预拌混凝土企业碳排放量量化评价及节能减排技术研究

王龙志，崔鑫，张海霞，王秀青，丁义康

（山东建泽混凝土有限公司，山东　济南　250101）

预拌混凝土企业碳排放量量化评价及节能减排技术研究

王龙志，崔鑫，张海霞，王秀青，丁义康

（山东建泽混凝土有限公司，山东济南250101）

基于长期预拌混凝土企业工作经验及其发展方向的研究，和对预拌混凝土企业能耗管理中存在的问题、济南市预拌混凝土企业在能耗现状分析基础上，本文提出了预拌混凝土企业能耗管理的思路，并对预拌混凝土企业节能降耗技术进行研究，以推动制订适用于预拌混凝土企业的能耗限额，促进预拌混凝土企业的绿色、可持续发展。

预拌混凝土企业；碳排放量；能耗限额；节能减排

0　引言

目前，国内外对混凝土的结构与耐久性研究、混凝土的绿色发展及评价体系讨论较多，但对预拌混凝土的能源利用讨论甚少。对于预拌混凝土企业清洁生产的研究主要集中在两个方面：（1）生产过程及产品的环境性能；（2）粉尘排放、噪音控制、废物废水回收。

关于预拌混凝土企业的清洁生产研究大多集中在某一环节，例如科研单位及学校偏重于“选材”、“设计”，预拌混凝土企业和设备生产企业偏重于“生产”、“供应”。对于“产品”环节，尽管国内已经出现相关的体系认证，但目前普及程度不高，实施的企业更是凤毛麟角。有资料表明，国内目前缺乏针对预拌混凝土企业能耗限额和清洁生产评价体系完整性的探讨研究。为此，在对预拌混凝土企业能耗管理中存在的问题，济南市预拌混凝土企业在能耗现状研究基础上，提出预拌混凝土企业能耗管理的思路，并对预拌混凝土企业节能降耗技术进行研究，以推动制订适用于预拌混凝土企业的能耗限额，促进预拌混凝土企业的绿色、可持续发展[1]。

1　预拌混凝土企业能耗管控中存在的问题

根据对济南市多家预拌混凝土企业能耗管理现状进行总结梳理，并对全国各地预拌混凝土企业能耗管理状况进行研究，目前预拌混凝土企业能耗管控过程中主要在以下几个方面存在问题[2]：

（1）能耗管理组织机构不完善，管理制度不健全。

当前，国内预拌混凝土企业在能耗管理方面多数组织机构不完善、相关管理制度不健全，有的企业甚至根本没有相应的组织机构，未能制定出合理的能源消耗限额，更不用说形成完整的能源管理体系。

（2）能耗管理思想意识淡薄，管控缺乏主动性。

预拌混凝土企业在混凝土产量、质量、市场占有率等方面都有了较强的意识，但并没有从思想上认识到节约能源和减少碳排放的重要性，人员节能降耗意识淡薄，缺乏有意识、自觉地、系统地节能降耗行动。

（3）能耗管理基础工作薄弱，基础数据不全面。

从整个预拌混凝土行业来看，目前缺乏足够的能耗统计数据，致使企业无法掌握能耗现状和在行业间的水平，难以有效确定企业内部能源消耗限额标准。大部分预拌混凝土企业不具备能源分项独立计量的条件，很多生产站点都只有总的电表和水表，无法区分各系统用电、用水的情况，对各系统独立的能源消耗数据的统计带来较大的困难，不利于各系统节能考核制度的实施。

（4）企业综合能耗较高，能源管理粗放。

能耗影响因素识别不全面，缺乏对现有高能耗设备的有效管控，技术指标未能有效分解，缺乏进一步降低能耗的措施方法。

2　预拌混凝土企业能耗现状研究

通过对济南市两家预拌混凝土企业分布在不同区域的 7个生产站点的能源消耗进行了统计分析（2012 年），探讨了济南地区预拌混凝土企业的能源消耗现状[3]。

2.1各生产站点生产设备概况

被调研的 7 个生产站点的生产设备情况见表 1。各种能源的一次能源折算系数如表 2 所示。

表1　各站点主要生产设备统计表

表2　各站点主要生产设备统计表

从表 1 可见，济南市预拌混凝土企业目前主要生产设备为：混凝土搅拌生产线、装载机、变压器、电子汽车衡、试验检测设备、砂石分离机以及骨料收尘机等；混凝土运输设备为混凝土搅拌车；由于多方面因素原因，济南市建筑市场上混凝土泵送设备市场化程度非常高，而大多数预拌混凝土企业未配备混凝土泵车等泵送设备。

2.2预拌混凝土企业单方混凝土能耗统计分析

各生产站点单方混凝土能耗统计分析如表 3 所示。由于济南市预拌混凝土企业多不提供泵送服务，因此本次统计的边界条件是生产混凝土的原材料进站（不包括原材料的运输能耗）到预拌混凝土的施工地点（不含泵送）。

表3　各生产站点单方混凝土能耗统计表

由表 3 可见，济南市 2012 年预拌混凝土企业能耗分别为：电 1.23～2.01kW·h/m3，生产用柴油（装载机耗油）0.13～0.18kg/m3，预拌混凝土运输用柴油 1.36～1.88kg/m3，水 176～207kg/m3；平均单项能耗分别为：电 1.50kW·h/m3，生产用柴油 0.15kg/m3，预拌混凝土运输用柴油 1.53kg/m3，水 187kg/m3。预拌混凝土的综合能耗分别为：按等价值折算为 2.61～3.64kgce/m3，按当量值折算为 2.37～3.25kgce/m3。平均综合能耗按等价值折算为 2.93 kgce/m3，按当量值折算为 2.63kgce/m3；按等价值计算柴油（生产、运输总和）折算值为 2.45kgce/m3，占平均总能耗的 83.62%，电力折算值为0.465kgce/m3，占平均总能耗的 15.87%；按当量值计算柴油（生产、运输总和）折算值占平均总能耗的 93.16%，电力折算值占平均总能耗的 6.84%。由此可见生产预拌混凝土的能源消耗以柴油为主，其次为电力，企业主要的节能潜力在于节省柴油。

按济南市工程质量与安全生产监督站统计产量计算，济南市预拌混凝土企业 2012 年总能耗（当量值）为 4.89 万吨标准煤、2013 总能耗为 5.27 万吨标准煤（以上尚不包含冬季施工原材料加热用煤）。可见预拌混凝土行业已经成为能源消耗大户，做好预拌混凝土企业的节能降耗工作，对加快淘汰落后产能、适时进行技术改造，提高能源、资源利用效率、企业的经济效益，促进节能减排目标的实现具有十分重要的意义。

所以，当前预拌混凝土企业能耗管理的重要任务是要加强基础研究工作，特别是能源消耗统计工作，尽快制订适合本地区的能耗限额指标，以指导预拌混凝土企业节能减排工作的顺利开展。

3　预拌混凝土企业碳排放量的量化及影响因素

通过分析在预拌混凝土生产过程中的碳排放量，针对混凝土生产全过程的选材、设计、生产、供应、成品、其他六个环节，对单方混凝土的碳排放进行计算，其计算公式为：活动强度数据=温室气体活动数据×排放系数[4]。

其中：

CE——生产单方混凝土产生的总的碳排放量，t；

CE1——对预拌混凝土产品进行设计或者生产过程中，由于所需原材料而产生的间接排放量（包括选材、设计环节），t；

CE2——生产现场的机械设备（叉车搅拌机、搅拌车、泵车等）导致的碳排放和员工生活导致的直接或者间接碳排放量（包括生产、供应环节），t；

CE3——对厂区进行绿化而吸收的碳排放量，t。

上述公式中各代号的含义如表 4 所示。

表 4 中各材料排放系数数值统计/计算表见表 5。

据资料报道，燃烧 1t 标准煤排放 2.6t CO2，一棵树平均一年可以吸收 18.3kg CO2。

由表 5 中数据可知，影响混凝土碳排放量的因素有混凝土原材料种类、用量、混凝土运输等。

表4　式 (2)～(4) 中各代号的含义

表5　各材料排放系数数值统计/计算表

4　预拌混凝土企业能耗管理思路

4.1引入能源管理体系

能源管理体系是在我国建设环境友好型、资源节约型社会基础上而产生出来的。2012 年 12 月，我国颁布了 GB/T 23331—2012/ISO 50001:2011《能源管理体系 要求》，该标准借鉴了质量管理体系、环境管理体系等的成功模式，结合能源管理的特点和特殊要求，运用系统管理和全过程的理念，采用国际通行的 PDCA工作方式，将能源管理和节能技术相融合，通过指导有效的能源管理体系要素和过程，帮助企业实现能源方针和目标，提高企业能源管理效率和水平。GB/T 23331—2012 要求企业识别能源因素，建立能源管理基准和标杆，从产品生产、能源选用、设施设备的匹配和使用、节能技术采用等多方面进行控制，以确保节能管理绩效，实现能源管理指标。能源管理体系的引入，将为预拌混凝土企业能耗管理提供体系保障[2]。

4.2强化能源管理基础工作

（1）做好能源计量。能源计量是企业实施能耗限额管理的基础，企业只有配备了相应的计量器具，才能实现能源分类计量、分级分项统计及核算，才能为能耗限额的制定提供科学依据。对能源进行分项计量，是企业做好节能工作的基础。能源分项计量是指将企业的各类能源按其主要用途进行分项，并进行数据采集和分析，其常用的计量装置包括电表、水表、柴油流量计量装置等。

（2）定期召开用能分析会。企业能源管理负责人从设备运转状况、生产工艺技术水平、原材料质量、人为因素等方面对本企业能源消耗变动情况进行统计分析，查找能耗原因，制定阶段性节能降耗措施。记录能耗变动情况以及分析结果，形成“能耗月报”，并由企业通报各厂站的能源消耗情况。

（3）节奖超罚。各企业每月进行考核，能耗指标低于制定的预拌混凝土企业能耗限额先进值为节约，低于相应的预拌混凝土企业能耗限额限定值为合格，高于预拌混凝土企业能耗限额限定值为超标，并根据节能考核与奖惩制度对各厂站进行奖惩。节约与超标时，按企业相关规定给予各厂站相应奖惩。

4.3混凝土生产过程优化

（1）采用先进技术，例如矢量变频控制系统，从厂站生产方量的实际情况出发来进行节电软件的编程，并通过软件来对皮带运输机、搅拌机等的工作速度进行控制，降低非工作时的运转速度等，以实现节能的目的。

（2）提高污水利用率，对沉淀处理的清洗设备用水及场地的污水再循环利用，建立雨水回收系统，以减少对水资源的消耗、提高水资源的利用效率。

（3）有效利用生产过程中的废料等。如对于废混凝土可经砂石分离，将砂石再利用，对于沉淀的泥浆可烧制成砖或在不影响混凝土性能的前提下进行混凝土生产。

（4）有效管理预拌混凝土的运输，建立 GPS 系统，把整个企业的生产任务单的管理以及交货单的数据信息有机结合在一起，减少油耗，整体上提高预拌混凝土企业管理水平，并通过 GPS 系统来控制运输车辆实现节油，处理好油耗、安全以及车速之间的关系。

5　预拌混凝土企业节能降耗技术研究

目前，预拌混凝土企业众多，但清洁生产技术应用不足，存在着整体技术含量低、能耗高、环境污染大等特点。因此，必须有效降低混凝土单方能耗、减少环境污染、促进预拌混凝土企业的清洁生产发展[5-6]。

5.1用电方面

（1）变频技术。变频技术可应用于由电机驱动的机械中，如混凝土搅拌机、皮带输送机等。在混凝土实际生产当中，多数情况下混凝土不是连续搅拌生产的，在此种情况下，混凝土搅拌机的驱动电机可在搅拌机空转时降低输出功率或自动停止工作，以节约能耗。同样，皮带输送机在空转时，也可降低输出功率或自动停止工作，以节约能耗。通过应用变频技术，可使电机节能率达到 25%～35%。

在德国水兵俱乐部旧址2015年的修复工程中，对于裂纹及轻度磨损、崩边但尚可使用的地砖并没有进行修补或替换；而针对约2.5 m2的缺失和破裂严重的地砖，通过采样由厂家重新烧制，采用同规格、近似质地的地砖替换.经过修补地砖区域视觉上与历史性地砖相协调，细察可见表面色彩与光泽度差异，一定程度上实现新旧材料的可识别(图8).

（2）行为节能。行为节能是指在工作环境中的人应具备节能的意识，并通过自身的行为达到节能的目的。如在生产间隙，操作人员可关闭混凝土搅拌机和皮带输送机；办公人员下班后应关闭电脑、复印机和打印机等办公设备；办公区空调温度设置合理等。通过行为节能，节能率可达5%～12%。

5.2用油方面

由以上研究可知，预拌混凝土企业油耗在所有能耗中所占比例较大，是预拌混凝土企业节能的重中之重，应系统全面加强节油方面的工作力度。

5.2.1管理方面

影响预拌混凝土企业油耗的因素较多，但可控因素主要包括车辆调度、搅拌生产效率、设备的维护保养、工作人员操作水平等。

（1）责任制。责任指标值可基于上月、上季、半年、历年油耗统计数据，综合考虑各因素而制定。并结合奖罚制度，对于低于能耗责任指标值的给予一定奖励；对于高于能耗责任指标值的给予一定处罚。

（2）调度。混凝土出机装车后，值班调度需综合考虑行车路线、交通状况、运距、施工进度、车辆数量等因素调配车辆，以确保运输车辆不积压、不间断，连续施工。对于因特殊情况达 2～4 小时未泵送的混凝土应及时退回，以保证混凝土质量。

（3）维修保养。预拌混凝土企业机械设备较多，有效的经常性维护、保养可确保机械设备高效、稳定、节能、长期工作，对于预拌混凝土企业是极大的节约。

根据搅拌机生产率配备合理容量的运输搅拌车。根据混凝土需求量，尽量选择容积大的运输车，不仅可降低单方混凝土运输成本，还可保证混凝土施工的连续性，且相对于小方量运输车而言，大方量运输搅拌车更为节能。

5.3用水方面

节水是环境与资源保护的重要组成部分。在预拌混凝土企业中，除混凝土生产用水外，还包括设备清洗用水、场地清洁用水、生活用水等，如不注意节约，将造成巨大经济损失与资源浪费。

5.3.1雨水利用

可将雨水径流集中，根据用途要求，经沉淀处理后用于混凝土生产、洗车、绿化、道路清洗等，从而大大减少地下水的开采。厂内的流水沟尺寸宜选择宽 250～400mm、深400～600mm，分段筑坝，使流水沟便于清理又具备沉淀的作用。

5.3.2废水利用

预拌混凝土企业废水主要指清洗用水、泥浆水等。废水根据沉淀效果分类使用——较为清洁的水可用于混凝土生产；一般清洁的水可用于混凝土企业设备清洁；效果不理想的可用于厂区场地清洗。

5.4运输车辆方面

混凝土生产后需要使用运输车辆运至施工现场，如能采取相应措施有效提高运输效率、降低能源消耗也能节约大量能源、减少碳排放量。

5.4.1GPS 系统的利用

把整个企业的生产任务单的管理以及交货单的数据信息有机结合在一起，一方面能够合理配备资源，提高车辆利用率，另一方面约束司机的不良行为，减少油耗，整体上提高预拌混凝土企业管理水平。并通过 GPS 系统来控制运输车辆实现节油。

5.4.2LNG（液化天然气） 的使用

推广使用 LNG 混凝土搅拌运输车。实践证明：用 LNG作为能源，不但能够大大降低物流成本，而且能够减少 90%的二氧化碳排放和 80% 的氮氧化物排放，有效地降低 PM2.5的排放，真正有效地解决油耗高、排放多、污染严重等问题。

5.5配合比优化方面

预拌混凝土各原材料对碳排放的影响各不相同，如能降低高碳原材料使用量、提高低碳原材料使用量，则可有效促进预拌混凝土企业节能减排。

5.5.1降低水泥用量

生产矿粉、粉煤灰的碳排放量高于生产水泥的碳排放量，但由于矿粉、粉煤灰为工业废料，如不加以利用会对环境造成污染，它们的使用虽然会在一定程度上增加混凝土的碳排放量，但综合考虑混凝土绿色化生产、清洁生产等还是有利用价值的。

5.5.2降低砂用量

每生产一吨机制砂的能源消耗折算成 CO2的排放为3.66kg，在保证混凝土质量的前提下降低机制砂的使用量，可有效降低混凝土碳排放量。而尾矿砂等为工业废料，如不加以利用会对环境造成严重污染。当以一定比例替代机制砂后，不会对混凝土质量造成严重影响，而且可降低机制砂使用量、提高尾矿砂使用量、降低尾矿砂对环境的污染、降低混凝土碳排放量。

6　结语

节能减排是贯彻和落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大科学举措，节能减排是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择，节能减排对于调整我国经济发展结构、转变经济增长方式、提高人民生活质量、维护中华民族长远利益，具有极其重要而深远的战略意义。节能减排也是每个企业应该承担的社会责任。所以，预拌混凝土企业也应在我国节能减排、绿色发展、可持续发展进程中，做出应有的贡献，做好能源统计工作，制定适应本地区的能源限额指标，促进为预拌混凝土行业节能减排工作的顺利开展。

[1] 王龙志，万立华，崔鑫．论预拌混凝土企业的绿色生产[J].商品混凝土，2014(12): 21-24．

[2] 王龙志，万立华，崔鑫．预拌混凝土企业能耗管理现状及管理思路探讨[J]．商品混凝土，2015(3): 6-8．

[3] 易莉，李玉云，彭波，等．商品混凝土能源消耗现状及节能潜力分析[J]．混凝土，2012(11): 87-92．

[4] 易莉．商品混凝土企业能耗限额及清洁生产评价系统的研究[D]．武汉：武汉科技大学[A]，2012．

[5] 吴文贵，王军，吴雄，等．预拌混凝土绿色生产的研究与应用[C]．北京：第 8 届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集[A]，2012: 33-40．

[6] 戴会生．预拌混凝土搅拌站绿色生产综合技术[J]．混凝土，2014(2): 98-101．

［通讯地址］山东省济南市高新区舜华路 1117 号科汇大厦 B区 302 室山东建泽混凝土有限公司（250101）

Study on quantitative evaluation of carbon emissions and energy conservation and emissions reduction technology of ready-mixed concrete enterprise

Wang Longzhi, Cui Xin, Zhang Haixia, Wang Xiuqing, Ding Yikang
(Shandong Jianze Concrete Co., Ltd., Jinan Shandong 250101)

Based on long-term working experience and study of ready-mixed concrete enterprise development direction, analysis the problems of the energy consumption management and current situation of energy consumption, this paper puts forward to the ideas of energy management of ready-mixed concrete enterprise, and research on saving energy and reducing consumption technology of ready-mixed concrete enterprise, in order to facilitate energy consumption quotas of ready-mixed concrete enterprise,promote green, sustainable development of ready mixed concrete enterprises.

ready-mixed concrete enterprises; carbon emissions; energy consumption quota standard; energy saving and emission reduction

王龙志（1976—），男，高级工程师，从事混凝土工程应用技术研究。