水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程溫室氣體排放研究

楊發(fā)林 劉娜

摘 要：文章在研究水泥混凝土各生產(chǎn)要素的基礎(chǔ)上，分析水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放源，建立溫室氣體排放計(jì)算模型，進(jìn)而定量計(jì)算各環(huán)節(jié)溫室氣體排放量。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土生產(chǎn)；碳排放；排放源

中圖分類號(hào)：Xl69 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）08-0177-02

哥本哈根會(huì)議的召開(kāi)使低碳經(jīng)濟(jì)再次成為全球矚目的焦點(diǎn)，標(biāo)志著以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)是應(yīng)對(duì)全球氣候變暖的全新經(jīng)濟(jì)模式。中國(guó)政府對(duì)國(guó)際社會(huì)做出承諾：到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，水泥混凝土業(yè)為我國(guó)碳排放大戶，混凝土行業(yè)低碳排放也為實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

1 研究邊界

混凝土由多種成分組成，其中每一種成分都會(huì)影響混凝土生產(chǎn)的總排放量。本文以《京都議定書(shū)》相關(guān)規(guī)定作為研究水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程溫室氣體排放的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而確定水泥混凝土生產(chǎn)的系統(tǒng)邊界。水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的排放分為：直接、間接及其它排放三類。水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的溫室氣體主要為《京都議定書(shū)》中規(guī)定的六種溫室氣體即：CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs和SF6。研究邊界如圖1所示，全球暖化潛勢(shì)及其GWP數(shù)值見(jiàn)表1。

2 水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程溫室氣體排放源

水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢氣，大部分被認(rèn)為來(lái)自能源消耗，因此，有必要研究量化每項(xiàng)活動(dòng)中的能源消耗，以確定每項(xiàng)活動(dòng)有關(guān)的二氧化碳排放量。生產(chǎn)流程如圖2所示，水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程溫室氣體來(lái)源見(jiàn)表2。

3 溫室氣體排放計(jì)算模型

水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程消耗的能源主要是電能、化石燃料，產(chǎn)生排放的形式有煙道排放和逸散排放。在計(jì)算水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程溫室氣體排放時(shí)，電能和化石消耗產(chǎn)生的煙道排放采用IPCC-2006推薦方法2計(jì)算，逸散排放通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)計(jì)算；具體計(jì)算公式為：

Q=Q1+Q2+Q3

式中：

Q為水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程溫室氣體排放量，kg；Q1為電能消耗溫室氣體排放量，kg；Q2為化石燃料消耗溫室氣體排放量，kg；Q3為其他溫室氣體排放量，kg。

3.1 耗電設(shè)備排放

電能消耗產(chǎn)生的溫室氣體排放主要是電力生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的，很少一部分是在電力傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的。耗電設(shè)備排放計(jì)算公式為：

Gi=Mi·EFi、j

式中：

Gi為i類溫室氣體排放量，kg；Mi為i類化石燃料燃燒量，kg；EFi、j為與i類化石燃料相對(duì)應(yīng)的j類溫室氣體排放因子，見(jiàn)表3。

另外，在電力運(yùn)輸過(guò)程中電力行業(yè)也會(huì)使用SF6作為氣體絕緣體及在高中壓電力設(shè)備中使用SF6溫室氣體，故在電力運(yùn)輸過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生少量SF6溫室氣體計(jì)算公式為：

Gi=EFs

式中：Gi為i類溫室氣體排放量，kg；EFs為i類氣體使用量，kg。

3.2 化石燃料消耗排放

水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程需消耗大量化石燃料（煤、燃料油或柴油等），化石燃料消耗排放計(jì)算公式為：

Gi=Pi·EFi、j

式中：Pi為i類化石燃料消耗量，kg；EFi、j為i類化石燃料對(duì)應(yīng)的j類溫室氣體排放因子。

3.3 其他排放

水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程中除燃燒消耗能源產(chǎn)生排放外，還包括柴油機(jī)蒸發(fā)過(guò)程的泄漏等逸散排放。逸散排放采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算公式為：

Gi=（Cl、i-C0、i）·V×1 000

式中：Gi為溫室氣體排放量，kg；C0、i為密閉室內(nèi)i類溫室氣體背景濃度，g/m3；Cl、i為試驗(yàn)結(jié)束時(shí)密閉室內(nèi)i類溫室氣體濃度，g/m3；V為密閉室體積，m3。

4 單位水泥混凝土碳排放計(jì)算結(jié)果

根據(jù)水泥混凝土計(jì)算模型，參照各排放源溫室氣體排放因子，計(jì)算單位產(chǎn)量水泥混凝土各成分及水泥碳排放量見(jiàn)表4。

以水泥混凝土預(yù)制塊為例，結(jié)合以上數(shù)據(jù)可計(jì)算出單位體積混凝土中各成分具體碳排放量見(jiàn)表5。

5 結(jié) 語(yǔ)

水泥混凝土生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生碳排放的環(huán)節(jié)主要是原材料生產(chǎn)、混凝土拌制以及現(xiàn)場(chǎng)澆筑過(guò)程，影響混凝土生產(chǎn)過(guò)程碳排放的主要因素為水泥，其在生產(chǎn)過(guò)程中碳排放量最大，約占總排放的59.6%，水產(chǎn)生的碳排放最少，約占總排放的3‰。

參考文獻(xiàn)：

[1] 政府間氣候變化委員會(huì)第三次調(diào)查報(bào)告[R].加納.阿克拉，2001.