预拌混凝土绿色生产碳排放评估

2011年第1期(总第255期) Number 1 in 201 1(T0tal No．255) 混 凝 土 Concrete 预拌混凝土 READY MD(I三D C0NCRETE doi：10．3969~．issn．1002—3550．201 1．01．032 预拌混凝土绿色生产碳排放评估 高育欣’。王军 ，徐芬莲’，林喜华’。陈景。 (1．中建商品混凝土成都有限公司，四川成都610052；2．中建商品混凝土有限公司，湖北武汉430074； 3．中建商品混凝土有限公司新型建材厂，四川成都610052) 摘要： 通过分析预拌混凝土生产的碳排放，推导出单位立方米混凝土的碳排放计算公式，对预拌混凝土生产所导致的碳排放进行评 估，通过对比预拌混凝土常规生产与绿色生产单位立方米混凝土的碳排放量，提出减少预拌混凝土生产碳排放的措施。 关键词：预拌混凝土；碳排放；计算公式；措施 中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2011)0l一0110—03 Carbon emissions assessment of green production for ready-mix concrete GAOYu-xin ，WANGJun2,XUFen—lian ，LINXi-hua ，CHEN．1ing (1．ChinaConstructionReadyMixedConcreteofCo．，Ltd．，Chengdu610052，China；2．ChinaConstructionReadyMixedConcreteCo．，Ltd．， Wuhan430074，China；3．NewBuildingMaterialsFactoryofChinaConstructionReadyMixedConcreteCo．，Ltd．，Chengdu610052，China) Abstract：By analyzing the carbon emissions of ready-mixed concrete production，derived the formula for carbon emissions of unit volume concrete，assessed the carbon emissions of ready—mixed concrete production，by comparing 1 m concrete’S carbon emissions of conventional production for read3，-mixed concrete and green production for ready-mix ed concrete，proposed the measures to reduce carbon emissions of ready-mixed concrete production． Key words：ready—mixed concrete；carbon emissions；formula；measure 0 引言 “碳排放”是关于温室气体排放的一个总称或简称。温室气 体中最主要的气体是CO ，因此用碳(Carbon)--词作为代表，虽 然并不准确，但作为让民众最快了解的方法就是简单地将“碳 排放”理解为“CO 排放”。多数科学家和政府承认温室气体已经 并将继续为地球和人类带来灾难，所以“控制碳排放”、“碳中和” 这样的术语就成为容易被大多数人所理解、接受、并采取行动 的文化基础。2009年11月25日，中国公布了到2020年为止的 减排目标：单位GDP碳排放量比2005年减少400／o--45％，这要通 过全民、全体企业的行动才可能实现[I_2J。预拌混凝土行业属于高 能耗、低门槛、污染相对严重的行业，对“低碳经济”带来较大挑 战。所以，作为建筑行业用量最大的预拌混凝士，实行其绿色生 产，以达到节约资源、减少环境污染、保护环境的目的，具有重 要的现实意义。 预拌混凝土绿色生产是指：在产品的选材、设计、生产、供 应活动及产品的管理评估中，以资源节约、环境保护、职业健康 为核心，以管理和技术为手段，通过混凝土生产全过程要素的 控制以及优化，实现混凝土生产的资源利用最大化、环境污染 最小化，并有效地改善厂区职业健康环境。混凝土绿色生产方 式与传统生产方式相比有如下特点：在利益上注意经济效益、 环境效益和社会效益的协调；在生产流程上注意原材料节约和 环境保护；在生产管理上更加注意以人为本的管理方式。 预拌混凝土的生产，包括原材料、搅拌过程、车辆油耗(运 收稿日期：2010-08—18 ·l10· 输与泵送)、废物处理、能源需求与员工生活等所有运营环节都 在直接或间接地排放CO ，如何对预拌混凝土生产碳排放进行 评估，如何通过节能减污的技术来减少预拌混凝土企业的碳排 放量，成为预拌混凝土绿色生产的重要评估指标之一。 1预拌混凝土生产碳排放分析 预拌混凝土的生产全过程包括：A、原材料选择；B、产品设 计；C、生产管理(包括原材料进场、入库、上料、配料、混凝土搅 拌、出机)；D、供应管理(运输与泵送)；E、成品要求；F、其他。 以上生产过程中直接或间接的碳排放可分为： (1)预拌混凝土产品设计及生产所需的各种原材料导致的 间接碳排放，归纳为CE1(包括A、B)。 (2)机械设备使用消耗的电、油导致的直接碳排放，归纳为 CE2(包括C、D o (3)员工生活等导致的直接或间接的碳排放，厂区绿化吸 收的碳排放，归纳为CE3(包括F)。 2单位立方米混凝土碳排放计算公式推导 根据以上预拌混凝土生产全过程的碳排放分析，将单位立 方米混凝土碳排放计算公式归纳为： CE=CE1+CE2+CE3 (1) eEl=CxDJ+FxD2+KxD3+G×D4+SxDs+WxD~+ADxD7 (2) CE2---O·DR+E·D9 (3) CE3=Q (4) 表1式(1)～(4)中各代号含义 Dl kg／t生产1 t水泥排放0．8tCO2~1。 I)2 kg，t粉煤灰属于发电厂的废弃资源分选而成，生产1 t粉煤灰排放CO：忽略不计。 D3 k 据不完全统计，生产lt矿粉的能源消耗为：煤耗21·66 kg／t，柴油O·12 L／t，电耗76·93度／t,折算成CO2的排放为21·66×2·6+o·l2× 。 2．7+76．93x0．997=133．34 kgo D· kg／t据不完全统计，生产l t碎石的能源消耗为：电耗1．17度／t，油耗O．723 L／t，折算成CO2的排放为1．17xO．997+0．723x2．7=3．12kg。 D5 kg／t据不完全统计，生产1 t机制砂的能源消耗为：电耗1．5度／t，油耗0．8 L／t，折算成CO2的排放为1．5x0．997+0．8x2．7=3．66 kg。 kg／t生产1 t自来水排放0．194kgC02t 1。 T、 ．，．据不完全统计，生产l t聚羧酸高性能减水剂的能源消耗为：电耗2．5度／t，耗煤O．Ol t／t，折算成C02的排放为2．5xO．997+0．01x2．6x K t l 000=28．49 kg。 D8 kg／t消耗1 L柴油排放2．7kgC 。 kg／t使用1度电排放O．997kgCO2(~。 D。。 kg／t使用1 m3天然气排放2．1 kgCO 。 注：据资料报道，燃烧1 t标准煤排放2．6tc02 ，一棵树一年可以吸收18-3k窨cO2 。 3单位立方米混凝土碳排放计算 3．1预拌混凝土常规生产单位立方米混凝土碳排放 计算 以某常规生产的混凝土供应站为例，该站2009年生产的预 拌混凝土累计约为51万m，，电耗1 275 013度(包括机械设备 使用、员工生活与办公的所有电耗)，油耗1 300 516 L(包括混 凝土运输、泵送、员工生活与办公的所有油耗)，用水均为地下 水，转化为电耗。该站绿化率20％，大部分为草地，共植树325棵。 对预拌混凝土常规生产C30(生产配合比见表3)单位立方米混 凝土碳排放进行计算。 经计算：CE1=215．59 kg，CE2---9．38 kg，CE3~0．01 kg。 混凝土的单位立方米碳排放为： CE=CE1+CE2+CE3=215．59+9．38—0．01--224．96 kg 表3某常规生产的混凝土供应站C30生产配合比 3．2预拌混凝土绿色生产单位立方米混凝土碳排放 计算 以某绿色生产的混凝土供应站为例，该站生产的预拌混凝 土累计约为46万 ，电耗981 960度(包括机械设备使用、员 工生活与办公的所有电耗)，油耗l 049 815 L(包括混凝土运输、 泵送、员工生活与办公的所有油耗)，用水均为地下水，转化为 电耗。该站绿化面积绿化率35％，共植树550棵。以建筑业常用 的C30(生产配合比见表5)为例，计算混凝土的单位立方米碳 排放量。 经计算：CE1=179．58 kg，CE2=8．28 kg，CE3=-0．02 kg。 混凝土的单位立方米碳排放为： CE=CE1+CE2+CE3=179．58+8．28-0．02=1 87．84 kg 表5某绿色生产的混凝土供应站C30生产配合比 由以上数据分析可知，预拌混凝土生产全过程的碳排放主 要源于产品设计及生产所需的各种原材料导致的间接碳排放 CE1，其次为机械设备使用消耗的电、油导致的直接碳排放CE2。 从单位立方米碳排放的计算结果看，绿化植树可以吸收部分的 碳排放CE3，效果虽然不是很显著，但是积少成多，累计吸收碳 排放还是可观和可取的。 从计算结果可知，预拌混凝土绿色生产的单位立方米C30 混凝土比常规生产的碳排放量要降低37．12 kg／m ，由此可见，预 拌混凝土的绿色生产对于减少碳排放效果显著。 4减少混凝土生产碳排放的措施 4．1原材料选择与产品设计 在原材料的选择与产品的设计中，可采用以下措施减少混 凝土生产的碳排放： (1)尽量使用矿物掺合料代替水泥，在常用的矿粉与粉煤 灰中，可提高粉煤灰的掺量，降低使用能耗较高的磨细矿粉。 (2)使用优质的集料，使集料级配最优化，相同强度等级的 混凝土，可以减少胶凝材料的用量。使用建筑石料采矿中产生的 尾矿石、石屑代替部分机制砂使用，实现矿产资源完全利用，解 决采矿对环境造成的污染和负担；通过砂石分离机将预拌混凝 土生产过程产生的建筑垃圾中的砂石与料浆分离开，将砂石进 行回收利用，减少天然砂石的使用量，同时将分离出来的废料 浆再进行一次搅拌后作为生产混凝土的原料使用，实现混凝± 生产过程“零排放”。 (3)使用聚羧酸高性能减水剂，同强度等级的混凝土，与使 用萘系减水剂相比，可以减少水泥消耗30-50 kg／m ，大幅度降 低了单位立方米混凝土的水泥用量。 (4)控制单位立方米用水量，混凝土施工性能满足施工要 求即可，一般来说，混凝土的抗压强度与水胶比成反比，相同强 度等级的混凝土，单位立方米用水量的降低意味着胶凝材料用 量的减少。 4．2预拌混凝土供应站建设与管理 (1)打造一套高效节能的管理系统，提高管理效率，从原材 料选用、进场质量控制、材料消耗控制、生产过程废弃物回收利 用等全过程实行严格管理，达到全方位节能、降耗、减排的目的。 (2)采用生产自动化系统，从原材料计量、上料、卸料到搅 拌的全过程都实现自动化，在保证混凝土产品质量的同时，较 高的计量精确减少原材料的损耗。 (3)为混凝土供应站的运输设备安装GPS系统，提高设备 利用率，节能降耗。 (4)厂区建设时，加大绿化面积，多种植树木，吸收生产过 程排放的CO2。 4．3预拌混凝土生产过程优化 (1)使用矢量变频控制系统，并结合供应站生产方量的实 际状况编制节电控制软件，有效地控制皮带运输机和搅拌机的 运转速度，减少搅拌主机在等待配料期间仍然全速运转、搅拌 机在等待下料的过程中长时间空转、没有加料时骨料输送机空 转等现象造成的能源浪费，从而达到节电的目的。 (2)将清洗设备及冲洗场地的污水经过沉淀处理后重复进 行利用，同时建设雨水回收系统，将雨水收集起来用于生产混 凝土，减少对自然水资源的消耗。 (3)混凝土生产设备在运转过程中也会产生废油、废配件 ·l】2· 等废弃物，废油可作为混凝土试件成型的脱模剂使用，寻找供 应商对废配件等废弃物进行综合回收利用。 4．4预拌混凝土的运输与泵送管理 (1)使用GPS对混凝土运输车辆的行程进行实时监控，防 止司机偏离固定行线，从而达到省油的目的。 (2)正确选择混凝土运输车及泵车发动机的润滑油。选好润 滑油是发动机能否减少功率消耗、降低燃料消耗量的关键因素。 冬、夏季应选用不同规格和牌号的润滑油。 (3)掌握安全、油耗和车速几方面的正确关系。选用合适的 车速，使油耗最少，即在混凝土的运输过程中，车速既能保证供 应效率又能做到经济合理。 (4)使用泵管管道润滑剂，替代润管砂浆，在保证顺利泵送 与混凝土质量的同时，减少运输车辆，提高设备使用率，避免使 用砂浆，减少水泥、砂、外加剂等混凝土原材料的用量，降低混 凝土生产的间接碳排放量。 5结语 随着哥本哈根会议的召开使“低碳经济”再次成为全球瞩 目的焦点，“绿色生产”、“低碳混凝土”等与环境协调发展相关的 词汇也相继出现在预拌混凝土行业中，预拌混凝土生产中的碳 排放问题引起了业内相关人员的高度重视。面对国家经济建设 的重大需求，预拌混凝土产业走低碳经济发展之路，是达到节 能、减排、降耗目的的必然选择。本文针对预拌混凝土产业自身 特点，分析了预拌混凝土生产的碳排放的来源，推导出单位立 方米混凝土的碳排放计算公式，通过对比预拌混凝土常规生产 与绿色生产单位立方米混凝土的碳排放量，提出减少预拌混凝 土生产碳排放的措施，对预拌混凝土的绿色生产的实现具有重 要的参考和借鉴意义。 参考文献： [1】姚燕．1氏碳经济B寸代水泥混凝土行业发展方向[Z】．中国混凝土网， 2010． [2]张恒，晏红_1氏碳经济一推动绿色混凝土产业的发展[Z】．湖北散装 水泥信息网，2009． [3]权柯．创新是节能减排之本——内蒙古蒙西高新技术集团公司的创 新举措[Z】．中国公众科技网，2008． 【4]佚名．1氏碳减排[z]．百度百科，2010． 【5]吴凡．节油先锋——福田油电混合动力城市客车 ．机电商报，2008- 09—15(B8)． 【6】佚名．碳排放量的计算方法及与电的换算公式[z】．中国节能产业网， 2009． 【7】赵丹，张春，徐海梅．地热水与调峰锅炉联合供热在天津的匝用[J】．煤 气与热力，2007(2)：54—56． 【8]叶迎春，陈斌．南化集团研究院自主研发突破二氧化碳捕集技术【N]． 南京臼报，2010—05—10． 作者简介 单位地址 联系电话 高育欣(1981一)，男，工程师，主要从事预拌混凝土生产与 应用技术研究。 成都市成华区龙潭寺建设村5组中建商品混凝土成都有 限公司(610052) 028—8421 1392