水泥行業推動碳中和需多措并舉——訪《水泥》雜志副主編王新頻

文章來源:中國建材報楊洸2021-01-21 16:53

推動建材行業碳達峰、碳中和已是業內共識,如何做好產業碳達峰,推動產業碳中和是行業下一步要探討的問題。為此,記者專訪《水泥》雜志副主編王新頻,請他談談水泥行業在碳達峰、碳中和領域的情況,以及未來如何做好水泥行業碳達峰、碳中和工作。
 
記者:2020年中央經濟工作會議將做好碳達峰、碳中和工作確定為2021年重點任務之一。在“十四五”時期乃至未來的很長一段時間,減排降碳、低碳發展都將是我國環境治理甚至國家治理的一個重要主題。水泥行業是建材工業的重要產業,您如何看待當下水泥行業的碳達峰情況?水泥行業的碳達峰又受到哪些方面的影響?
 
王新頻:水泥行業二氧化碳排放與熟料產量和熟料碳排放因子有關。熟料產量與市場需求、政策因素等相關,碳排放因子與生產工藝、生產技術、裝備水平等有關。我國目前的熟料碳排放因子為0.8534t CO2/t熟料,水泥碳排放因子約為0.8853t CO2/t水泥。近幾年,熟料產量基本穩定在16億噸左右。如果要早日達到碳達峰,就要從兩個方面統籌考慮,一方面控制熟料產能、產量;另一方面要進一步降低碳排放因子值。水泥行業的發展受到國家有關政策的影響較大,從當前情況來看,只要保持現有產業政策的連續性,從某種角度看,水泥行業或將基本實現碳達峰。
 
近期,工業和信息化部就《水泥玻璃行業產能置換實施辦法(修訂稿)》公開征集意見,并印發了《關于進一步做好水泥常態化錯峰生產的通知》等文件。從有關政策看,國家嚴控產能新增的初衷始終未變,堅持做好錯峰生產也成為常態化機制確立下來。在政策引導下,水泥熟料產能總量得到有效控制,熟料產量也控制在合理范圍內。當前產業政策對水泥行業的碳達峰來講是個利好,政策從源頭入手,掐斷了水泥行業碳排放繼續上升的根源。
 
記者:生態環境部近日印發《關于統籌和加強應對氣候變化與生態環境保護相關工作的指導意見》,其中也提出,積極推動部分地區和行業先行先試。支持有條件的地方和行業率先達到碳排放峰值,推動已經達峰的地方進一步降低碳排放,支持基礎較好的地方探索開展近零碳排放與碳中和試點示范。選擇典型城市和區域,開展空氣質量達標與碳排放、碳達峰“雙達”試點示范。在鋼鐵、建材、有色等行業,開展大氣污染物和溫室氣體協同控制試點示范等。您認為對于水泥企業來說,當下做好碳達峰、碳中和工作的重點是什么?具體應怎樣做?
 
王新頻:與碳達峰不同,碳中和將更關注峰值拐點之后如何有效減少碳排放,這也是水泥行業當前要著重解決的。
 
水泥行業的碳中和主要從碳減排、碳吸收和碳捕集上考慮,其中碳減排對水泥企業來說是目前的重點。碳吸收方面,國家在相關的政策文件中也有體現,主要是綠色礦山建設,它是綠色工廠建設中的重要一項,開采后的礦山如何恢復植被、護坡、道路等是很重要的,這對實現碳中和的作用不可忽視,我們要把綠色礦山建設的有關工作堅持做下去,這是利在千秋的事情。
 
要做好水泥行業的碳中和,一方面要重視環境保護,另一方面要從碳減排上下功夫,而如何做好碳減排,其中又有哪些新技術?這也是業內關注的問題。當前的技術方式在能源使用效率上還有較大的提升空間。據相關文獻統計,水泥生產過程中,熱耗、電耗可以降低20%的二氧化碳排放。
 
在提高能源效率方面,我建議,一是做好余熱利用工作,積極發揮余熱價值,可用于如發電、取暖、烘干等,目前水泥廠基本采用。二是采用富氧燃燒技術,該技術能夠有效提高煅燒溫度、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,是一項非常不錯的實用技術。目前該技術在新疆等地區和電石渣富產地區已有采用。三是采用高效冷卻技術。據了解,如采用十字棒式篦冷機,其熱效率可達80%,熱損失小于400kJ/kg。四是采用高效粉磨技術和設備。如采用“立磨+輥壓機”聯合粉磨系統、輥壓機終粉磨系統等,其產量高、能耗低,而且細度完全能夠滿足產品質量要求,對有效降低間接二氧化碳排放作用不可小覷。五是升級自動化、智能化控制系統。如采用能源管理系統、高耗能產品能耗大數據分析及對標節能服務平臺等。貴州省已經實現了能源的統一管理,統籌安排能源使用,大家也可借鑒學習。
 
除了提升能源效率,注重研發使用替代能源、替代原料,重視熟料替代等也是碳減排的重要方式。替代燃料方面,有國外資料報道統計,使用10%的替代燃料,每噸熟料生產中會使二氧化碳直接排放減少80kg至200kg。在我國替代燃料的使用比例還不高,前幾年的資料表明才2%左右,歐美發達國家有的已高達近80%,目前我們協同處置在全國范圍內遍地開花,品種多樣,各種先進的處置技術、設備、系統都開始完善。
 
此外,清潔能源的利用也是重要的碳減排手段。對水泥企業而言,比較實用可行的是光伏發電。據海螺設計院透露,他們基本通過余熱發電和光伏發電可以達到工廠的用電需求,基本不用外購電,這說明先進企業已經開始在為節能減排作長遠考慮。
 
在替代原料上,我們知道水泥生產的主要原料是石灰石,而石灰石正是二氧化碳排放的主要來源,因此如果采用電石渣、石粉、鎂渣、硅鈣渣、石灰石尾礦等高鈣劣質工業廢渣代替石灰石,將是一種很好的減排措施,有專家統計,采用15%粒化高爐礦渣和20%磚渣作為水泥生產混合材,生產每噸水泥可以減少90千克二氧化碳。另外,因為熟料生產會導致二氧化碳排放,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,無疑對減排是一種貢獻。國外有資料表明,水泥中摻入30%至70%的高爐礦渣,則生產一噸水泥則可以減少60千克至380千克二氧化碳,若摻入25%至35%粉煤灰,則生產一噸水泥可以減少20千克至100千克二氧化碳。國外CEMⅢ/C型水泥中可以摻入80%至95%礦渣。
 
記者:據了解,歐盟在上世紀90年代二氧化碳排放達到45億噸的峰值,美國在2007年達到59億噸左右的峰值,預測中國二氧化碳排放峰值將達到106億噸左右,是歐盟的2.4倍,美國的1.8倍;按照歐盟本世紀中葉實現碳中和目標,其碳達峰至碳中和歷經60年,而我國從碳達峰到碳中和僅有30年。對我們來講,可以說是時間緊任務重,那當前推進碳達峰碳中和比較高效的方式有哪些呢?
 
王新頻:剛剛提到的碳捕集就是比較高效的碳減排方式,例如CCS碳捕集與封存)、CCUS(碳捕集、利用和封存)等,碳捕獲與封存(carbon capture and storage,CCS)技術是指將二氧化碳從工業或相關排放源中分離出來,輸送到封存地點,并長期與大氣隔絕的過程。CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage)碳捕獲、利用與封存也是應對全球氣候變化的關鍵技術之一。
 
這些技術目前在全世界水泥行業大規模應用很少,歐美雖較早開始研究,但現階段也幾乎都停留在實驗室和中試階段。從其碳減排貢獻上說,碳捕集與碳封存是高效的,而很多如碳交易等方式都只是一種限排措施。目前我國海螺蕪湖白馬山水泥廠是我國第一個采用化學吸收法進行碳捕集的水泥廠,捕集的二氧化碳基本作為商用,如生產干冰、食品添加劑等。就水泥行業可行的碳捕集工藝來說,個人認為有MEA化學吸收法、純氧燃燒法、膜分離法、鈣循環法等,我比較看好化學吸收法和鈣循環法,其對水泥工業的適應性更好,可行性更高。而碳封存是一個系統工程,可行的技術有地質封存、深海封存和礦物碳化。前兩者相對好實現。地質封存一般用在廢棄的油田,采用高壓注射,再用特用水泥柱封堵油井,其缺點是有泄漏的風險。此外,地質封存也用在正在采油的油井中,高壓二氧化碳具有驅油作用,有助于采油,采出的部分二氧化碳以氣態形式回收;深海封存是因為液態二氧化碳在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,如果沒有地質變動是很安全的。需要注意的是,盡管技術上已經相對成熟,但礦物碳化適合于單條生產線,小型小排量企業。而碳封存的前提是二氧化碳捕集量足夠大,這可能就不是一個企業、一個行業的事,可能要跨行業、跨領域協作。
 
另外,碳利用也是一種減碳方法,但在碳利用過程中有些應用又會導致二氧化碳返入大氣,如人工降雨用的干冰幾乎全回到大氣,食品添加劑的制作過程也會有相當一部分返回大氣中。但如果用來合成化學工業試劑,用在礦物碳化領域則是不可逆的。目前我國已有商業公司在其他領域采用該技術捕獲二氧化碳,并準備進軍水泥行業。

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