?水泥行業(yè)推動碳中和需多措并舉
推動建材行業(yè)碳達峰、碳中和已是業(yè)內(nèi)共識,如何做好產(chǎn)業(yè)碳達峰,推動產(chǎn)業(yè)碳中和是行業(yè)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?wù)勊嘈袠I(yè)在碳達峰、碳中和領(lǐng)域的情況,以及未來如何做好水泥行業(yè)碳達峰、碳中和工作。
記者:2020年中央經(jīng)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(wù)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(fā)展都將是我國環(huán)境治理甚至國家治理的一個重要主題。水泥行業(yè)是建材工業(yè)的重要產(chǎn)業(yè),您如何看待當(dāng)下水泥行業(yè)的碳達峰情況?水泥行業(yè)的碳達峰又受到哪些方面的影響?
王新頻:水泥行業(yè)二氧化碳排放與熟料產(chǎn)量和熟料碳排放因子有關(guān)。熟料產(chǎn)量與市場需求、政策因素等相關(guān),碳排放因子與生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)、裝備水平等有關(guān)。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(chǎn)量基本穩(wěn)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(tǒng)籌考慮,一方面控制熟料產(chǎn)能、產(chǎn)量;另一方面要進一步降低碳排放因子值。水泥行業(yè)的發(fā)展受到國家有關(guān)政策的影響較大,從當(dāng)前情況來看,只要保持現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)政策的連續(xù)性,從某種角度看,水泥行業(yè)或?qū)⒒緦崿F(xiàn)碳達峰。
近期,工業(yè)和信息化部就《水泥玻璃行業(yè)產(chǎn)能置換實施辦法(修訂稿)》公開征集意見,并印發(fā)了《關(guān)于進一步做好水泥常態(tài)化錯峰生產(chǎn)的通知》等文件。從有關(guān)政策看,國家嚴控產(chǎn)能新增的初衷始終未變,堅持做好錯峰生產(chǎn)也成為常態(tài)化機制確立下來。在政策引導(dǎo)下,水泥熟料產(chǎn)能總量得到有效控制,熟料產(chǎn)量也控制在合理范圍內(nèi)。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策對水泥行業(yè)的碳達峰來講是個利好,政策從源頭入手,掐斷了水泥行業(yè)碳排放繼續(xù)上升的根源。
記者:生態(tài)環(huán)境部近日印發(fā)《關(guān)于統(tǒng)籌和加強應(yīng)對氣候變化與生態(tài)環(huán)境保護相關(guān)工作的指導(dǎo)意見》,其中也提出,積極推動部分地區(qū)和行業(yè)先行先試。支持有條件的地方和行業(yè)率先達到碳排放峰值,推動已經(jīng)達峰的地方進一步降低碳排放,支持基礎(chǔ)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(qū)域,開展空氣質(zhì)量達標(biāo)與碳排放、碳達峰“雙達”試點示范。在鋼鐵、建材、有色等行業(yè),開展大氣污染物和溫室氣體協(xié)同控制試點示范等。您認為對于水泥企業(yè)來說,當(dāng)下做好碳達峰、碳中和工作的重點是什么?具體應(yīng)怎樣做?
王新頻:與碳達峰不同,碳中和將更關(guān)注峰值拐點之后如何有效減少碳排放,這也是水泥行業(yè)當(dāng)前要著重解決的。
水泥行業(yè)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(yè)來說是目前的重點。碳吸收方面,國家在相關(guān)的政策文件中也有體現(xiàn),主要是綠色礦山建設(shè),它是綠色工廠建設(shè)中的重要一項,開采后的礦山如何恢復(fù)植被、護坡、道路等是很重要的,這對實現(xiàn)碳中和的作用不可忽視,我們要把綠色礦山建設(shè)的有關(guān)工作堅持做下去,這是利在千秋的事情。
要做好水泥行業(yè)的碳中和,一方面要重視環(huán)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(shù)?這也是業(yè)內(nèi)關(guān)注的問題。當(dāng)前的技術(shù)方式在能源使用效率上還有較大的提升空間。據(jù)相關(guān)文獻統(tǒng)計,水泥生產(chǎn)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(fā)揮余熱價值,可用于如發(fā)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(shù),該技術(shù)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(shù)。目前該技術(shù)在新疆等地區(qū)和電石渣富產(chǎn)地區(qū)已有采用。三是采用高效冷卻技術(shù)。據(jù)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(shù)和設(shè)備。如采用“立磨+輥壓機”聯(lián)合粉磨系統(tǒng)、輥壓機終粉磨系統(tǒng)等,其產(chǎn)量高、能耗低,而且細度完全能夠滿足產(chǎn)品質(zhì)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(tǒng)。如采用能源管理系統(tǒng)、高耗能產(chǎn)品能耗大數(shù)據(jù)分析及對標(biāo)節(jié)能服務(wù)平臺等。貴州省已經(jīng)實現(xiàn)了能源的統(tǒng)一管理,統(tǒng)籌安排能源使用,大家也可借鑒學(xué)習(xí)。
除了提升能源效率,注重研發(fā)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(tǒng)計,使用10%的替代燃料,每噸熟料生產(chǎn)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(fā)達國家有的已高達近80%,目前我們協(xié)同處置在全國范圍內(nèi)遍地開花,品種多樣,各種先進的處置技術(shù)、設(shè)備、系統(tǒng)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(yè)而言,比較實用可行的是光伏發(fā)電。據(jù)海螺設(shè)計院透露,他們基本通過余熱發(fā)電和光伏發(fā)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(yè)已經(jīng)開始在為節(jié)能減排作長遠考慮。
在替代原料上,我們知道水泥生產(chǎn)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(zhì)工業(yè)廢渣代替石灰石,將是一種很好的減排措施,有專家統(tǒng)計,采用15%?;郀t礦渣和20%磚渣作為水泥生產(chǎn)混合材,生產(chǎn)每噸水泥可以減少90千克二氧化碳。另外,因為熟料生產(chǎn)會導(dǎo)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(chǎn)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(chǎn)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(jù)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(yù)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(xiàn)碳中和目標(biāo),其碳達峰至碳中和歷經(jīng)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(wù)重,那當(dāng)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(shù)是指將二氧化碳從工業(yè)或相關(guān)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(yīng)對全球氣候變化的關(guān)鍵技術(shù)之一。
這些技術(shù)目前在全世界水泥行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用很少,歐美雖較早開始研究,但現(xiàn)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(xué)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(chǎn)干冰、食品添加劑等。就水泥行業(yè)可行的碳捕集工藝來說,個人認為有MEA化學(xué)吸收法、純氧燃燒法、膜分離法、鈣循環(huán)法等,我比較看好化學(xué)吸收法和鈣循環(huán)法,其對水泥工業(yè)的適應(yīng)性更好,可行性更高。而碳封存是一個系統(tǒng)工程,可行的技術(shù)有地質(zhì)封存、深海封存和礦物碳化。前兩者相對好實現(xiàn)。地質(zhì)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(fēng)險。此外,地質(zhì)封存也用在正在采油的油井中,高壓二氧化碳具有驅(qū)油作用,有助于采油,采出的部分二氧化碳以氣態(tài)形式回收;深海封存是因為液態(tài)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(zhì)變動是很安全的。需要注意的是,盡管技術(shù)上已經(jīng)相對成熟,但礦物碳化適合于單條生產(chǎn)線,小型小排量企業(yè)。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(yè)、一個行業(yè)的事,可能要跨行業(yè)、跨領(lǐng)域協(xié)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(yīng)用又會導(dǎo)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(dāng)一部分返回大氣中。但如果用來合成化學(xué)工業(yè)試劑,用在礦物碳化領(lǐng)域則是不可逆的。目前我國已有商業(yè)公司在其他領(lǐng)域采用該技術(shù)捕獲二氧化碳,并準備進軍水泥行業(yè)。
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