通用硅酸盐水泥低碳产品指标现状分析及优化措施

文_韩志雷 中国船级社质量认证有限公司

水泥工业是我国国民经济发展的重要基础性产业，是建设社会主义现代化强国不可或缺的重要支撑。随着国家“双碳”政策的不断出台，水泥行业作为高耗能、高排放的重点行业，地方政府在控排的目标约束下对水泥企业的限制越来越严。尤其是今年随着国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部、国家能源局联合印发《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》的出台，对水泥生产企业绿色、低碳化发展提出了更高的要求。

1 通用硅酸盐水泥低碳指标介绍

CNCA/CTS0017-2014《通用硅酸盐水泥低碳产品评价方法及要求》规定，通用硅酸盐水泥低碳指标排放限值见表1。

表 1 通用硅酸盐水泥CO2排放量限值

2 实际生产过程中的低碳指标情况。

在江西地区，水泥生产企业根据市场需求，主要生产的水泥型号为PC42.5、PO42.5和PO52.5三种型号，因此低碳产品认证的水泥型号主要为PC42.5、PO42.5和PO52.5三种。

另外，从评价方法及要求来看，计算单元主要分为：R1生料中碳酸盐矿物分解产生的CO2；R2新型干法窑旁路粉尘经煅烧排放的CO2；R3新型干法窑水泥窑灰经煅烧排放的CO2；R4来自传统化石燃料的CO2（包括煤、汽油、柴油等）；R5从原材料入厂至熟料入库过程电力消耗产生的CO2；R6水泥制成过程电力消耗产生的CO2；R7外购熟料产生的CO2；R8外购磨细矿渣粉产生的CO2；R9替代燃料、协同处置废物过程产生的CO2；R10营运边界外的余热利用。

其中R3新型干法窑水泥窑灰经煅烧排放的CO2、R7外购熟料产生的CO2、R8外购磨细矿渣粉产生的CO2、R9替代燃料、协同处置废物过程产生的CO2、R10营运边界外的余热利用基本为0。因此实际的计算单元可以近似分为由烧成过程和制成过程两大部分产生的排放组成，根据低碳指标计算过程中计算的CO2排放数据，分别列出了烧成过程和制成过程产生的碳排放量，见表2、表3；烧成过程和制成过程产生的碳排放量在总体排放量中的占比情况，见图1、图2。

图1 PO42.5二氧化碳排放占比情况

图2 PC42.5二氧化碳排放占比情况

表2 PO42.5烧成过程和制成过程的CO2排放量统计（单位：kgCO2/t）

表3 PC42.5烧成过程和制成过程的CO2排放量统计（单位：kgCO2/t）

从图1、图2来看，烧成过程中产生的CO2排放量占总体CO2排放量的比例基本达到95%以上。

3 实际认证过程中低碳指标偏高的原因分析

3.1 水泥配比不当

在评价方法及要求中对混合材在水泥配比中范围做了明确规定，因此熟料和混合材的配比不同对低碳指标的影响很大，以PO42.5水泥的配比为例，不同生产企业的混合材的占比范围在7%～17%之间，如果混合材占比少，那么熟料的使用量就会较大，这样就会造成最终的水泥低碳指标偏高；反之，水泥低碳指标就会偏低。

3.2 能源消耗量偏高

生产水泥过程中的能源消耗量跟企业的生产设备维护情况、落后设备淘汰和技术改造升级情况以及生产运行控制精细情况有直接的关系。以本次认证的6家企业的能耗指标为例，不同的生产企业可比熟料综合能耗指标，好的企业达到99.90kgce/t，差的企业在113kgce/t左右；可比水泥综合能耗指标，好的企业达到80.00kgce/t，差的企业在90.00kgce/t左右。

4 优化水泥产品碳排放指标的改进措施

4.1 优化水泥配比

从图1、图2看出，烧成过程中产生的CO2排放量占总体CO2排放量的比例在95%以上，因此，企业在满足国标的前提下，参考《通用硅酸盐水泥低碳产品评价方法及要求》中规定的混合材比例，增加混合材在水泥制成过程中的占比，降低烧成熟料的使用量，就会在很大程度上降低低碳产品的碳排放指标，而且，优化水泥配比的措施在降低碳排放指标方面容易实现，效果明显。

4.2 设备改造升级

4.2.1 窑尾收尘系统和风道降阻改造

根据企业在实际生产过程中存在的问题，对预热器、分解炉、旋流器、预热器内筒、旋风筒、导流板进行针对性优化改造。改造后通过实验标定测试，达到了很好的效果，如熟料综合电耗由改造前的53.33kWh/t下降到改造后的50.17kWh/t，下降了3.16kWh/t；熟料综合煤耗kgce/t也由改造前的100.35kgce/t下降到99.33kgce/t，下降量1.02kgce/t，以企业实际年产熟料200t算，全年节能效果非常明显。

4.2.2 采用高效篦冷机提高熟料烧成系统的热效率

老一代篦冷机普遍存在篦床面积小，篦冷腔结构设计不合理，生产效率低、阻力大、故障率高。企业通过改造，将传统篦冷机改造成最新四代十字棒篦冷机，采用中置辊破，配合冷却风机的永磁电机改造，不仅提高生产效率，减少故障率，还提升了篦冷机的热交换能力，保证二次风温温度稳定在1100℃以上，熟料出口温度小于65℃加环境温度，为熟料的输送与储存以及后续水泥制成创造了更好条件。

总体来看，企业进行节能改造后，低碳指标的降低取得了非常好的效果。

4.3 增加新能源的使用比例

企业应积极探索寻求清洁能源替代，并建立起相应的支撑体系，尤其是当前国家大力发展新能源产业的背景下，水泥生产企业也在大力开展光伏装机建设，以此增加清洁能源使用比例，降低CO2排放量。

5 结语

水泥行业作为全国碳排放的主要领域之一，随着国家“双碳”政策的持续深入，水泥生产企业应深入贯彻落实国家战略部署，积极响应节能降碳改造升级的要求，在节能降碳改造升级工作上统筹谋划，围绕“节电、节煤、减碳、减排”目标，在设备改造、技术优化升级、清洁能源替代等方面发力，为通用硅酸盐水泥走好低碳发展道路提供关键支撑。