水泥工业碳减排的技术路径.docx
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1、水泥工业碳减排的技术路径水泥工业的碳排放主要来源是生产电耗、燃料燃烧和原材料碳酸 盐分解。按照水泥单位产品能源消耗限额的现行国家标准先进值计 算,可比水泥的C02排放约为675kg/t0其中,生产电耗间接排放 的C02占10.82%,燃料燃烧直接排放的CO2占31.45%,原材料 碳酸盐分解直接排放的CO2占57.73%。水泥综合电耗、熟料标准 煤耗取GB 16780-2012水泥单位产品能源消耗限额先进指标 上限值,分别为103 kgce/t. 85 kWh/t,水泥中熟料占比取0.75 ; 熟料工艺排放CO2按照政府间气候变化专门委员会(IPCC)默认 值(5000t/d生产线吨熟料工艺排
2、放CO2取520kg );电力排放 因子和标煤排放因子按照HJ2519-2012环境标志产品技术要求 水泥,分别取值0.86kg/kWh和2.75t/to计算如下:Q可比水 Jg = 0.75x2.75xl03 + 0.86x85 + 0.75x520675kg/to未考虑余热 发电、余热利用、替代燃料等CO2减排,未考虑钙质替代原料和介 质原料非碳酸盐形式存在的CaO因素沫计算生料有机碳和水泥窑 粉尘燃烧排放的CO2o针对水泥工业的碳排放主要来源,碳减排技术路径主要有提高工 艺水平、使用替代燃料、降低熟料系数、降低原材料碳酸盐分解排 放的CO2等方面,其潜在的减排空间也不尽相同。提高工艺技术
3、水平,降低水泥单位能耗自20世纪80年代以来,我国水泥工艺技术水平不断提升,水 泥单位能耗不断降低。表1是我国GB 16780水泥单位产品能源 消耗限额2007版和2012版的水泥单位产品能耗先进值,联合国 水泥工业低碳转型技术路线图2050年全世界指标值,以及当 前我国5000t/d生产线先进值的对比。按照GB 16780水泥单位 产品能源消耗限额,使用可比熟料可比水泥能耗值的相 关计算才具有可比性,因此,本文中熟料和水泥的CO2排放值都按 此原则计算。由表1可见,可比水泥综合能耗GB 16780-2012比 GB 16780-2007降低了约5.4% ,减少水泥CO2排放的贡献率为 2.0
4、7% ;当前5000t/d先进值相比GB 16780-2012降低约4.5% , 减少水泥CO2排放的贡献率为1.72%0水泥单位产品能耗指标的 进步体现了水泥工艺装备技术的进步,也反映了工艺装备技术对水 泥碳排放的贡献程度。进一步通过节能技术改造和加强节能管理, 推动我国水泥企业普遍达到水泥单位产品能源消耗限额标准要 求十分必要。同时,也应清楚地认识到我国当前水泥工艺技术水平 已经远超世界平均水平,通过降低水泥综合能耗来降低水泥CO2 排放的空间不大。使用替代燃料,降低化石燃料水泥生产过程中可以使用替代燃料来减少CO2的排放,替代燃 料可以分为固态替代燃料、液态替代燃料和气态替代燃料。固态替
5、 代燃料主要有木屑、塑料、农业残余物、废弃轮胎、石油焦等;液 态替代燃料主要有矿物油、液压油等;气态替代燃料主要有焦炉气、 炼油气、裂解气、埋填的废物产生的气体等。废油、废轮胎、污泥 等用作替代燃料较为普遍,其中,废油热值最高、碳排放因子最低。按照HJ2519-2012环境标志产品技术要求水泥,废油C02 排放因子取值0.074kg/MJ ,废轮胎C02排放因子取值 0.085kg/MJ,烘干污泥C02排放因子取值O.llkg/MJ熟料综合热 耗按GB 16780-2012先进限值3019kJ/kg计算,当熟料烧成对煤 所需热值替代率达到联合国水泥工业低碳转型技术路线图2050 年30%的要求
6、时,分别能够降低熟料燃料燃烧CO2排放6.34%、 2.82%和-5.17%,降低水泥 CO2 排放 1.99%、0.89%和-1.63% ;当热值替代率达到我国2050年70%的要求时,分别能够降低熟料 燃料燃烧CO2排放14.80%, 6.59%和-12.06%,降低水泥CO2 排放4.65%、2.07%和-3.79%。我国目前替代燃料使用率约1.2% , 替代燃料发展空间较大。但污泥、木材、生活垃圾等发热量低,CO2 排放因子高,反而会增加水泥的CO2排放。如果不考虑替代燃料自 身的CO2排放,只考虑对化石燃料的替代减排,则减排效果十分显 著。提高熟料质量,降低熟料系数在保证相同水泥性能
7、的条件下,熟料质量越好,掺入的混合材可 以越多。而当混合材用量增加1%时,水泥熟料用量就可减少1%。 根据GB 16780-2012水泥单位产品能源消耗限额水泥单位产 品能耗先进值,如果水泥中熟料占比超过或低于75%每增减1% , 水泥综合能耗先进值应增减L10kgce/t ,由此简便计算可使水泥减 少CO2排放1.22%。但是现代水泥生产技术十分成熟,熟料质量 提升空间有限,因此,对水泥碳减排作用很小。通过其他技术提高 水泥中混合材的掺加量,单从水泥行业的角度看是降低了熟料使用 量,减少了水泥的CO2排放,但是从水泥的全生命周期来看,同等 条件下会降低混凝土掺合料的用量,增加水泥用量,实际上
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- 水泥 工业 碳减排 技术 路径
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