水泥冷暖大佬談|高長明:在保證水泥性能和降低成本的基礎上實現碳減排重任
中國水泥網高級顧問高長明認為,當前水泥工業必須通過排碳數量、減碳角色這兩大轉型齊頭并進完成重大歷史責任與義務。
水泥工業碳中和的課題,歐美先進國家已經研討探索實踐了近20年,我國也有3~4年了。如何才能有效的大幅削減單位水泥的二氧化碳排放量,既要不影響水泥的使用性能和運作方便,還要保持比較低廉的水泥生產成本。經歷了約20年的探索與實踐,這個問題現今國際上已獲得了明確而具體的共識。在維持水泥強度和性能不變的前提條件下, 全球水泥界普遍認為有5條有效的水泥工業減碳技術路徑。下面我就以2021年我國單位水泥碳排放量610 kgCO2/t.c.為基準。測算出2050年這5條減碳路徑可以達到的減碳效果。
減碳路徑1是針對水泥的工藝碳排放:就是少用碳足跡最高的熟料(935 kgCO2/t.cl.)和高標號水泥,多用碳足跡低的32.5水泥(~600 kgCO2/t.c.); 研發推廣采用碳足跡最低的綠色低碳新型膠凝材料 SCMs (300~500 kgCO2/t.c.) ; 降低熟料系數CF到0.50以下;32.5水泥在水泥總消費量中的占比由23%上升到40%,LC3、SCMs等占比由3%上升到25%(這個任務比較艱巨),42.5水泥占比由48%下降到20%,525水泥占比由26%下降到15%。其減碳效果可達182kgCO2/t.c. ,占2021年單位水泥總碳排放量610 kgCO2/t.c.的30%。
減碳路徑2是針對水泥的燃燒碳排放:就是采用可燃廢棄物100%替代化石燃料煆燒熟料;將熟料單位熱耗降到最低(600 kcal/kg.cl.); 研發氫能替代化石燃料。其減碳效果可達140kgCO2/t.c., 占總量的23%。
減碳路徑3是針對水泥的電耗碳排放:就是將水泥單位電耗降到最低(60kWh/t.c.); 提高余熱發電效率(40kWh/t.cl.以上); 水泥廠自備光伏電風電+儲能系統, 給本廠提供零碳電能。 其減碳效果可達61kgCO2/t.c.,占總量的10%。
上述減碳路徑1+2+3的實現必須依靠水泥工業自己的努力來完成。到2050年,預測這三條路徑的減碳效果可達383kgCO2/t.c., 占總量的63%.
減碳路徑4是計入水泥構筑物和水泥制品的碳匯功能, 全生命周期按100年計算(100kgCO2/t.c.) 。其減碳效果可達100kgCO2/t.c., 占總量的16.4%.
減碳路徑5是采用包圓兜底的辦法,水泥廠最后排放的二氧化碳采用CCUS技術將其全部捕集利用或儲存起來。保證水泥工業達到零碳排放,實現碳中和。其達到碳中和所需的CCUS為127kgCO2/t.c.,占總量的20.6%。
實踐表明,這些減碳技術路徑都具有很強的針對性,雖然它們效率尚待提高成本還需要降低。但目前總體上還算比較經濟實用可行,效果尚可接受。當然,我們在科技研發與創新方面首先要付出艱苦奮斗和堅持不懈的努力,不斷的改進提高,才有可能達到上述的預期目標。所以我們還有許多研發攻關的工作要做,豐碩的成果決不可能是輕易得來的。
其實CCUS技術和水泥工藝之間并沒有直接的關聯。最初國際上,水泥廠是從其他行業將其移植過來的。然而近幾年,成功創造了一種水泥廠和化工廠聯合組成的利用二氧化碳生產人造燃料和化學制品的碳中和聯合體CCF/CNC。現在國際上和我國都在大力推進開拓二氧化碳利用的研發工作,正孕育著新的突破,把二氧化碳變害為利可以期待。
我國水泥工業在這5條減碳技術路徑領域,無論在科技、經濟、人才、實力等各方面都具有較堅實的基礎,只要通盤科學部署得當,水泥工業2050年實現碳中和是大概率事件。
編輯:余丹丹
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