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胡曙光:水泥工業在國家“雙碳”戰略中大有作為

來源:中國建材報  撰稿人:  發布時間:2022年03月09日 瀏覽:
摘要:

水泥工業的碳減排應是一場大縱深、寬領域、多模態的持久立體戰,整場戰役應從時間維度上近遠期結合,從空間范圍上系統性覆蓋,從方法模式上協同推進。

  全國政協委員 武漢理工大學教授  胡曙光

  建材行業是國民經濟和社會發展的重要基礎產業,我國正處于經濟社會高質量發展的關鍵時期,重大基礎設施和大規模城鎮化建設對建筑材料需求量巨大,如此帶來建筑材料生產原料資源消耗和二氧化碳排放量也非常巨大。與此同時,全球因溫室氣體增加氣候變暖和生態環境劣化對我們人類傳統的生產生活方式提出了嚴峻挑戰。中國作為一個負責任的大國,向全世界莊重承諾將力爭2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和,“雙碳”戰略已成為當前國家發展的重要戰略任務。

  我國建筑材料工業2020年二氧化碳排放14.8億噸,約占全國二氧化碳年排放量的13.2%,是位列前三的二氧化碳排放大戶,已成為實施國家“雙碳”戰略必須解決的重大問題。水泥工業是建材行業最大的碳排放戶,占到碳排量的80%以上。顯而易見,水泥工業碳減排的作為和成效,直接關乎國家“雙碳”戰略的成敗。因此,國家制定和出臺針對水泥生產的高標準碳減排技術要求是必然的,我們應該對此有清醒的認識,并要積極主動應對,既要防止厭戰消極式的“碳無為”,又要避免蠻干運動式的“碳沖鋒”。

  水泥工業的碳減排應是一場大縱深、寬領域、多模態的持久立體戰,整場戰役應從時間維度上近遠期結合,從空間范圍上系統性覆蓋,從方法模式上協同推進。

  通用硅酸鹽水泥生產碳排放主要來源于三個部分:一是水泥熟料高溫燒成時所需熱量來源的化石燃料燃燒。二是硅酸鹽熟料礦物主要成分中CaO來源的碳酸鹽質原料分解。三是材料生產工藝過程所需動力來源的電能間接折算。按照一般生產情況,這三者的占比大約為30%、60%和10%左右。因此,水泥生產碳減排的原理和技術創新邏輯就來自這三個部分。

  我們應該注意到,水泥基材料的碳減排是一項系統性的工作,既涉及產品生產工藝過程的諸多環節,也延伸至材料制備施工和使役過程的全鏈條生命周期。因此,水泥材料的碳減排需要各方面的協同配合?;诖?,筆者認為水泥工業的碳減排應是一場大縱深、寬領域、多模態的持久立體戰,整場戰役應從時間維度上近遠期結合,從空間范圍上系統性覆蓋,從方法模式上協同推進。具體應包括以下幾個方面。

  首先,應大力推廣先進有效的水泥低碳生產技術應用,提高全行業的碳減排整體水平,為提前實現碳達峰創造條件。具體內容和技術措施:一是采用先進燒成設備和煅燒技術,提高燃料的燃燒效率和生產過程的熱能利用效率,通過減少單位產品的燃料用量,達到直接減少二氧化碳排放的目的。二是采用科學優化的水泥生料配方,選用合理的熟料燒成制度,通過減少熱能需求和提高產品的水化膠凝質量,達到直接和間接減少二氧化碳排放。三是選用工藝系統匹配合理和節能高效的生產設備,通過降低單位產品的動力消耗,實現間接減少二氧化碳排放。四是推進工藝智能化和信息化建設,實現最優的工藝生產流程和產品的節能、優質、高效化管理。

  同時,應加大生產和產品碳減排的技術創新研發力度,開辟碳減排的新途徑,為確保碳中和目標提供堅實基礎。相關內容和技術思路:(1)采用替代化石燃料或非化石燃料,直接減少或不產生二氧化碳。如采用城市生活垃圾作為衍生燃料和用含有熱能的各類廢棄物作為替代化石燃料,或使用太陽能、風能等非化石燃料的清潔熱能源。(2)采用非碳酸鹽質替代原料,直接使用原料中的CaO,不產生二氧化碳。如鋼渣、赤泥、電石渣、廢棄水泥石等一些高含CaO的固廢作為生產原料。(3)研發低鈣或非鈣膠凝熟料體系,通過減少礦物中CaO或無CaO礦物,間接減少二氧化碳。如高貝利特(β-C2S)水泥、Solidia(CS)水泥、地聚合物或非鈣系膠凝材料等。(4)研發低碳膠凝材料,采用低溫燒成或化學激發合成(非燒)方法,少用甚至不需要燒成熱量,直接減少二氧化碳。如火山灰/玻璃體、燒黏土質等堿和硫酸鹽化學激發膠凝材料。(5)降低水泥熟料系數,在水泥材料中少用高溫燒成熟料,降低CaO比重,間接減少二氧化碳。如開發利用各種具有潛在化學活性的工業固廢,采用多元固廢復合活化技術等。(6)研發變革性水泥材料生產技術,突破高碳排放的傳統水泥材料生產模式,實現二氧化碳大幅度減排、零排放,甚至負碳排新技術。如水泥燒成富氧/全氧燃燒技術、氫能燒成技術、碳吸收礦化材料等新技術。

  另外,根據水泥材料碳減排是一項系統性工作的特點,積極加強統籌協調合作。主要包括:一是加強技術合作,推動水泥碳減排應用技術和創新技術與其他相關技術的互動支持。比如通過改進冶煉工藝,可實現冶金渣礦物高溫重構提高水化活性技術。二是推動領域協調,使材料生產與應用的銜接更流暢。比如采用城市生活垃圾作為衍生燃料,因水泥生產協同處置具有“城市凈化器”的作用,理應獲得市政和環保等相關部門的支持,但需要做好宣傳和協調工作。又比如水泥生產和混凝土材料都要使用固廢礦粉,協調分配好科學合理的使用,才能發揮更好的碳減排效應。三是促進產學研用統籌,使科學研究、技術開發、成果應用和人才培養緊密結合。形成產學研用聯合互動模式,提高科研工作的針對性和解決生產應用問題的有效性。四是爭取政府和社會支持,營造良好的工作環境,爭取國家各有關部門的政策和法規及金融支持,進而獲得全社會的理解和共同支持。

  總之,我們要提高對國家“雙碳”戰略的正確認識,辯證看待水泥工業的碳減排,變壓力為動力,推進科技創新,提高生產水平、調整產品結構、推進綠色可持續發展。積極主動研究確立減碳排工作的目標任務,提出科學合理符合自身實際的碳減排技術方案和路徑圖,堅定信心,奮力而為,為實現國家“雙碳”戰略目標任務,作出水泥工業的重大貢獻。

責任編輯:單建慶
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