降到0.55,以出廠水泥計,碳排放可減少18%。
5、發(fā)展低碳膠凝材料
據(jù)了解,目前低碳膠凝材料主要有低鈣水泥、低熟料水泥和堿激發(fā)材料等。低鈣水泥體系主要有高貝利特硅酸鹽水泥、硫(鐵)鋁酸鹽水泥等。
其中,已有研究機構(gòu)表明以高貝利特硫鋁酸鹽水泥為基礎(chǔ)的低鈣水泥,具有和硅酸鹽水泥相近的性能,同時二氧化碳排放量降低25%左右。硫(鐵)鋁酸鹽水泥它的熟料燒成過程中自身碳酸鹽分解直接排放的CO2要比硅酸鹽水泥約低40%,同等工藝條件下,燃料燃燒直接排放的CO2要比硅酸鹽水泥約低30%,水泥CO2減排約35%;堿激發(fā)材料是指不用或使用少量水泥熟料,主要由鋁質(zhì)或硅質(zhì)固體原料(如?;郀t礦渣、粉煤灰、火山灰、鋼渣等)和堿激發(fā)劑,按比例直接混合磨細而成的具有一定水硬性的膠凝材料。相比硅酸鹽水泥,堿激發(fā)材料的CO2排放降低了約80%。
6、通過節(jié)能減排技術(shù)進步和應用推廣實現(xiàn)減排目標
節(jié)能減排技術(shù)推進和應用推廣方面,水泥企業(yè)可以通過不斷提升改造生產(chǎn)線,提升能效實現(xiàn)減碳排放,其中包括高效粉磨技術(shù)推廣(輥壓機終粉磨技術(shù)),高效低阻旋風預熱器、高能效分解爐及第四代冷卻機技術(shù)裝備的使用等等。相關(guān)研究結(jié)果顯示,該路徑從每噸熟料熱耗、電耗方面,可幫助水泥行業(yè)降低約20%的碳排放。
碳達峰和碳中和是一場世界級的綠色革命洪流,對水泥行業(yè)而言,是實現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。在要求提前碳達峰,實現(xiàn)碳中和的過程中,水泥行業(yè)要堅持以碳減排和降污染為重點,發(fā)揮技術(shù)性減碳的優(yōu)勢,不斷創(chuàng)新研發(fā)低碳技術(shù)、產(chǎn)品,實現(xiàn)水泥行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
編輯:孟睿
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