通用硅酸鹽水泥低碳產品指標現狀分析及優化措施

文_韓志雷 中國船級社質量認證有限公司

水泥工業是我國國民經濟發展的重要基礎性產業，是建設社會主義現代化強國不可或缺的重要支撐。隨著國家“雙碳”政策的不斷出臺，水泥行業作為高耗能、高排放的重點行業，地方政府在控排的目標約束下對水泥企業的限制越來越嚴。尤其是今年隨著國家發展改革委、工業和信息化部、生態環境部、國家能源局聯合印發《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南（2022年版）》的出臺，對水泥生產企業綠色、低碳化發展提出了更高的要求。

1 通用硅酸鹽水泥低碳指標介紹

CNCA/CTS0017-2014《通用硅酸鹽水泥低碳產品評價方法及要求》規定，通用硅酸鹽水泥低碳指標排放限值見表1。

表 1 通用硅酸鹽水泥CO2排放量限值

2 實際生產過程中的低碳指標情況。

在江西地區，水泥生產企業根據市場需求，主要生產的水泥型號為PC42.5、PO42.5和PO52.5三種型號，因此低碳產品認證的水泥型號主要為PC42.5、PO42.5和PO52.5三種。

另外，從評價方法及要求來看，計算單元主要分為：R1生料中碳酸鹽礦物分解產生的CO2；R2新型干法窯旁路粉塵經煅燒排放的CO2；R3新型干法窯水泥窯灰經煅燒排放的CO2；R4來自傳統化石燃料的CO2（包括煤、汽油、柴油等）；R5從原材料入廠至熟料入庫過程電力消耗產生的CO2；R6水泥制成過程電力消耗產生的CO2；R7外購熟料產生的CO2；R8外購磨細礦渣粉產生的CO2；R9替代燃料、協同處置廢物過程產生的CO2；R10營運邊界外的余熱利用。

其中R3新型干法窯水泥窯灰經煅燒排放的CO2、R7外購熟料產生的CO2、R8外購磨細礦渣粉產生的CO2、R9替代燃料、協同處置廢物過程產生的CO2、R10營運邊界外的余熱利用基本為0。因此實際的計算單元可以近似分為由燒成過程和制成過程兩大部分產生的排放組成，根據低碳指標計算過程中計算的CO2排放數據，分別列出了燒成過程和制成過程產生的碳排放量，見表2、表3；燒成過程和制成過程產生的碳排放量在總體排放量中的占比情況，見圖1、圖2。

圖1 PO42.5二氧化碳排放占比情況

圖2 PC42.5二氧化碳排放占比情況

表2 PO42.5燒成過程和制成過程的CO2排放量統計（單位：kgCO2/t）

表3 PC42.5燒成過程和制成過程的CO2排放量統計（單位：kgCO2/t）

從圖1、圖2來看，燒成過程中產生的CO2排放量占總體CO2排放量的比例基本達到95%以上。

3 實際認證過程中低碳指標偏高的原因分析

3.1 水泥配比不當

在評價方法及要求中對混合材在水泥配比中范圍做了明確規定，因此熟料和混合材的配比不同對低碳指標的影響很大，以PO42.5水泥的配比為例，不同生產企業的混合材的占比范圍在7%～17%之間，如果混合材占比少，那么熟料的使用量就會較大，這樣就會造成最終的水泥低碳指標偏高；反之，水泥低碳指標就會偏低。

3.2 能源消耗量偏高

生產水泥過程中的能源消耗量跟企業的生產設備維護情況、落后設備淘汰和技術改造升級情況以及生產運行控制精細情況有直接的關系。以本次認證的6家企業的能耗指標為例，不同的生產企業可比熟料綜合能耗指標，好的企業達到99.90kgce/t，差的企業在113kgce/t左右；可比水泥綜合能耗指標，好的企業達到80.00kgce/t，差的企業在90.00kgce/t左右。

4 優化水泥產品碳排放指標的改進措施

4.1 優化水泥配比

從圖1、圖2看出，燒成過程中產生的CO2排放量占總體CO2排放量的比例在95%以上，因此，企業在滿足國標的前提下，參考《通用硅酸鹽水泥低碳產品評價方法及要求》中規定的混合材比例，增加混合材在水泥制成過程中的占比，降低燒成熟料的使用量，就會在很大程度上降低低碳產品的碳排放指標，而且，優化水泥配比的措施在降低碳排放指標方面容易實現，效果明顯。

4.2 設備改造升級

4.2.1 窯尾收塵系統和風道降阻改造

根據企業在實際生產過程中存在的問題，對預熱器、分解爐、旋流器、預熱器內筒、旋風筒、導流板進行針對性優化改造。改造后通過實驗標定測試，達到了很好的效果，如熟料綜合電耗由改造前的53.33kWh/t下降到改造后的50.17kWh/t，下降了3.16kWh/t；熟料綜合煤耗kgce/t也由改造前的100.35kgce/t下降到99.33kgce/t，下降量1.02kgce/t，以企業實際年產熟料200t算，全年節能效果非常明顯。

4.2.2 采用高效篦冷機提高熟料燒成系統的熱效率

老一代篦冷機普遍存在篦床面積小，篦冷腔結構設計不合理，生產效率低、阻力大、故障率高。企業通過改造，將傳統篦冷機改造成最新四代十字棒篦冷機，采用中置輥破，配合冷卻風機的永磁電機改造，不僅提高生產效率，減少故障率，還提升了篦冷機的熱交換能力，保證二次風溫溫度穩定在1100℃以上，熟料出口溫度小于65℃加環境溫度，為熟料的輸送與儲存以及后續水泥制成創造了更好條件。

總體來看，企業進行節能改造后，低碳指標的降低取得了非常好的效果。

4.3 增加新能源的使用比例

企業應積極探索尋求清潔能源替代，并建立起相應的支撐體系，尤其是當前國家大力發展新能源產業的背景下，水泥生產企業也在大力開展光伏裝機建設，以此增加清潔能源使用比例，降低CO2排放量。

5 結語

水泥行業作為全國碳排放的主要領域之一，隨著國家“雙碳”政策的持續深入，水泥生產企業應深入貫徹落實國家戰略部署，積極響應節能降碳改造升級的要求，在節能降碳改造升級工作上統籌謀劃，圍繞“節電、節煤、減碳、減排”目標，在設備改造、技術優化升級、清潔能源替代等方面發力，為通用硅酸鹽水泥走好低碳發展道路提供關鍵支撐。