[獨(dú)家]什么才是水泥行業(yè)真正的節(jié)能減排？

  根據(jù)今年初公布的“十三五”節(jié)能減排目標(biāo)，到2020年，全國(guó)萬(wàn)元GDP能耗需較2015年下降15%，能源總量控制在50億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)。減排方面，全國(guó)化學(xué)需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放總量分別控制在2001萬(wàn)噸、207萬(wàn)噸、1580萬(wàn)噸、1574萬(wàn)噸以內(nèi)，比2015年分別下降10%、10%、15%和15%。

  另外，根據(jù)工信部去年7月發(fā)布的《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，到2020年，水泥熟料綜合能耗需要從2015年的112kg降至105kg。

  當(dāng)前的水泥行業(yè)節(jié)能減排壓力主要來(lái)自于兩個(gè)方面。其一、國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)體量巨大，建2016年產(chǎn)量就達(dá)24.03億噸，使得資源消耗量和污染物排放總量甚巨；其二、水泥行業(yè)正面臨嚴(yán)重的產(chǎn)能過剩問題，根據(jù)“國(guó)辦34號(hào)”文等政策要求，節(jié)能環(huán)保指標(biāo)將成為淘汰過剩產(chǎn)能的重要手段。

  關(guān)于水泥行業(yè)的節(jié)能減排，近年來(lái)一直為業(yè)內(nèi)所關(guān)注，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，行業(yè)以及政策各個(gè)層面也提出過不少措施，但并不是所有措施都能起到根本性作用。

  水泥行業(yè)節(jié)能減排的兩個(gè)誤區(qū)

  誤區(qū)一：取消低標(biāo)號(hào)水泥利于水泥行業(yè)綠色發(fā)展

  為緩解產(chǎn)能過剩壓力，近年來(lái)取消P.C32.5水泥的呼聲不絕于耳。根據(jù)2014年12月發(fā)布的GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第2號(hào)修改單2015年12月1日起取消32.5復(fù)合硅酸鹽水泥。

  如今一年多時(shí)間已經(jīng)過去，即便P.C32.5標(biāo)號(hào)水泥已經(jīng)由P.C32.5R標(biāo)號(hào)水泥取代，但是國(guó)內(nèi)對(duì)取消P.C32.5水泥的爭(zhēng)論依舊沒有停止，特別是近段時(shí)間業(yè)內(nèi)傳出欲全面取消32.5等級(jí)水泥之后，反對(duì)之聲更勝以往。

  部分業(yè)者呼吁取消32.5級(jí)水泥的初衷并不難理解。一方面，認(rèn)為高標(biāo)號(hào)水泥有利于提高混凝土強(qiáng)度，改善建筑質(zhì)量；另一方面，取消低標(biāo)號(hào)水泥可以增加熟料用量，緩解產(chǎn)能過剩壓力。

  然而，上述設(shè)想并不一定能實(shí)現(xiàn)。其一，混凝土性能受多方面因素制約，水泥只是一方面，且高強(qiáng)度混凝土并不等同于高性能混凝土；其二，水泥產(chǎn)能過剩歸根到底是熟料產(chǎn)能的過剩，若不能限制熟料產(chǎn)量，無(wú)論是化解產(chǎn)能過剩還是節(jié)能減排都極為困難。

  取消32.5級(jí)水泥對(duì)于水泥節(jié)能減排不一定有利。首先，水泥生產(chǎn)是消化各種工業(yè)廢渣的主力軍，承擔(dān)了國(guó)內(nèi)70%以上的廢渣綜合利用的重任。在各水泥品種中，32.5水泥，是消化工業(yè)廢渣能力最強(qiáng)的品種。取消32.5級(jí)水泥，將對(duì)各地工業(yè)廢渣消化處理帶來(lái)嚴(yán)重的影響。其次，水泥作為一種半成品，最終目的是服務(wù)于混凝土產(chǎn)業(yè)，取消32.5級(jí)水泥之后，混凝土制備過程中，攪拌站自行添加混合材的情況可能有增無(wú)減，由于粉磨混合控制技術(shù)不及水泥企業(yè)，有可能導(dǎo)致建筑施工質(zhì)量下滑，影響建筑使用壽命，對(duì)于社會(huì)資源而言無(wú)疑是極大的浪費(fèi)。

  事實(shí)上，為提升實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)的綠色發(fā)展，國(guó)際上反而在減少熟料的用量。

  據(jù)媒體報(bào)道，去年底歐盟水泥標(biāo)準(zhǔn)EN197-1中再增加了兩個(gè)新的低熟料含量水泥品種。另外，早在2011年德國(guó)的一些水泥工業(yè)研究機(jī)構(gòu)就提出，波特蘭水泥中的熟料含量可以降低至50%，并開展持續(xù)的試驗(yàn)研究。

  報(bào)道指出，水泥工業(yè)面臨節(jié)省優(yōu)質(zhì)化石類燃料和降低CO₂排放的巨大壓力。在還沒有一種能夠完全替代波特蘭水泥的新膠凝材料出現(xiàn)的前提下，開發(fā)低熟料多組分水泥無(wú)疑是一項(xiàng)重要的節(jié)能減排措施。

  另外，水泥強(qiáng)度與混凝土性能高低并不存在必然聯(lián)系。混凝土的制備受多方面因素制約，例如骨料級(jí)配及粒型、礦物摻合料、外加劑、施工和后期養(yǎng)護(hù)等等，高強(qiáng)度水泥的使用可能不但起不到提升混凝土性能的作用，甚至?xí)?dǎo)致混凝土開裂現(xiàn)象增多。

  著名混凝土專家清華大學(xué)教授廉慧珍曾指出，在一部分人看來(lái)，水泥強(qiáng)度越高，用得越多混凝土質(zhì)量越好，其實(shí)不然，真正的高性能混凝土是用最少的水泥制備出最適合施工要求的混凝土。

  當(dāng)前水泥業(yè)內(nèi)有人聲稱，因?yàn)閲?guó)內(nèi)一噸熟料生產(chǎn)的水泥量大于國(guó)際水平，所以應(yīng)該增加熟料用量。且不論國(guó)際上一噸熟料生產(chǎn)的水泥是否低于國(guó)內(nèi)，而即便如此，該數(shù)據(jù)也不具備可比性。

  一方面，國(guó)內(nèi)水泥市場(chǎng)和國(guó)外市場(chǎng)構(gòu)成不同，低標(biāo)號(hào)水泥擁有更大的應(yīng)用空間；另一方面，熟料生產(chǎn)不是為了增加或減少水泥產(chǎn)量，而是利用熟料產(chǎn)生的合理強(qiáng)度保證建筑質(zhì)量，不能混淆其中的因果聯(lián)系。在滿足實(shí)際施工要求的背景下，更少的熟料配制出更多的水泥，其實(shí)是一件減少資源消耗的好事，并沒有什么不妥。

  誤區(qū)二：錯(cuò)峰生產(chǎn)能起到節(jié)能減排的作用

  水泥行業(yè)錯(cuò)峰生產(chǎn)最早明確提出是在2014年兩會(huì)，當(dāng)時(shí)是為了緩解冬季大氣污染和水泥產(chǎn)能過剩。經(jīng)過幾年的推廣，到2016-2017年，水泥行業(yè)冬季錯(cuò)峰生產(chǎn)規(guī)模和時(shí)間都已經(jīng)創(chuàng)造了歷史最高紀(jì)錄。

  據(jù)中國(guó)水泥網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016-2017年，除北方十五省以外，兩湖、四川、重慶、江蘇也加入錯(cuò)峰生產(chǎn)行列，加上福建、廣東、廣西、浙江等南方各省的冬季停窯計(jì)劃，該輪冬季錯(cuò)峰生產(chǎn)基本涵蓋了國(guó)內(nèi)主要水泥生產(chǎn)區(qū)域。

  錯(cuò)峰生產(chǎn)之所以被大規(guī)模推廣，其中一個(gè)重要原因是，部分業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為該政策有利于水泥工業(yè)節(jié)能減排，同時(shí)緩解產(chǎn)能過剩難題。

  從2015年4月召開的“2015-2016年水泥錯(cuò)峰生產(chǎn)座談會(huì)”上得到的數(shù)據(jù)來(lái)看。據(jù)稱“實(shí)行錯(cuò)峰生產(chǎn)的七省一區(qū)兩市，有效壓減了熟料產(chǎn)能，減少水泥熟料產(chǎn)能8556萬(wàn)噸；水泥錯(cuò)峰生產(chǎn)試點(diǎn)地區(qū)共減少煤炭消耗1075萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放6330萬(wàn)噸，減少氮氧化物排放9.2萬(wàn)噸，減少粉塵排放3.3萬(wàn)噸?！?

  然而，筆者認(rèn)為這一數(shù)據(jù)說(shuō)法并不準(zhǔn)確，或許數(shù)據(jù)前加上“集中排放量”更為恰當(dāng)。水泥作為一種剛性需求產(chǎn)品，并且沒有替代品，全年產(chǎn)量基本反映全年實(shí)際需求量。簡(jiǎn)而言之，水泥全年產(chǎn)量不受人為因素制約。

  冬季錯(cuò)峰生產(chǎn)雖然能夠減少冬季污染物的集中排放以及限制冬季熟料產(chǎn)能發(fā)揮，但是真正影響水泥產(chǎn)量的是全年需求量，在沒有替代產(chǎn)品的背景下，全年水泥生產(chǎn)量一定，即便冬季減少生產(chǎn)，也不能改變?nèi)戤a(chǎn)量。既然產(chǎn)量無(wú)法以人的意志為轉(zhuǎn)移，那么全年污染物排放總量減少也就無(wú)從談起。

  另外，由于錯(cuò)峰生產(chǎn)，水泥企業(yè)全年停窯開窯次數(shù)相對(duì)增加，反而會(huì)帶來(lái)更多的資源和能源浪費(fèi)。

  水泥工業(yè)節(jié)能減排方向其實(shí)很明朗

  我國(guó)水泥工業(yè)基礎(chǔ)量巨大，僅2016年全年水泥產(chǎn)量就達(dá)到24.03億噸。因此，即便環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌，但污染物排放總量仍然巨大，同理能源和資源消耗亦是天文數(shù)字。

  另外，根據(jù)專家預(yù)測(cè)，在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型完成之后，未來(lái)國(guó)內(nèi)水泥需求量仍將高達(dá)18億噸左右，為此國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)的節(jié)能減排將是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)。那么水泥行業(yè)應(yīng)該如何推進(jìn)節(jié)能減排呢？[Page]

  1、技術(shù)裝備升級(jí)

  早在數(shù)年前，中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)就提出了“二代新型干法”水泥的概念。提出符合現(xiàn)代水泥工業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的8大技術(shù)要求：1、高能效低氮預(yù)熱預(yù)分解及燒成技術(shù)；2、高效節(jié)能料床粉磨技術(shù)；3、原料、燃料均化配置技術(shù)；4、數(shù)字化智能型控制技術(shù)；5、廢棄物安全無(wú)害化處置和資源化利用技術(shù)；6、新型低碳高標(biāo)號(hào)水泥熟料生產(chǎn)技術(shù)；7、高性能高效率濾膜袋收塵技術(shù)；8、高性能無(wú)毒害氮氧化物還原催化劑技術(shù)。

  具體技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)指標(biāo)為：（1）熟料燒成可比熱耗<2680kJ/kg.cl（640kcal/kg.cl）；（2）可比水泥綜合電耗<75kWh/t（PO42.5）；（3）替代燃料率>40%；（4）新型熟料水泥可比CO₂排放量降低25%以上；（5）主要生產(chǎn)設(shè)備粉塵排放量<20mg/Nm³；（6）勞動(dòng)生產(chǎn)率提高1.5-2倍；（7）生產(chǎn)線定員5000t/d生產(chǎn)線60-80人；（8）可比管理成本降低30%；（9）可比生產(chǎn)成本降低15%-20%。

  “二代新型干法水泥”基本囊括了現(xiàn)代新型干法水泥裝備技術(shù)升級(jí)的主要方面。目前來(lái)看，技術(shù)指標(biāo)是極為靠前的，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，目前研發(fā)攻關(guān)總體進(jìn)度也已經(jīng)達(dá)70%以上?！岸滦透煞ㄋ唷钡奶岢鲆沧C明了當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥技術(shù)裝備升級(jí)空間仍然很大。

  事實(shí)上，近年來(lái)由于市場(chǎng)需求下滑，企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)加劇，出于降低生產(chǎn)成本的需要，水泥企業(yè)也在加強(qiáng)生產(chǎn)線改造步伐，相應(yīng)的裝備制造企業(yè)也推出了眾多新技術(shù)。小到每一臺(tái)風(fēng)機(jī)、電機(jī)的改造，大到燒成系統(tǒng)優(yōu)化以及企業(yè)信息化管理系統(tǒng)升級(jí)，新技術(shù)的應(yīng)用也為水泥企業(yè)帶來(lái)了切實(shí)的實(shí)惠。

  以國(guó)內(nèi)某水泥企業(yè)為例，綜合當(dāng)前最先進(jìn)的原燃材料檢測(cè)計(jì)量系統(tǒng)、在線分析自動(dòng)控制系統(tǒng)、生產(chǎn)線全線專家優(yōu)化系統(tǒng)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程終端管控系統(tǒng)等技術(shù)，打造了我國(guó)水泥行業(yè)首條世界級(jí)低能耗新型干法水泥全智能生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了噸熟料煤耗低于100kg，總用工人數(shù)百人以內(nèi)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)。

  總體而言，水泥生產(chǎn)線工藝流程極為復(fù)雜，從各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)升級(jí)到基于整條生產(chǎn)線的優(yōu)化改造，依然存在巨大的拓展?jié)摿?。隨著“智能制造”理念的提出，智能化生產(chǎn)控制技術(shù)將成為未來(lái)水泥工業(yè)的標(biāo)配，屆時(shí)水泥工業(yè)節(jié)能減排則有望達(dá)到新的高度。

  2、尋找替代能源

  水泥生產(chǎn)需要耗費(fèi)大量能源，2016年國(guó)內(nèi)僅熟料燒成就消耗煤炭1.9億噸。

  我國(guó)水泥熟料燒成主要靠煤炭，但煤炭并不是唯一選擇。在國(guó)外，尤其是歐盟為了減少水泥生產(chǎn)對(duì)化石能源的消耗，很早就已經(jīng)開始尋求替代能源，這其中非常重要的就是垃圾協(xié)同處置。

  數(shù)據(jù)顯示，到2009年底歐洲水泥工業(yè)全部熱能需求的約28%使用了合適的替代物質(zhì)，一些歐盟成員國(guó)已經(jīng)達(dá)到超過60%的替代率。歐洲水泥工業(yè)當(dāng)前的形勢(shì)已經(jīng)達(dá)到每年替代約660萬(wàn)噸煤的程度。通過這些，不可再生資源的開采需求已經(jīng)大為減少。

  水泥廠替代能源有很多，包括：動(dòng)物尸體，動(dòng)物油脂和不潔動(dòng)物飼料；廢機(jī)油；廢汽車輪胎；預(yù)處理過的工業(yè)垃圾和生活垃圾；水處理廠的污泥；油漆廠涂料廠廢物；木器，家具，家電廠垃圾；工業(yè)污泥等等。

  以拉法基集團(tuán)為例，當(dāng)年歐州爆發(fā)瘋牛病疫情后，很多牛的尸體需要及時(shí)處理，拉法基集團(tuán)接過這個(gè)“活兒”，將牛尸體用于生產(chǎn)水泥的燃料。這既幫政府處理了垃圾，又獲得了政府?dāng)?shù)千萬(wàn)歐元的補(bǔ)貼，還為企業(yè)節(jié)約了能源。而且，若以廢舊輪胎作替代能源，其含有的鐵，還可以提高水泥質(zhì)量。

  具體到我國(guó)，每年產(chǎn)生的生活垃圾、廢油、廢輪胎以及污泥等可用于水泥替代能源的廢棄物同樣巨大。以污泥為例，有數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)年污泥產(chǎn)生量達(dá)到約7000萬(wàn)噸，其中市政污泥和工業(yè)污泥各占一半（含水率80%左右）。

  總體來(lái)看，我國(guó)水泥行業(yè)生產(chǎn)并不缺乏替代能源，但是缺乏相關(guān)的法律法規(guī)支持。國(guó)內(nèi)水泥窯協(xié)同處置起步并不算晚，早在本世紀(jì)初就已經(jīng)在國(guó)內(nèi)部分水泥企業(yè)應(yīng)用，但是真正從國(guó)家層面加以支持，并大規(guī)模推廣僅僅是在最近幾年。

  法律法規(guī)和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)缺失以及垃圾分類管理意識(shí)淡薄為國(guó)內(nèi)水泥窯協(xié)同處置來(lái)造成了不小的困難。然而，基于國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)以及化石能源的不可再生性，未來(lái)水泥生產(chǎn)更多采用替代能源將是大勢(shì)所趨。

  3、減少熟料用量

  熟料生產(chǎn)是水泥工業(yè)主要耗能環(huán)節(jié)，因此減少熟料消耗就是最為直接的節(jié)能減排手段。事實(shí)上，出于節(jié)能減排的需要，目前歐盟已經(jīng)將如何在不影響混凝土性能的前提下，降低水泥中熟料含量作為水泥產(chǎn)品研發(fā)的重要方向。

  就減少熟料用量而言，目前主要存在兩條路徑。其一，研發(fā)新的低熟料水泥品種，例如去年底歐盟水泥標(biāo)準(zhǔn)EN197-1新添加的兩項(xiàng)低熟料含量水泥；其二，通過混凝土制備環(huán)節(jié)的優(yōu)化，減少水泥熟料用量。

  基于水泥產(chǎn)品的單一化特性，第一條路徑其實(shí)拓展空間有限，目前主要基于混合材的不同特性改善低熟料水泥性能。例如，利用?；郀t礦渣提高水泥后期強(qiáng)度和混凝土的結(jié)構(gòu)密實(shí)性；摻加磨細(xì)的石灰石粉提高水泥的早期強(qiáng)度，防止混凝土泌水等等。

  第二條在某種程度上是第一條的延續(xù)。水泥始終是工業(yè)半成品，最終需要服務(wù)于混凝土生產(chǎn)?；炷林械乃嘤昧恐苯記Q定了水泥產(chǎn)量，但是混凝土性能的影響因素不僅僅是水泥，還包括了骨料級(jí)配、粒型、外加劑應(yīng)用、礦物參合料的應(yīng)用以及后期養(yǎng)護(hù)等等。

  因此，通過其他環(huán)節(jié)的優(yōu)化達(dá)到提高混凝土的性能，進(jìn)而減少水泥用量成為可行之策。

  事實(shí)上，當(dāng)前基于對(duì)應(yīng)用技術(shù)的深入研究，混凝土制備和養(yǎng)護(hù)已經(jīng)有了大量的技術(shù)支撐。據(jù)清華大學(xué)教授廉慧珍的介紹，通過配比技術(shù)的優(yōu)化，利用32.5級(jí)水泥配置C60以上混凝土已經(jīng)成為可能。

  需要指出的是，水泥在混凝土中主要起到粘合提供強(qiáng)度的作用，但是并非所有混凝土都對(duì)強(qiáng)度有很高的要求，需要根據(jù)實(shí)際情況的需要，配置不同類型混凝土，而這也正是多年來(lái)業(yè)內(nèi)一直所提到的，何為高性能混凝土。筆者認(rèn)為，最符合建筑施工實(shí)際需求的混凝土就是高性能混凝土。

  那么，什么才是水泥行業(yè)真正的節(jié)能減排呢？用最少的能源和資源消耗，滿足建筑施工需求。