預拌混凝土企業(yè)碳排放量量化評價及節(jié)能減排技術研究

王龍志，崔鑫，張海霞，王秀青，丁義康

（山東建澤混凝土有限公司，山東　濟南　250101）

預拌混凝土企業(yè)碳排放量量化評價及節(jié)能減排技術研究

王龍志，崔鑫，張海霞，王秀青，丁義康

（山東建澤混凝土有限公司，山東濟南250101）

基于長期預拌混凝土企業(yè)工作經(jīng)驗及其發(fā)展方向的研究，和對預拌混凝土企業(yè)能耗管理中存在的問題、濟南市預拌混凝土企業(yè)在能耗現(xiàn)狀分析基礎上，本文提出了預拌混凝土企業(yè)能耗管理的思路，并對預拌混凝土企業(yè)節(jié)能降耗技術進行研究，以推動制訂適用于預拌混凝土企業(yè)的能耗限額，促進預拌混凝土企業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展。

預拌混凝土企業(yè)；碳排放量；能耗限額；節(jié)能減排

0　引言

目前，國內外對混凝土的結構與耐久性研究、混凝土的綠色發(fā)展及評價體系討論較多，但對預拌混凝土的能源利用討論甚少。對于預拌混凝土企業(yè)清潔生產(chǎn)的研究主要集中在兩個方面：（1）生產(chǎn)過程及產(chǎn)品的環(huán)境性能；（2）粉塵排放、噪音控制、廢物廢水回收。

關于預拌混凝土企業(yè)的清潔生產(chǎn)研究大多集中在某一環(huán)節(jié)，例如科研單位及學校偏重于“選材”、“設計”，預拌混凝土企業(yè)和設備生產(chǎn)企業(yè)偏重于“生產(chǎn)”、“供應”。對于“產(chǎn)品”環(huán)節(jié)，盡管國內已經(jīng)出現(xiàn)相關的體系認證，但目前普及程度不高，實施的企業(yè)更是鳳毛麟角。有資料表明，國內目前缺乏針對預拌混凝土企業(yè)能耗限額和清潔生產(chǎn)評價體系完整性的探討研究。為此，在對預拌混凝土企業(yè)能耗管理中存在的問題，濟南市預拌混凝土企業(yè)在能耗現(xiàn)狀研究基礎上，提出預拌混凝土企業(yè)能耗管理的思路，并對預拌混凝土企業(yè)節(jié)能降耗技術進行研究，以推動制訂適用于預拌混凝土企業(yè)的能耗限額，促進預拌混凝土企業(yè)的綠色、可持續(xù)發(fā)展[1]。

1　預拌混凝土企業(yè)能耗管控中存在的問題

根據(jù)對濟南市多家預拌混凝土企業(yè)能耗管理現(xiàn)狀進行總結梳理，并對全國各地預拌混凝土企業(yè)能耗管理狀況進行研究，目前預拌混凝土企業(yè)能耗管控過程中主要在以下幾個方面存在問題[2]：

（1）能耗管理組織機構不完善，管理制度不健全。

當前，國內預拌混凝土企業(yè)在能耗管理方面多數(shù)組織機構不完善、相關管理制度不健全，有的企業(yè)甚至根本沒有相應的組織機構，未能制定出合理的能源消耗限額，更不用說形成完整的能源管理體系。

（2）能耗管理思想意識淡薄，管控缺乏主動性。

預拌混凝土企業(yè)在混凝土產(chǎn)量、質量、市場占有率等方面都有了較強的意識，但并沒有從思想上認識到節(jié)約能源和減少碳排放的重要性，人員節(jié)能降耗意識淡薄，缺乏有意識、自覺地、系統(tǒng)地節(jié)能降耗行動。

（3）能耗管理基礎工作薄弱，基礎數(shù)據(jù)不全面。

從整個預拌混凝土行業(yè)來看，目前缺乏足夠的能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，致使企業(yè)無法掌握能耗現(xiàn)狀和在行業(yè)間的水平，難以有效確定企業(yè)內部能源消耗限額標準。大部分預拌混凝土企業(yè)不具備能源分項獨立計量的條件，很多生產(chǎn)站點都只有總的電表和水表，無法區(qū)分各系統(tǒng)用電、用水的情況，對各系統(tǒng)獨立的能源消耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計帶來較大的困難，不利于各系統(tǒng)節(jié)能考核制度的實施。

（4）企業(yè)綜合能耗較高，能源管理粗放。

能耗影響因素識別不全面，缺乏對現(xiàn)有高能耗設備的有效管控，技術指標未能有效分解，缺乏進一步降低能耗的措施方法。

2　預拌混凝土企業(yè)能耗現(xiàn)狀研究

通過對濟南市兩家預拌混凝土企業(yè)分布在不同區(qū)域的 7個生產(chǎn)站點的能源消耗進行了統(tǒng)計分析（2012 年），探討了濟南地區(qū)預拌混凝土企業(yè)的能源消耗現(xiàn)狀[3]。

2.1各生產(chǎn)站點生產(chǎn)設備概況

被調研的 7 個生產(chǎn)站點的生產(chǎn)設備情況見表 1。各種能源的一次能源折算系數(shù)如表 2 所示。

表1　各站點主要生產(chǎn)設備統(tǒng)計表

表2　各站點主要生產(chǎn)設備統(tǒng)計表

從表 1 可見，濟南市預拌混凝土企業(yè)目前主要生產(chǎn)設備為：混凝土攪拌生產(chǎn)線、裝載機、變壓器、電子汽車衡、試驗檢測設備、砂石分離機以及骨料收塵機等；混凝土運輸設備為混凝土攪拌車；由于多方面因素原因，濟南市建筑市場上混凝土泵送設備市場化程度非常高，而大多數(shù)預拌混凝土企業(yè)未配備混凝土泵車等泵送設備。

2.2預拌混凝土企業(yè)單方混凝土能耗統(tǒng)計分析

各生產(chǎn)站點單方混凝土能耗統(tǒng)計分析如表 3 所示。由于濟南市預拌混凝土企業(yè)多不提供泵送服務，因此本次統(tǒng)計的邊界條件是生產(chǎn)混凝土的原材料進站（不包括原材料的運輸能耗）到預拌混凝土的施工地點（不含泵送）。

表3　各生產(chǎn)站點單方混凝土能耗統(tǒng)計表

由表 3 可見，濟南市 2012 年預拌混凝土企業(yè)能耗分別為：電 1.23～2.01kW·h/m3，生產(chǎn)用柴油（裝載機耗油）0.13～0.18kg/m3，預拌混凝土運輸用柴油 1.36～1.88kg/m3，水 176～207kg/m3；平均單項能耗分別為：電 1.50kW·h/m3，生產(chǎn)用柴油 0.15kg/m3，預拌混凝土運輸用柴油 1.53kg/m3，水 187kg/m3。預拌混凝土的綜合能耗分別為：按等價值折算為 2.61～3.64kgce/m3，按當量值折算為 2.37～3.25kgce/m3。平均綜合能耗按等價值折算為 2.93 kgce/m3，按當量值折算為 2.63kgce/m3；按等價值計算柴油（生產(chǎn)、運輸總和）折算值為 2.45kgce/m3，占平均總能耗的 83.62%，電力折算值為0.465kgce/m3，占平均總能耗的 15.87%；按當量值計算柴油（生產(chǎn)、運輸總和）折算值占平均總能耗的 93.16%，電力折算值占平均總能耗的 6.84%。由此可見生產(chǎn)預拌混凝土的能源消耗以柴油為主，其次為電力，企業(yè)主要的節(jié)能潛力在于節(jié)省柴油。

按濟南市工程質量與安全生產(chǎn)監(jiān)督站統(tǒng)計產(chǎn)量計算，濟南市預拌混凝土企業(yè) 2012 年總能耗（當量值）為 4.89 萬噸標準煤、2013 總能耗為 5.27 萬噸標準煤（以上尚不包含冬季施工原材料加熱用煤）?？梢婎A拌混凝土行業(yè)已經(jīng)成為能源消耗大戶，做好預拌混凝土企業(yè)的節(jié)能降耗工作，對加快淘汰落后產(chǎn)能、適時進行技術改造，提高能源、資源利用效率、企業(yè)的經(jīng)濟效益，促進節(jié)能減排目標的實現(xiàn)具有十分重要的意義。

所以，當前預拌混凝土企業(yè)能耗管理的重要任務是要加強基礎研究工作，特別是能源消耗統(tǒng)計工作，盡快制訂適合本地區(qū)的能耗限額指標，以指導預拌混凝土企業(yè)節(jié)能減排工作的順利開展。

3　預拌混凝土企業(yè)碳排放量的量化及影響因素

通過分析在預拌混凝土生產(chǎn)過程中的碳排放量，針對混凝土生產(chǎn)全過程的選材、設計、生產(chǎn)、供應、成品、其他六個環(huán)節(jié)，對單方混凝土的碳排放進行計算，其計算公式為：活動強度數(shù)據(jù)=溫室氣體活動數(shù)據(jù)×排放系數(shù)[4]。

其中：

CE——生產(chǎn)單方混凝土產(chǎn)生的總的碳排放量，t；

CE1——對預拌混凝土產(chǎn)品進行設計或者生產(chǎn)過程中，由于所需原材料而產(chǎn)生的間接排放量（包括選材、設計環(huán)節(jié)），t；

CE2——生產(chǎn)現(xiàn)場的機械設備（叉車攪拌機、攪拌車、泵車等）導致的碳排放和員工生活導致的直接或者間接碳排放量（包括生產(chǎn)、供應環(huán)節(jié)），t；

CE3——對廠區(qū)進行綠化而吸收的碳排放量，t。

上述公式中各代號的含義如表 4 所示。

表 4 中各材料排放系數(shù)數(shù)值統(tǒng)計/計算表見表 5。

據(jù)資料報道，燃燒 1t 標準煤排放 2.6t CO2，一棵樹平均一年可以吸收 18.3kg CO2。

由表 5 中數(shù)據(jù)可知，影響混凝土碳排放量的因素有混凝土原材料種類、用量、混凝土運輸?shù)取?/p>

表4　式 (2)～(4) 中各代號的含義

表5　各材料排放系數(shù)數(shù)值統(tǒng)計/計算表

4　預拌混凝土企業(yè)能耗管理思路

4.1引入能源管理體系

能源管理體系是在我國建設環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會基礎上而產(chǎn)生出來的。2012 年 12 月，我國頒布了 GB/T 23331—2012/ISO 50001:2011《能源管理體系 要求》，該標準借鑒了質量管理體系、環(huán)境管理體系等的成功模式，結合能源管理的特點和特殊要求，運用系統(tǒng)管理和全過程的理念，采用國際通行的 PDCA工作方式，將能源管理和節(jié)能技術相融合，通過指導有效的能源管理體系要素和過程，幫助企業(yè)實現(xiàn)能源方針和目標，提高企業(yè)能源管理效率和水平。GB/T 23331—2012 要求企業(yè)識別能源因素，建立能源管理基準和標桿，從產(chǎn)品生產(chǎn)、能源選用、設施設備的匹配和使用、節(jié)能技術采用等多方面進行控制，以確保節(jié)能管理績效，實現(xiàn)能源管理指標。能源管理體系的引入，將為預拌混凝土企業(yè)能耗管理提供體系保障[2]。

4.2強化能源管理基礎工作

（1）做好能源計量。能源計量是企業(yè)實施能耗限額管理的基礎，企業(yè)只有配備了相應的計量器具，才能實現(xiàn)能源分類計量、分級分項統(tǒng)計及核算，才能為能耗限額的制定提供科學依據(jù)。對能源進行分項計量，是企業(yè)做好節(jié)能工作的基礎。能源分項計量是指將企業(yè)的各類能源按其主要用途進行分項，并進行數(shù)據(jù)采集和分析，其常用的計量裝置包括電表、水表、柴油流量計量裝置等。

（2）定期召開用能分析會。企業(yè)能源管理負責人從設備運轉狀況、生產(chǎn)工藝技術水平、原材料質量、人為因素等方面對本企業(yè)能源消耗變動情況進行統(tǒng)計分析，查找能耗原因，制定階段性節(jié)能降耗措施。記錄能耗變動情況以及分析結果，形成“能耗月報”，并由企業(yè)通報各廠站的能源消耗情況。

（3）節(jié)獎超罰。各企業(yè)每月進行考核，能耗指標低于制定的預拌混凝土企業(yè)能耗限額先進值為節(jié)約，低于相應的預拌混凝土企業(yè)能耗限額限定值為合格，高于預拌混凝土企業(yè)能耗限額限定值為超標，并根據(jù)節(jié)能考核與獎懲制度對各廠站進行獎懲。節(jié)約與超標時，按企業(yè)相關規(guī)定給予各廠站相應獎懲。

4.3混凝土生產(chǎn)過程優(yōu)化

（1）采用先進技術，例如矢量變頻控制系統(tǒng)，從廠站生產(chǎn)方量的實際情況出發(fā)來進行節(jié)電軟件的編程，并通過軟件來對皮帶運輸機、攪拌機等的工作速度進行控制，降低非工作時的運轉速度等，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。

（2）提高污水利用率，對沉淀處理的清洗設備用水及場地的污水再循環(huán)利用，建立雨水回收系統(tǒng)，以減少對水資源的消耗、提高水資源的利用效率。

（3）有效利用生產(chǎn)過程中的廢料等。如對于廢混凝土可經(jīng)砂石分離，將砂石再利用，對于沉淀的泥漿可燒制成磚或在不影響混凝土性能的前提下進行混凝土生產(chǎn)。

（4）有效管理預拌混凝土的運輸，建立 GPS 系統(tǒng)，把整個企業(yè)的生產(chǎn)任務單的管理以及交貨單的數(shù)據(jù)信息有機結合在一起，減少油耗，整體上提高預拌混凝土企業(yè)管理水平，并通過 GPS 系統(tǒng)來控制運輸車輛實現(xiàn)節(jié)油，處理好油耗、安全以及車速之間的關系。

5　預拌混凝土企業(yè)節(jié)能降耗技術研究

目前，預拌混凝土企業(yè)眾多，但清潔生產(chǎn)技術應用不足，存在著整體技術含量低、能耗高、環(huán)境污染大等特點。因此，必須有效降低混凝土單方能耗、減少環(huán)境污染、促進預拌混凝土企業(yè)的清潔生產(chǎn)發(fā)展[5-6]。

5.1用電方面

（1）變頻技術。變頻技術可應用于由電機驅動的機械中，如混凝土攪拌機、皮帶輸送機等。在混凝土實際生產(chǎn)當中，多數(shù)情況下混凝土不是連續(xù)攪拌生產(chǎn)的，在此種情況下，混凝土攪拌機的驅動電機可在攪拌機空轉時降低輸出功率或自動停止工作，以節(jié)約能耗。同樣，皮帶輸送機在空轉時，也可降低輸出功率或自動停止工作，以節(jié)約能耗。通過應用變頻技術，可使電機節(jié)能率達到 25%～35%。

在德國水兵俱樂部舊址2015年的修復工程中，對于裂紋及輕度磨損、崩邊但尚可使用的地磚并沒有進行修補或替換；而針對約2.5 m2的缺失和破裂嚴重的地磚，通過采樣由廠家重新燒制，采用同規(guī)格、近似質地的地磚替換.經(jīng)過修補地磚區(qū)域視覺上與歷史性地磚相協(xié)調，細察可見表面色彩與光澤度差異，一定程度上實現(xiàn)新舊材料的可識別(圖8).

（2）行為節(jié)能。行為節(jié)能是指在工作環(huán)境中的人應具備節(jié)能的意識，并通過自身的行為達到節(jié)能的目的。如在生產(chǎn)間隙，操作人員可關閉混凝土攪拌機和皮帶輸送機；辦公人員下班后應關閉電腦、復印機和打印機等辦公設備；辦公區(qū)空調溫度設置合理等。通過行為節(jié)能，節(jié)能率可達5%～12%。

5.2用油方面

由以上研究可知，預拌混凝土企業(yè)油耗在所有能耗中所占比例較大，是預拌混凝土企業(yè)節(jié)能的重中之重，應系統(tǒng)全面加強節(jié)油方面的工作力度。

5.2.1管理方面

影響預拌混凝土企業(yè)油耗的因素較多，但可控因素主要包括車輛調度、攪拌生產(chǎn)效率、設備的維護保養(yǎng)、工作人員操作水平等。

（1）責任制。責任指標值可基于上月、上季、半年、歷年油耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)，綜合考慮各因素而制定。并結合獎罰制度，對于低于能耗責任指標值的給予一定獎勵；對于高于能耗責任指標值的給予一定處罰。

（2）調度。混凝土出機裝車后，值班調度需綜合考慮行車路線、交通狀況、運距、施工進度、車輛數(shù)量等因素調配車輛，以確保運輸車輛不積壓、不間斷，連續(xù)施工。對于因特殊情況達 2～4 小時未泵送的混凝土應及時退回，以保證混凝土質量。

（3）維修保養(yǎng)。預拌混凝土企業(yè)機械設備較多，有效的經(jīng)常性維護、保養(yǎng)可確保機械設備高效、穩(wěn)定、節(jié)能、長期工作，對于預拌混凝土企業(yè)是極大的節(jié)約。

根據(jù)攪拌機生產(chǎn)率配備合理容量的運輸攪拌車。根據(jù)混凝土需求量，盡量選擇容積大的運輸車，不僅可降低單方混凝土運輸成本，還可保證混凝土施工的連續(xù)性，且相對于小方量運輸車而言，大方量運輸攪拌車更為節(jié)能。

5.3用水方面

節(jié)水是環(huán)境與資源保護的重要組成部分。在預拌混凝土企業(yè)中，除混凝土生產(chǎn)用水外，還包括設備清洗用水、場地清潔用水、生活用水等，如不注意節(jié)約，將造成巨大經(jīng)濟損失與資源浪費。

5.3.1雨水利用

可將雨水徑流集中，根據(jù)用途要求，經(jīng)沉淀處理后用于混凝土生產(chǎn)、洗車、綠化、道路清洗等，從而大大減少地下水的開采。廠內的流水溝尺寸宜選擇寬 250～400mm、深400～600mm，分段筑壩，使流水溝便于清理又具備沉淀的作用。

5.3.2廢水利用

預拌混凝土企業(yè)廢水主要指清洗用水、泥漿水等。廢水根據(jù)沉淀效果分類使用——較為清潔的水可用于混凝土生產(chǎn)；一般清潔的水可用于混凝土企業(yè)設備清潔；效果不理想的可用于廠區(qū)場地清洗。

5.4運輸車輛方面

混凝土生產(chǎn)后需要使用運輸車輛運至施工現(xiàn)場，如能采取相應措施有效提高運輸效率、降低能源消耗也能節(jié)約大量能源、減少碳排放量。

5.4.1GPS 系統(tǒng)的利用

把整個企業(yè)的生產(chǎn)任務單的管理以及交貨單的數(shù)據(jù)信息有機結合在一起，一方面能夠合理配備資源，提高車輛利用率，另一方面約束司機的不良行為，減少油耗，整體上提高預拌混凝土企業(yè)管理水平。并通過 GPS 系統(tǒng)來控制運輸車輛實現(xiàn)節(jié)油。

5.4.2LNG（液化天然氣） 的使用

推廣使用 LNG 混凝土攪拌運輸車。實踐證明：用 LNG作為能源，不但能夠大大降低物流成本，而且能夠減少 90%的二氧化碳排放和 80% 的氮氧化物排放，有效地降低 PM2.5的排放，真正有效地解決油耗高、排放多、污染嚴重等問題。

5.5配合比優(yōu)化方面

預拌混凝土各原材料對碳排放的影響各不相同，如能降低高碳原材料使用量、提高低碳原材料使用量，則可有效促進預拌混凝土企業(yè)節(jié)能減排。

5.5.1降低水泥用量

生產(chǎn)礦粉、粉煤灰的碳排放量高于生產(chǎn)水泥的碳排放量，但由于礦粉、粉煤灰為工業(yè)廢料，如不加以利用會對環(huán)境造成污染，它們的使用雖然會在一定程度上增加混凝土的碳排放量，但綜合考慮混凝土綠色化生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)等還是有利用價值的。

5.5.2降低砂用量

每生產(chǎn)一噸機制砂的能源消耗折算成 CO2的排放為3.66kg，在保證混凝土質量的前提下降低機制砂的使用量，可有效降低混凝土碳排放量。而尾礦砂等為工業(yè)廢料，如不加以利用會對環(huán)境造成嚴重污染。當以一定比例替代機制砂后，不會對混凝土質量造成嚴重影響，而且可降低機制砂使用量、提高尾礦砂使用量、降低尾礦砂對環(huán)境的污染、降低混凝土碳排放量。

6　結語

節(jié)能減排是貫徹和落實科學發(fā)展觀、構建社會主義和諧社會的重大科學舉措，節(jié)能減排是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇，節(jié)能減排對于調整我國經(jīng)濟發(fā)展結構、轉變經(jīng)濟增長方式、提高人民生活質量、維護中華民族長遠利益，具有極其重要而深遠的戰(zhàn)略意義。節(jié)能減排也是每個企業(yè)應該承擔的社會責任。所以，預拌混凝土企業(yè)也應在我國節(jié)能減排、綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展進程中，做出應有的貢獻，做好能源統(tǒng)計工作，制定適應本地區(qū)的能源限額指標，促進為預拌混凝土行業(yè)節(jié)能減排工作的順利開展。

[1] 王龍志，萬立華，崔鑫．論預拌混凝土企業(yè)的綠色生產(chǎn)[J].商品混凝土，2014(12): 21-24．

[2] 王龍志，萬立華，崔鑫．預拌混凝土企業(yè)能耗管理現(xiàn)狀及管理思路探討[J]．商品混凝土，2015(3): 6-8．

[3] 易莉，李玉云，彭波，等．商品混凝土能源消耗現(xiàn)狀及節(jié)能潛力分析[J]．混凝土，2012(11): 87-92．

[4] 易莉．商品混凝土企業(yè)能耗限額及清潔生產(chǎn)評價系統(tǒng)的研究[D]．武漢：武漢科技大學[A]，2012．

[5] 吳文貴，王軍，吳雄，等．預拌混凝土綠色生產(chǎn)的研究與應用[C]．北京：第 8 屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集[A]，2012: 33-40．

[6] 戴會生．預拌混凝土攪拌站綠色生產(chǎn)綜合技術[J]．混凝土，2014(2): 98-101．

［通訊地址］山東省濟南市高新區(qū)舜華路 1117 號科匯大廈 B區(qū) 302 室山東建澤混凝土有限公司（250101）

Study on quantitative evaluation of carbon emissions and energy conservation and emissions reduction technology of ready-mixed concrete enterprise

Wang Longzhi, Cui Xin, Zhang Haixia, Wang Xiuqing, Ding Yikang
(Shandong Jianze Concrete Co., Ltd., Jinan Shandong 250101)

Based on long-term working experience and study of ready-mixed concrete enterprise development direction, analysis the problems of the energy consumption management and current situation of energy consumption, this paper puts forward to the ideas of energy management of ready-mixed concrete enterprise, and research on saving energy and reducing consumption technology of ready-mixed concrete enterprise, in order to facilitate energy consumption quotas of ready-mixed concrete enterprise,promote green, sustainable development of ready mixed concrete enterprises.

ready-mixed concrete enterprises; carbon emissions; energy consumption quota standard; energy saving and emission reduction

王龍志（1976—），男，高級工程師，從事混凝土工程應用技術研究。