水泥生产过程产生的温室气体排放量约占全球人类活动排放量的5%,中国水泥行业二氧化碳排放量已占全国二氧化碳排放总量的14%。
(1)水泥生产过程中的二氧化碳排放
水泥生产包括原料开采和运输、生料和燃料制备、水泥熟料煅烧、水泥制备和输送、余热发电、辅助生产工艺、生产管理等工艺环节,涉及运输、破碎、粉磨、煅烧等工艺设备,这些工艺和设备需要消耗一定的电或热, 导致二氧化碳排放。
水泥生产过程中二氧化碳排放的主要来源(见表5-2):
1)熟料煅烧过程中钙质原料分解产生的排放;
2)各种燃料燃烧产生的排放;
3)电力消耗的排放,包括采矿、生料制备、熟料煅烧、水泥制造、生产管理等。
(2)水泥生产过程中的二氧化碳减排技术
水泥生产的碳减排路径可分为生产过程碳减排、生产能耗碳减排、新技术碳减排三个方面。
1)生产过程中的碳减排
生产过程中排放的二氧化碳是指生产过程中除能源消耗之外产生的碳排放,主要是指碳酸盐矿物在钙质原料中分解产生的二氧化碳排放。 使用碳密集型原料代替钙质原料生产水泥熟料,可以减少相应的工艺碳排放。 可用的替代原料包括电石渣、高炉渣、粉煤灰、钢渣等。
(2)生产能耗碳减排
水泥生产燃料和电力消耗将产生能源二氧化碳排放,提高能源利用效率,水泥工艺技术水平可显著降低能源二氧化碳排放。
使用替代燃料是减少能源消耗和二氧化碳排放的重要途径。 替代燃料是具有高热值的废物,其能源成分可以替代传统的化石燃料进行水泥熟料加工后的煅烧。
水泥生产过程中伴随着耗电量,原料磨、水泥磨、风机等设备是主要耗电单位,粉磨设备的耗电量约占总耗电量的65%-75%,采用高效粉磨技术,可显著降低粉磨功耗,减少能耗二氧化碳排放。
余热发电技术是提高水泥行业热效率的有效措施,通过余热锅炉将窑头、窑尾排出大量废气余热交换,产生过热蒸汽,促进汽轮机实现热能向机械能的转化, 从而实现发电机发电。碳减排效果明显。
(3)新技术减碳
为了大幅减少二氧化碳排放,水泥行业排放的二氧化碳也可以从终端处理的角度进行分离、捕获、储存和固定。