search
水泥行業節能減排兩大誤區及如何推進?

水泥行業節能減排兩大誤區及如何推進?

OFweek節能環保網訊 根據今年初公布的「十三五」節能減排目標,到2020年,全國萬元GDP能耗需較2015年下降15%,能源總量控制在50億噸標準煤以內。減排方面,全國化學需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放總量分別控制在2001萬噸、207萬噸、1580萬噸、1574萬噸以內,比2015年分別下降10%、10%、15%和15%。

另外,根據工信部去年7月發布的《工業綠色發展規劃(2016-2020年)》,到2020年,水泥熟料綜合能耗需要從2015年的112kg降至105kg。

當前的水泥行業節能減排壓力主要來自於兩個方面。其一、國內水泥工業體量巨大,建2016年產量就達24.03億噸,使得資源消耗量和污染物排放總量甚巨;其二、水泥行業正面臨嚴重的產能過剩問題,根據「國辦34號」文等政策要求,節能環保指標將成為淘汰過剩產能的重要手段。

關於水泥行業的節能減排,近年來一直為業內所關注,為實現節能減排目標,行業以及政策各個層面也提出過不少措施,但並不是所有措施都能起到根本性作用。

水泥行業節能減排的兩個誤區

誤區一:取消低標號水泥利於水泥行業綠色發展

為緩解產能過剩壓力,近年來取消P.C32.5水泥的呼聲不絕於耳。根據2014年12月發布的GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》國家標準第2號修改單2015年12月1日起取消32.5複合硅酸鹽水泥。

如今一年多時間已經過去,即便P.C32.5標號水泥已經由P.C32.5R標號水泥取代,但是國內對取消P.C32.5水泥的爭論依舊沒有停止,特別是近段時間業內傳出欲全面取消32.5等級水泥之後,反對之聲更勝以往。

部分業者呼籲取消32.5級水泥的初衷並不難理解。一方面,認為高標號水泥有利於提高混凝土強度,改善建築質量;另一方面,取消低標號水泥可以增加熟料用量,緩解產能過剩壓力。

然而,上述設想並不一定能實現。其一,混凝土性能受多方面因素制約,水泥只是一方面,且高強度混凝土並不等同於高性能混凝土;其二,水泥產能過剩歸根到底是熟料產能的過剩,若不能限制熟料產量,無論是化解產能過剩還是節能減排都極為困難。

取消32.5級水泥對於水泥節能減排不一定有利。首先,水泥生產是消化各種工業廢渣的主力軍,承擔了國內70%以上的廢渣綜合利用的重任。在各水泥品種中,32.5水泥,是消化工業廢渣能力最強的品種。取消32.5級水泥,將對各地工業廢渣消化處理帶來嚴重的影響。其次,水泥作為一種半成品,最終目的是服務於混凝土產業,取消32.5級水泥之後,混凝土製備過程中,攪拌站自行添加混合材的情況可能有增無減,由於粉磨混合控制技術不及水泥企業,有可能導致建築施工質量下滑,影響建築使用壽命,對於社會資源而言無疑是極大的浪費。

導讀: 關於水泥行業的節能減排,近年來一直為業內所關注,為實現節能減排目標,行業以及政策各個層面也提出過不少措施,但並不是所有措施都能起到根本性作用。

事實上,為提升實現水泥行業的綠色發展,國際上反而在減少熟料的用量。

據媒體報道,去年底歐盟水泥標準EN197-1中再增加了兩個新的低熟料含量水泥品種。另外,早在2011年德國的一些水泥工業研究機構就提出,波特蘭水泥中的熟料含量可以降低至50%,並開展持續的試驗研究。

報道指出,水泥工業面臨節省優質化石類燃料和降低CO2排放的巨大壓力。在還沒有一種能夠完全替代波特蘭水泥的新膠凝材料出現的前提下,開發低熟料多組分水泥無疑是一項重要的節能減排措施。

另外,水泥強度與混凝土性能高低並不存在必然聯繫。混凝土的製備受多方面因素制約,例如骨料級配及粒型、礦物摻合料、外加劑、施工和後期養護等等,高強度水泥的使用可能不但起不到提升混凝土性能的作用,甚至會導致混凝土開裂現象增多。

著名混凝土專家清華大學教授廉慧珍曾指出,在一部分人看來,水泥強度越高,用得越多混凝土質量越好,其實不然,真正的高性能混凝土是用最少的水泥製備出最適合施工要求的混凝土。

當前水泥業內有人聲稱,因為國內一噸熟料生產的水泥量大於國際水平,所以應該增加熟料用量。且不論國際上一噸熟料生產的水泥是否低於國內,而即便如此,該數據也不具備可比性。

一方面,國內水泥市場和國外市場構成不同,低標號水泥擁有更大的應用空間;另一方面,熟料生產不是為了增加或減少水泥產量,而是利用熟料產生的合理強度保證建築質量,不能混淆其中的因果聯繫。在滿足實際施工要求的背景下,更少的熟料配製出更多的水泥,其實是一件減少資源消耗的好事,並沒有什麼不妥。

誤區二:錯峰生產能起到節能減排的作用

水泥行業錯峰生產最早明確提出是在2014年兩會,當時是為了緩解冬季大氣污染和水泥產能過剩。經過幾年的推廣,到2016-2017年,水泥行業冬季錯峰生產規模和時間都已經創造了歷史最高紀錄。

據水泥網的統計數據,2016-2017年,除北方十五省以外,兩湖、四川、重慶、江蘇也加入錯峰生產行列,加上福建、廣東、廣西、浙江等南方各省的冬季停窯計劃,該輪冬季錯峰生產基本涵蓋了國內主要水泥生產區域。

錯峰生產之所以被大規模推廣,其中一個重要原因是,部分業內人士認為該政策有利於水泥工業節能減排,同時緩解產能過剩難題。

從2015年4月召開的「2015-2016年水泥錯峰生產座談會」上得到的數據來看。據稱「實行錯峰生產的七省一區兩市,有效壓減了熟料產能,減少水泥熟料產能8556萬噸;水泥錯峰生產試點地區共減少煤炭消耗1075萬噸,減少二氧化碳排放6330萬噸,減少氮氧化物排放9.2萬噸,減少粉塵排放3.3萬噸。」

然而,筆者認為這一數據說法並不准確,或許數據前加上「集中排放量」更為恰當。水泥作為一種剛性需求產品,並且沒有替代品,全年產量基本反映全年實際需求量。簡而言之,水泥全年產量不受人為因素制約。

冬季錯峰生產雖然能夠減少冬季污染物的集中排放以及限制冬季熟料產能發揮,但是真正影響水泥產量的是全年需求量,在沒有替代產品的背景下,全年水泥生產量一定,即便冬季減少生產,也不能改變全年產量。既然產量無法以人的意志為轉移,那麼全年污染物排放總量減少也就無從談起。

另外,由於錯峰生產,水泥企業全年停窯開窯次數相對增加,反而會帶來更多的資源和能源浪費。

水泥工業節能減排方向其實很明朗

水泥工業基礎量巨大,僅2016年全年水泥產量就達到24.03億噸。因此,即便環保標準已經基本實現與國際接軌,但污染物排放總量仍然巨大,同理能源和資源消耗亦是天文數字。

另外,根據專家預測,在經濟轉型完成之後,未來國內水泥需求量仍將高達18億噸左右,為此國內水泥工業的節能減排將是一項長期艱巨的任務。

那麼水泥行業應該如何推進節能減排呢?

1、技術裝備升級

早在數年前,建築材料聯合會就提出了「二代新型干法」水泥的概念。提出符合現代水泥工業發展趨勢的8大技術要求:1、高能效低氮預熱預分解及燒成技術;2、高效節能料床粉磨技術;3、原料、燃料均化配置技術;4、數字化智能型控制技術;5、廢棄物安全無害化處置和資源化利用技術;6、新型低碳高標號水泥熟料生產技術;7、高性能高效率濾膜袋收塵技術;8、高性能無毒害氮氧化物還原催化劑技術。

具體技術經濟數據指標為:(1)熟料燒成可比熱耗<2680kJ/kg.cl(640kcal/kg.cl);(2)可比水泥綜合電耗<75kWh/t(PO42.5);(3)替代燃料率>40%;(4)新型熟料水泥可比CO2排放量降低25%以上;(5)主要生產設備粉塵排放量<20mg/Nm3;(6)勞動生產率提高1.5-2倍;(7)生產線定員5000t/d生產線60-80人;(8)可比管理成本降低30%;(9)可比生產成本降低15%-20%。

「二代新型干法水泥」基本囊括了現代新型干法水泥裝備技術升級的主要方面。目前來看,技術指標是極為靠前的,達到世界領先水平,目前研發攻關總體進度也已經達70%以上。「二代新型干法水泥」的提出也證明了當前國內水泥技術裝備升級空間仍然很大。

事實上,近年來由於市場需求下滑,企業間競爭加劇,出於降低生產成本的需要,水泥企業也在加強生產線改造步伐,相應的裝備製造企業也推出了眾多新技術。小到每一颱風機、電機的改造,大到燒成系統優化以及企業信息化管理系統升級,新技術的應用也為水泥企業帶來了切實的實惠。

以國內某水泥企業為例,綜合當前最先進的原燃材料檢測計量系統、在線分析自動控制系統、生產線全線專家優化系統、生產現場無人值守系統以及互聯網遠程終端管控系統等技術,打造了水泥行業首條世界級低能耗新型干法水泥全智能生產線,實現了噸熟料煤耗低於100kg,總用工人數百人以內的生產經營指標。

總體而言,水泥生產線工藝流程極為複雜,從各個環節的技術升級到基於整條生產線的優化改造,依然存在巨大的拓展潛力。隨著「智能製造」理念的提出,智能化生產控制技術將成為未來水泥工業的標配,屆時水泥工業節能減排則有望達到新的高度。

2、尋找替代能源

水泥生產需要耗費大量能源,2016年國內僅熟料燒成就消耗煤炭1.9億噸。

水泥熟料燒成主要靠煤炭,但煤炭並不是唯一選擇。在國外,尤其是歐盟為了減少水泥生產對化石能源的消耗,很早就已經開始尋求替代能源,這其中非常重要的就是垃圾協同處置。

數據顯示,到2009年底歐洲水泥工業全部熱能需求的約28%使用了合適的替代物質,一些歐盟成員國已經達到超過60%的替代率。歐洲水泥工業當前的形勢已經達到每年替代約660萬噸煤的程度。通過這些,不可再生資源的開採需求已經大為減少。

水泥廠替代能源有很多,包括:動物屍體,動物油脂和不潔動物飼料;廢機油;廢汽車輪胎;預處理過的工業垃圾和生活垃圾;水處理廠的污泥;油漆廠塗料廠廢物;木器,傢具,家電廠垃圾;工業污泥等等。

以拉法基(320.25元/噸,0%)集團為例,當年歐州爆發瘋牛病疫情后,很多牛的屍體需要及時處理,拉法基集團接過這個「活兒」,將牛屍體用於生產水泥的燃料。這既幫政府處理了垃圾,又獲得了政府數千萬歐元的補貼,還為企業節約了能源。而且,若以廢舊輪胎作替代能源,其含有的鐵,還可以提高水泥質量。

具體到,每年產生的生活垃圾、廢油、廢輪胎以及污泥等可用於水泥替代能源的廢棄物同樣巨大。以污泥為例,有數據顯示,目前年污泥產生量達到約7000萬噸,其中市政污泥和工業污泥各佔一半(含水率80%左右)。

總體來看,水泥行業生產並不缺乏替代能源,但是缺乏相關的法律法規支持。國內水泥窯協同處置起步並不算晚,早在本世紀初就已經在國內部分水泥企業應用,但是真正從國家層面加以支持,並大規模推廣僅僅是在最近幾年。

法律法規和關鍵技術指標缺失以及垃圾分類管理意識淡薄為國內水泥窯協同處置來造成了不小的困難。然而,基於國外成功經驗以及化石能源的不可再生性,未來水泥生產更多採用替代能源將是大勢所趨。

3、減少熟料用量

熟料生產是水泥工業主要耗能環節,因此減少熟料消耗就是最為直接的節能減排手段。事實上,出於節能減排的需要,目前歐盟已經將如何在不影響混凝土性能的前提下,降低水泥中熟料含量作為水泥產品研發的重要方向。

就減少熟料用量而言,目前主要存在兩條路徑。其一,研發新的低熟料水泥品種,例如去年底歐盟水泥標準EN197-1新添加的兩項低熟料含量水泥;其二,通過混凝土製備環節的優化,減少水泥熟料用量。

基於水泥產品的單一化特性,第一條路徑其實拓展空間有限,目前主要基於混合材的不同特性改善低熟料水泥性能。例如,利用粒化高爐礦渣提高水泥後期強度和混凝土的結構密實性;摻加磨細的石灰石粉提高水泥的早期強度,防止混凝土泌水等等。

第二條在某種程度上是第一條的延續。水泥始終是工業半成品,最終需要服務於混凝土生產。混凝土中的水泥用量直接決定了水泥產量,但是混凝土性能的影響因素不僅僅是水泥,還包括了骨料級配、粒型、外加劑應用、礦物參合料的應用以及後期養護等等。

因此,通過其他環節的優化達到提高混凝土的性能,進而減少水泥用量成為可行之策。

事實上,當前基於對應用技術的深入研究,混凝土製備和養護已經有了大量的技術支撐。據清華大學教授廉慧珍的介紹,通過配比技術的優化,利用32.5級水泥配置C60以上混凝土已經成為可能。

需要指出的是,水泥在混凝土中主要起到粘合提供強度的作用,但是並非所有混凝土都對強度有很高的要求,需要根據實際情況的需要,配置不同類型混凝土,而這也正是多年來業內一直所提到的,何為高性能混凝土。筆者認為,最符合建築施工實際需求的混凝土就是高性能混凝土。

那麼,什麼才是水泥行業真正的節能減排呢?用最少的能源和資源消耗,滿足建築施工需求。

熱門推薦

本文由 一點資訊 提供 原文連結

一點資訊
寫了5860316篇文章,獲得23270次喜歡
留言回覆
回覆
精彩推薦