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​水泥行业推动碳中和需多措并举

2021/01/21 来源:中国建材报网

记者专访《水泥》杂志副主编王新频,请他谈谈水泥行业在碳达峰、碳中和领域的情况,以及未来如何做好水泥行业碳达峰、碳中和工作。......

推动建材行业碳达峰、碳中和已是业内共识,如何做好产业碳达峰,推动产业碳中和是行业下一步要探讨的问题。为此,记者专访《水泥》杂志副主编王新频,请他谈谈水泥行业在碳达峰、碳中和领域的情况,以及未来如何做好水泥行业碳达峰、碳中和工作。

记者:2020年中央经济工作会议将做好碳达峰、碳中和工作确定为2021年重点任务之一。在“十四五”时期乃至未来的很长一段时间,减排降碳、低碳发展都将是我国环境治理甚至国家治理的一个重要主题。水泥行业是建材工业的重要产业,您如何看待当下水泥行业的碳达峰情况?水泥行业的碳达峰又受到哪些方面的影响?

王新频:水泥行业二氧化碳排放与熟料产量和熟料碳排放因子有关。熟料产量与市场需求、政策因素等相关,碳排放因子与生产工艺、生产技术、装备水平等有关。我国目前的熟料碳排放因子为0.8534t CO2/t熟料,水泥碳排放因子约为0.8853t CO2/t水泥。近几年,熟料产量基本稳定在16亿吨左右。如果要早日达到碳达峰,就要从两个方面统筹考虑,一方面控制熟料产能、产量;另一方面要进一步降低碳排放因子值。水泥行业的发展受到国家有关政策的影响较大,从当前情况来看,只要保持现有产业政策的连续性,从某种角度看,水泥行业或将基本实现碳达峰。

近期,工业和信息化部就《水泥玻璃行业产能置换实施办法(修订稿)》公开征集意见,并印发了《关于进一步做好水泥常态化错峰生产的通知》等文件。从有关政策看,国家严控产能新增的初衷始终未变,坚持做好错峰生产也成为常态化机制确立下来。在政策引导下,水泥熟料产能总量得到有效控制,熟料产量也控制在合理范围内。当前产业政策对水泥行业的碳达峰来讲是个利好,政策从源头入手,掐断了水泥行业碳排放继续上升的根源。

记者:生态环境部近日印发《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》,其中也提出,积极推动部分地区和行业先行先试。支持有条件的地方和行业率先达到碳排放峰值,推动已经达峰的地方进一步降低碳排放,支持基础较好的地方探索开展近零碳排放与碳中和试点示范。选择典型城市和区域,开展空气质量达标与碳排放、碳达峰“双达”试点示范。在钢铁、建材、有色等行业,开展大气污染物和温室气体协同控制试点示范等。您认为对于水泥企业来说,当下做好碳达峰、碳中和工作的重点是什么?具体应怎样做?

王新频:与碳达峰不同,碳中和将更关注峰值拐点之后如何有效减少碳排放,这也是水泥行业当前要着重解决的。

水泥行业的碳中和主要从碳减排、碳吸收和碳捕集上考虑,其中碳减排对水泥企业来说是目前的重点。碳吸收方面,国家在相关的政策文件中也有体现,主要是绿色矿山建设,它是绿色工厂建设中的重要一项,开采后的矿山如何恢复植被、护坡、道路等是很重要的,这对实现碳中和的作用不可忽视,我们要把绿色矿山建设的有关工作坚持做下去,这是利在千秋的事情。

要做好水泥行业的碳中和,一方面要重视环境保护,另一方面要从碳减排上下功夫,而如何做好碳减排,其中又有哪些新技术?这也是业内关注的问题。当前的技术方式在能源使用效率上还有较大的提升空间。据相关文献统计,水泥生产过程中,热耗、电耗可以降低20%的二氧化碳排放。

在提高能源效率方面,我建议,一是做好余热利用工作,积极发挥余热价值,可用于如发电、取暖、烘干等,目前水泥厂基本采用。二是采用富氧燃烧技术,该技术能够有效提高煅烧温度、增加替代燃料使用比例、降低化石燃料消耗、提高能源利用率,而且有利于碳捕集,是一项非常不错的实用技术。目前该技术在新疆等地区和电石渣富产地区已有采用。三是采用高效冷却技术。据了解,如采用十字棒式篦冷机,其热效率可达80%,热损失小于400kJ/kg。四是采用高效粉磨技术和设备。如采用“立磨+辊压机”联合粉磨系统、辊压机终粉磨系统等,其产量高、能耗低,而且细度完全能够满足产品质量要求,对有效降低间接二氧化碳排放作用不可小觑。五是升级自动化、智能化控制系统。如采用能源管理系统、高耗能产品能耗大数据分析及对标节能服务平台等。贵州省已经实现了能源的统一管理,统筹安排能源使用,大家也可借鉴学习。

除了提升能源效率,注重研发使用替代能源、替代原料,重视熟料替代等也是碳减排的重要方式。替代燃料方面,有国外资料报道统计,使用10%的替代燃料,每吨熟料生产中会使二氧化碳直接排放减少80kg至200kg。在我国替代燃料的使用比例还不高,前几年的资料表明才2%左右,欧美发达国家有的已高达近80%,目前我们协同处置在全国范围内遍地开花,品种多样,各种先进的处置技术、设备、系统都开始完善。

此外,清洁能源的利用也是重要的碳减排手段。对水泥企业而言,比较实用可行的是光伏发电。据海螺设计院透露,他们基本通过余热发电和光伏发电可以达到工厂的用电需求,基本不用外购电,这说明先进企业已经开始在为节能减排作长远考虑。

在替代原料上,我们知道水泥生产的主要原料是石灰石,而石灰石正是二氧化碳排放的主要来源,因此如果采用电石渣、石粉、镁渣、硅钙渣、石灰石尾矿等高钙劣质工业废渣代替石灰石,将是一种很好的减排措施,有专家统计,采用15%粒化高炉矿渣和20%砖渣作为水泥生产混合材,生产每吨水泥可以减少90千克二氧化碳。另外,因为熟料生产会导致二氧化碳排放,如果水泥中少用熟料,或混凝土中少用水泥,采用高活性的混合材或集料,无疑对减排是一种贡献。国外有资料表明,水泥中掺入30%至70%的高炉矿渣,则生产一吨水泥则可以减少60千克至380千克二氧化碳,若掺入25%至35%粉煤灰,则生产一吨水泥可以减少20千克至100千克二氧化碳。国外CEMⅢ/C型水泥中可以掺入80%至95%矿渣。

记者:据了解,欧盟在上世纪90年代二氧化碳排放达到45亿吨的峰值,美国在2007年达到59亿吨左右的峰值,预测中国二氧化碳排放峰值将达到106亿吨左右,是欧盟的2.4倍,美国的1.8倍;按照欧盟本世纪中叶实现碳中和目标,其碳达峰至碳中和历经60年,而我国从碳达峰到碳中和仅有30年。对我们来讲,可以说是时间紧任务重,那当前推进碳达峰碳中和比较高效的方式有哪些呢?

王新频:刚刚提到的碳捕集就是比较高效的碳减排方式,例如CCS(碳捕集与封存)、CCUS(碳捕集、利用和封存)等,碳捕获与封存(carbon capture and storage,CCS)技术是指将二氧化碳从工业或相关排放源中分离出来,输送到封存地点,并长期与大气隔绝的过程。CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)碳捕获、利用与封存也是应对全球气候变化的关键技术之一。

这些技术目前在全世界水泥行业大规模应用很少,欧美虽较早开始研究,但现阶段也几乎都停留在实验室和中试阶段。从其碳减排贡献上说,碳捕集与碳封存是高效的,而很多如碳交易等方式都只是一种限排措施。目前我国海螺芜湖白马山水泥厂是我国第一个采用化学吸收法进行碳捕集的水泥厂,捕集的二氧化碳基本作为商用,如生产干冰、食品添加剂等。就水泥行业可行的碳捕集工艺来说,个人认为有MEA化学吸收法、纯氧燃烧法、膜分离法、钙循环法等,我比较看好化学吸收法和钙循环法,其对水泥工业的适应性更好,可行性更高。而碳封存是一个系统工程,可行的技术有地质封存、深海封存和矿物碳化。前两者相对好实现。地质封存一般用在废弃的油田,采用高压注射,再用特用水泥柱封堵油井,其缺点是有泄漏的风险。此外,地质封存也用在正在采油的油井中,高压二氧化碳具有驱油作用,有助于采油,采出的部分二氧化碳以气态形式回收;深海封存是因为液态二氧化碳在2500米深海中其密度大于海水,可以自然沉入海底形成二氧化碳湖泊,如果没有地质变动是很安全的。需要注意的是,尽管技术上已经相对成熟,但矿物碳化适合于单条生产线,小型小排量企业。而碳封存的前提是二氧化碳捕集量足够大,这可能就不是一个企业、一个行业的事,可能要跨行业、跨领域协作。

另外,碳利用也是一种减碳方法,但在碳利用过程中有些应用又会导致二氧化碳返入大气,如人工降雨用的干冰几乎全回到大气,食品添加剂的制作过程也会有相当一部分返回大气中。但如果用来合成化学工业试剂,用在矿物碳化领域则是不可逆的。目前我国已有商业公司在其他领域采用该技术捕获二氧化碳,并准备进军水泥行业。

(责任编辑:何欣然)

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