水泥生產(chǎn)過程中二氧化碳減排分析

金燦 向威

摘 要：低碳經(jīng)濟(jì)是一種以低污染、低能耗以及低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式。水泥生產(chǎn)過程會排放大量CO2，如何滿足低碳經(jīng)濟(jì)的需求是其亟待解決的問題，同樣還是其技術(shù)革新的源動力。本文就水泥生產(chǎn)過程中CO2減排進(jìn)行深入地分析。

關(guān)鍵詞：水泥生產(chǎn)；二氧化碳；減排

1 引言

水泥行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)材料行業(yè)，并且還是CO2排放大戶。2010年我們國家的水泥產(chǎn)量達(dá)到了18.8億噸，水泥業(yè)CO2排放量在社會總排放量中占據(jù)著較大比重。水泥行業(yè)CO2減排對于達(dá)到2020年CO2減排的目標(biāo)具有極為重要的意義。

2 水泥生產(chǎn)過程中二氧化碳排放的來源與分類

充分結(jié)合國內(nèi)水泥生產(chǎn)技術(shù)、材料耗費、生產(chǎn)裝置、電力消耗以及水泥產(chǎn)品架構(gòu)等層面的具體狀況，將我們國家水泥生產(chǎn)過程中的CO2排放劃分成直接排放與間接排放兩種形式，按照CO2排放來源針對兩種排放實施了范圍的明確。水泥生產(chǎn)過程中CO2的直接排放源主要有以下幾個方面：（1）包含在原料當(dāng)中的有機(jī)碳的燃燒與碳酸鹽的煅燒；（2）可替代化石燒成燃料的燃燒；（3）傳統(tǒng)化石燒成燃料的燃燒；（4）非燒成燃料的燃燒；（5）生物質(zhì)燒成燃料的燃燒。水泥生產(chǎn)過程中CO2的間接排放源主要有以下幾個方面：：（1）水泥生產(chǎn)廠家耗費的電力的外界發(fā)電；（2）第三方傳統(tǒng)與可替代燃料的制造與處置；（3）由其他生產(chǎn)廠家購買熟料的加工與用自己的產(chǎn)品進(jìn)行建設(shè)的；（4）第三方所提供的原燃料輸入與熟料、水泥等相關(guān)產(chǎn)品的輸送。

3 水泥生產(chǎn)過程中二氧化碳減排措施

3.1 實施嚴(yán)格的排放管理

完全遵守需創(chuàng)建統(tǒng)一、合理的降耗節(jié)能以及污染減排統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制、考核機(jī)制以及監(jiān)管機(jī)制的原則，政府主管機(jī)構(gòu)正在帶頭分析明確關(guān)鍵污染物總量減排統(tǒng)計、監(jiān)管的考核方式。《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》同樣指出了需全力實施應(yīng)對氣候改變能力創(chuàng)建，涵蓋達(dá)到溫室氣體清單制定要求的統(tǒng)計機(jī)制，未來溫室氣體排放預(yù)估形式，明確關(guān)鍵排放因子所必備的監(jiān)測數(shù)據(jù)，溫室氣體數(shù)據(jù)庫等方面的能力創(chuàng)建。水泥行業(yè)的CO2排放量在我們國家CO2總排放量中所占據(jù)的比重達(dá)到了20%左右。在水泥行業(yè)率先明確合理的CO2排放統(tǒng)計方式，實施嚴(yán)格的CO2排放管理具有極為重要的價值。

3.2 積極運用節(jié)能環(huán)保技術(shù)

第一，新型干法水泥技術(shù)。此技術(shù)的關(guān)鍵便是預(yù)分解技術(shù)、懸浮預(yù)熱，同時在整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，達(dá)到了IT技術(shù)、節(jié)能篦冷機(jī)、分解爐系統(tǒng)、料床粉磨技術(shù)、新型燃燒器以及水泥料床終粉磨系統(tǒng)等的綜合運用，是一類新興的水泥生產(chǎn)技術(shù)。因為新型干法水泥生產(chǎn)線當(dāng)中有著數(shù)千個開關(guān)、上千臺電動機(jī)以及幾百臺裝置等等，為了能夠保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，需要提升自動控制水平，以達(dá)到工藝設(shè)備的科學(xué)化管理，真正實現(xiàn)清潔制造、保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)。以淘汰5億噸落后的工藝水泥為例實施測算，大概能夠節(jié)省7000萬噸煤，節(jié)省450億度電，CO2減排能夠達(dá)到3.5億噸?，F(xiàn)階段，我們國家的新型干法水泥技術(shù)，需要以加強工藝裝置水平為基礎(chǔ)，增強管理，規(guī)范工程的設(shè)計建設(shè)，以促進(jìn)水泥生產(chǎn)線成本費用的不斷下降。

第二，余熱發(fā)電技術(shù)。以每年發(fā)電量90億kWh為指標(biāo)，運用此技術(shù)，可以節(jié)省360萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少CO2排放2864萬噸。余熱發(fā)電技術(shù)的運用能夠由以下幾個層面著手：其一，針對工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，比如：在煤粉制備的時候，將最初所運用的篦式冷卻機(jī)余風(fēng)，替換成預(yù)熱器廢氣，將立磨當(dāng)作煤粉粉磨裝置。如此，制備煤粉、粉磨生料所需要的熱風(fēng)，均能夠由預(yù)熱器的出余熱鍋爐廢氣，其溫度能夠達(dá)到200℃。其二，當(dāng)下余熱鍋爐工藝逐漸趨于完善，運轉(zhuǎn)率同樣能夠?qū)崿F(xiàn)與回轉(zhuǎn)窯保持同步，因此在具體的工程當(dāng)中，可以將水泥加工工藝和余熱發(fā)電實施同步設(shè)計，防止發(fā)生旁路漏風(fēng)的問題。

3.3 充分利用余熱

水泥生產(chǎn)環(huán)節(jié)所排放出的帶有一定余熱的廢氣大都是熟料冷卻形成的廢氣與回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣。新型干法水泥加工線窯尾廢氣的溫度大約是320℃。排氣量大約為2.5Nm3/kg的熟料；熟料冷卻所形成的廢氣除了運用至二、三次風(fēng)以及烘干燃料以外，排放的尾氣溫度大約是250℃左右，排氣量大約為1.5Nm3/kg熟料。以上帶有一定余熱的廢氣能夠運用于低溫余熱發(fā)電與烘干原燃料。

3.4 減少熟料用量，增加礦化劑

第一，近幾年內(nèi)，混合材被當(dāng)作輔助性膠凝材料大量的運用于水泥生產(chǎn)過程中?；旌喜牡倪\用，不但能夠加強水泥的各種性能，增加水泥的運用壽命，同樣還能夠降低對于水泥的要求。研究表明，合理的生料細(xì)度、煤料對口的精細(xì)化管理、工藝操作與配料調(diào)整的高度統(tǒng)一、適當(dāng)?shù)腃3S含量等多種管理與技術(shù)手段，輔以生料易燒性實驗、熟料巖相分析、煤粉燃燒特性等檢測手段來綜合管控，能保證熟料質(zhì)量的不斷提高。在確保同等水泥性能的基礎(chǔ)上，熟料質(zhì)量愈高，便能夠加入更加多的混合材。在混合材數(shù)量增多1%之時，水泥熟料的用量便會降低1%，同時可以使得生產(chǎn)每噸水泥降低1%的CO2排放。

第二，礦化劑是為了推動又或是調(diào)控熟料的產(chǎn)生而摻入到配料里面的物質(zhì)，其價格低廉、來源廣泛，當(dāng)前常見的礦化劑主要有硫酸鹽、氟化物、氯鹽、磷酸鹽以及復(fù)合礦化劑等等。在熟料煅燒環(huán)節(jié)摻入礦化劑，不但能夠參與產(chǎn)生具備水硬性的熟料礦物，等同于減少了熟料的使用數(shù)量，降低了CO2的排放；同時還可以推動CaCO3的分解速率與降低分解溫度，進(jìn)而減少熟料熱耗，降低煤耗。

4 結(jié)論

總而言之，水泥生產(chǎn)行業(yè)是CO2排放的大戶，其將來的減排負(fù)擔(dān)與包含的碳資源有著非常大的挖掘潛力，捕集二次運用水泥生產(chǎn)廢氣里面的CO2生產(chǎn)生物燃料、精細(xì)化工產(chǎn)品、農(nóng)用化肥以及可降解塑料等等不但在環(huán)保與經(jīng)濟(jì)層面具備較強的吸引力，同時在較大程度上舒緩了國際碳資源危機(jī)。然而，我國仍然面對著非常大的挑戰(zhàn)，如何加強技術(shù)的可行性、成本費用最低化以及研發(fā)全新的分離回收運用模式是我們不斷努力的方向。政府機(jī)構(gòu)的資金支持與政策扶持對于水泥行業(yè)開展新型產(chǎn)業(yè)具有非常重要的作用。低碳水泥、綠色水泥值得人們的期待！

參考文獻(xiàn)

[1]張桂珍.水泥生產(chǎn)過程中二氧化碳減排潛力分析[J].四川水泥，2016（02）.

[2]魏丹青，趙建安，金遷致.水泥生產(chǎn)碳排放測算的國內(nèi)外方法比較及借鑒[J].資源科學(xué)，2012（06）.

[3]周穎，張宏偉，蔡博峰，等.水泥行業(yè)常規(guī)污染物和二氧化碳協(xié)同減排研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2013（12）.

（作者單位：1湖南海螺水泥有限公司生產(chǎn)品質(zhì)處；

2湖南海螺水泥有限公司制造分廠）