水泥行业如何减排?
水泥行业是我国二氧化碳排放的重点行业之一,2012年水泥行业碳排放40亿吨,占我国碳排放总量45%以上,而且一半以上的二氧化碳排放来自于熟料生产。自2013年1月1日起施行的《节约能源 强制性国家计划》将水泥行业列为节能降耗各行业之首,实行最严格的标准,实施限产、减排,遏制高耗能、高排放水泥行业的过快增长。政策高压之下,水泥行业必须寻找破解之道。
减排阻力大
虽然国家严格控制新上水泥产线,但存量厂点淘汰落后生产力和产能置换进展缓慢,加上需求持续旺盛,水泥价格持续走高,行业高利润驱动下,无减排的主动性和压力。
水泥行业碳排放的困难度最大,因为熟料的生产技术根本做不到减排,只能降低碳含量。水泥业碳排放的减量通道只能依靠原料的替代。用低碳或者零碳的原料替代高碳的石灰石成为可能,但该替代原料的价格不能太高。2009年欧盟开始执行水泥行业节能减排计划,使用“碱激发水泥生产方法”,用氧化硅和氧化铝低掺量激发石灰石熟料,代替14%的石灰石熟料,结果降低了5%的二氧化碳。美国采用相同的理论,但没找到合适原料,结果花费2500万美元用氢氧化钙代替。
中材节能投资管理董事长成志辉说,我国具备较大开发潜力,低温度水渣、电石渣、粉煤灰、钢渣等工业废渣利用率低,这些废渣的碳素含量很低,使水泥生产过程中碳的总量减少。用工业废渣部分替代石灰石已经成为全球趋势,欧盟规定水泥生产中水泥熟料含量低于50%为低碳水泥。
增加脱硫、脱硝、除尘可增加二氧化碳的排放。但增加碳吸收可以减排,方法有:改煤为气、用沼气、制氢、生产活性碳等。欧洲利用废料制氢,一个5兆瓦电厂要用5800吨废料,而中国一年仅河南一省就用700万吨废棉生产水煤气,足够养活两个5兆瓦的电厂。美国、欧洲及日本都通过矿石和废料制水泥,原料80%都是工业废渣。
欧美国家水泥厂矿石原料的平均浓度,是26%。而亚洲国家大部分只有17%,非洲更低。增加矿石浓度可以不必烧成过高温度,可节约能源,减少二氧化碳。
解决二氧化碳,要在烧结、磨细和烧成三个步骤增加二氧化碳的捕捉,方法有:固二氧化碳气体;在硅酸钙中加入2%~5%的碳氢化合物,形成分子间结合力的“凝胶”,使二氧化碳被“黏住”。当然,这些做法会影响水泥性能,需要研究。