通用硅酸盐水泥生产的碳足迹研究.pdf

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1、西安工程大学学报JournalofXi’anPolytechnicUniversity第27卷第4期(总122期)2013年8月Vo1．27，No．4(Sum．No．122)，文章编号：1674—649X(2O13)O4—0472—05通用硅酸盐水泥生产的碳足迹研究白文琦，杜强，吕晶，彭程志，刘开平。(1．长安大学建筑工程学院，陕西西安710061；2．中国五环工程有限公司，湖北武汉430223；3．长安大学材料学院，陕西西安710061)摘要：从产品碳足迹的角度出发，应用排放系数法，依据国家现行水泥标准及相关能耗标准研究通

2、用硅酸盐水泥的碳排放量．结果表明，通用硅酸盐水泥中，掺混合材料的硅酸盐水泥品种碳排放量较小．混合材料掺量越多，碳排放量越少．各品种水泥生产的碳排放次序大小为：P．I>P．II>P．O>(P．P，P．F)>(P．S．A，P．C)>P．S．B．水泥生产各部分碳排放中，碳酸盐矿物分解产生的碳排放量占总排放量的比例最大，燃料燃烧产生的碳排放次之，电力消耗引起的碳排放最小．减少水泥生产碳排放的措施有：同等条件下优先使用掺混合材料的通用硅酸盐水泥品种；发展长寿命的水泥混凝土工程；在有条件的地方尽量使用无熟料水泥或少熟料水泥；发展新型低碳

3、胶凝材料，如石膏胶凝材料、镁质胶凝材料等．关键词：通用硅酸盐水泥；碳足迹；生命周期评价；排放系数法中图分类号：TQ172．71文献标识码：A0引言我国是水泥生产大国，自1985年以来，我国水泥产量多年来始终保持世界第一．自2007年以后均已超过世界水泥产量的一半．在水泥生产过程中，要消耗大量的能量，排放大量粉尘、烟尘以及二氧化碳(COz)、二氧化硫(SO。)，氮氧化物(NO)等，给区域乃至全球都带来了不可忽视的影响．其中作为温室气体的二氧化碳被认为是导致全球气候变暖的主要因素之一．碳足迹是近年来提出的衡量温室气体排放的一项重

4、要指标[1]．碳足迹(CarbonFootprint)的概念起源于“生态足迹”，主要是指在人类生产和消费活动中所排放的与气候变化相关的气体总量．与其他碳排放的研究相比较，碳足迹是从生命周期的角度出发，打破以往所谓“有烟囱才有污染”的观念，分析与产品生命周期活动中直接和间接相关的碳排放过程．通用硅酸盐水泥是工程应用最多的水泥品种，它是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料．按混合材料的品种和掺量，通用硅酸盐水泥分为硅酸盐水泥(P．I及P．II型)、普通硅酸盐水泥(P．O型)、矿渣硅酸盐水泥(P．S．A

5、及P．S．B型)、火山灰质硅酸盐水泥(P．P型)、复合硅酸盐水泥(P．C型)和粉煤灰硅酸盐水泥(P．F型)六大品种．由于各品种水泥的组成材料不同，其生产过程中产生的碳排放量也不同．本文从产品碳足迹的角度出发，应用排放系数法对通用硅酸盐水泥展开生命周期评价(LifeCycleAssessment，LCA)研究，对于促进水泥生产的节能降耗和循环经济的发展具有现实意义．收稿日期：2013—01—12通讯作者：白文琦(1985一)，女，陕西省西安市人，长安大学助理工程师．E-mail：wenqib@126．corn第4期通用硅酸盐水

6、泥生产的碳足迹研究4731方法与内容(1)研究方法本文选择我国工程应用最多的通用硅酸盐水泥生产作为研究对象，基于LCA方法，并参照PAS2050标准，应用排放系数法对通用硅酸盐水泥在生产的生命周期过程中排放的温室气体(即产品的碳足迹)进行分析和量化．(2)系统边界由于水泥生产的全过程跟踪工作量很大，且数据有限，这里主要考虑水泥生料制备、熟料烧成、水泥粉磨等生产工艺过程产生的直接环境影响，以及与水泥生产相关的电力供应和煤炭燃烧产生的环境影响．图1为本文中水泥生命周期评价的系统边界．；一一一一一一堡一一一一一一。皇一一一一一一一

7、一旦一j，图1水泥生命周期系统边界(虚线为边界线)(3)数据的收集及计算依据以我国目前主流的大型干法水泥生产工艺为基础，以《通用硅酸盐水泥>(GB1752007)中各品种水泥的成分为依据，引用《水泥单位产品能源消耗限额》(GB16780-2007)中相关的能耗数据，以及2012年中国区域电网基准线排放因子数据等进行计算．2碳足迹的计算及分析(1)水泥生产总碳排放的计算公式根据水泥工艺，水泥生产中的碳排放E主要包括燃料燃烧产生的碳排放E化学反应产生的碳排放和生产中电耗折算的碳排放E。等3部分．因此，水泥生产中总的碳排放为E一∑

8、-一E’．(1)(2)燃料燃烧产生的碳排放目前，国内水泥生产燃料仍以煤为主，天然气和石油很少使用，因此，只考虑煤燃烧产生的CO。排放情况．煤燃烧主要用于原燃材料的烘干和熟料的烧成过程．从原燃材料进入生产厂区开始，到水泥熟料出厂的整个熟料生产过程中消耗的燃料量称之为熟料综合煤耗．因此，可以采