碳中和混凝土搅拌站的建设思路-solarbe文库

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管理与质量控制 57 2014年第12期（总第141期）江西建材前言所谓“碳中和”是指计算建筑在兴建及营运过程中，直接或间接排放的二氧化碳总量，并透过植树等不同方式把进行碳抵消（Carbon Offseting），以达到环保的目的。它最初由环保人士倡导，并逐渐获得越来越多民众的支持，并且成为受到各国政府所重视的实际绿化行动，碳中和也叫碳补偿（Carbon Offset）。通常可以通过推动使用再生能源和植树造林等方式，来实现碳中和。混凝土行业特点和技术特性决定了其必然是水泥、砂石、水等资源的直接消耗大户，生产和运输过程中产生大量的能源消耗，破坏生态平衡；同时，混凝土在制造资源转变为产品的制造过程中，能源产生大量的二氧化碳，增加了环境的负荷，对环境造成极大的污染。我国实施“十一五”规划纲要以来，把节约能源、保护环境作为一项基本国策，发展循环经济，保护生态环境，建设资源节约和环境友好型社会已成为当前的社会热点。混凝土搅拌站生产、运输过程中实现碳中和，是符合国家产业政策，利国利民的一项重要举措。 1 搅拌站碳排放现状分析 1.1 工艺流程中的碳排放分析商品混凝土是指以集中搅拌、远距离运输的方式向建筑工地供应且满足一定要求的混凝土。商品混凝土生产包括混合物搅拌、运输、泵送等工艺过程。混凝土搅拌站主要由物料贮存系统、物料称量系统、物料输送系统、搅拌主机及控制系统等5大系统和其他附属设施组成。运输系统主要由砼车、车泵、车载泵、地泵等组成。 1.2 用能系统碳排放分析用能系统包括主要生产系统、辅助和附属生产系统、非生产系统。主要生产系统包括混凝土制作系统和半成品运输系统，辅助和附属生产系统包括办公楼、食堂等，非生产系统指宿舍。 1.3 节能降碳分析结合混凝土制作工艺的特点，采用能源审计方法进行能源消耗统计，依据综合能耗计算通则GB/ T2589-2008，确定能源消耗统计的工艺边界条件为原材料进口至合格半成品；按年度、按系统、按能源种类统计能耗；通过现场测试、能量平衡，分析节能潜力；碳中和混凝土搅拌站的建设思路刘士红 1 葛文强 1 季锡贤 1 张恒春 1 易莉 2 （1.中建商品混凝土（福建）有限公司，福州 350111；2.中南建筑设计院，武汉 430071）摘要通过对混凝土搅拌站碳足迹的追踪，得出混凝土搅拌站碳排放主要为直接和间接的碳排放，分别是机械设备使用消耗的电和油导致的直接碳排放；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以及员工生活等导致的直接或间接的碳排放；制定出抵消对应碳排放量的方案，达到混凝土搅拌站实现碳中和的目的。关键词混凝土；搅拌站；碳中和 5 ØÐÉ eÅJOEE 管理与质量控制 58 2014年第12期（总第141期）江西建材通过物料平衡，分析原材料损耗（含废品） [1] 。通过对多个商品混凝土站点的能源审计，并应用数理统计与能量平衡方法，分析了各站点的生产系统、非生产系统以及各工艺系统的能源消耗，得出了平均总综合能耗指标4.02kgce/m 3 （等价值）、3.60kgce/m 3 （当量值）；单项总能耗指标（含生活用电和用油）电 2 . 50 kW·h /m 3 ，油 2 . 5 5 L / m 3[2] 。 2 搅拌站碳排放体系分析 2.1 碳足迹跟踪分类碳足迹计算是针对企业所有可能产生温室气体的来源，进行排放源清查与数据搜集，以了解企业温室气体排放源及量化所搜集的数据信息，是迈向实现碳管理的第一步。碳排放报告核查则是由三方对盘查所得出的数据信息的担保陈述提供正式的书面声明 [3] 。预拌混凝土的生产全过程包括A、选材；B、设计；C 、生产；D 、供应；E 、成品；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和油导致的直接碳排放，归纳为 C E 2（包括 C 、D）；（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）； 2.2 碳排放定量分析通过对企业排放源清查，详细了解企业的碳源及量，相应地制定一系列有效措施，从而减少因企业生产运营等活动中所产生的碳排放。 2.2.1 碳排放源清查（见表1、表2） 2.2.2 碳排放计算根据以上预拌混凝土生产全过程的碳排放分析，将单方混凝土碳排放计算公式归纳为 [4] CECE1 CE2 CE3 （1）式中CE1CD1FD2KD3GD4SD5W D6AD7 （2） CE2O·D8E·D9 （3） CE3Q （4） 2.2.3 单方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 3 ，电耗 2 . 5 0 K W·h / m 3 表 1 式（1）中各代号含义代号含义代号含义 CE/（kg/m 3 ）单方混凝土碳排放量 Q/（kg/m 3 ）员工生活等导致的平均碳排放 C/（kg/m 3 ）单方混凝土水泥用量 D 1 /（kg/t）生产1t水泥的碳排放量 F/（kg/m 3 ）单方混凝土粉煤灰用量 D 2 /（kg/t）生产1t粉煤灰的碳排放量 K/（kg/m 3 ）单方混凝土矿粉用量 D 3 /（kg/t）生产1t矿粉的碳排放量 G/（kg/m 3 ）单方混凝土粗骨料用量 D 4 /（kg/t）生产1t粗骨料的碳排放量 S/（kg/m 3 ）单方混凝土细骨料用量 D 5 /（kg/t）生产1t细骨料的碳排放量 W/（kg/m 3 ）单方混凝土拌合水用量 D 6 /（kg/t）生产1t拌合水的碳排放量 AD/（kg/m 3 ）单方混凝土外加剂用量 D 7 /（kg/t）生产1t外加剂的碳排放量 O/（L/m 3 ）单方混凝土油耗 D 8 /（kg/L）消耗1L柴油的碳排放量 E/（kg/m 3 ）单方混凝土电耗 D 9 /（kg/t）消耗1度电的碳排放量 5 ØÐÉ eÅJOEE 管理与质量控制 59 2014年第12期（总第141期）江西建材度（包括机械设备使用、员工生活与办公的所有电耗），油耗2.55L/m 3 （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）单方混凝土碳排放进行计算。经计算CE1215.46kg，CE29.38kg，CE30.01kg 即某常规站点混凝土的单方碳排放为 CECE1CE2CE3215.469.38-0.01224.83kg （5） 3 碳中和搅拌站的效益分析及实现措施 3.1 效益分析 3.1.1 碳中和搅拌站展望（如图1所示） 3.1.2 碳排放效益对比 [4] 以某绿色生产的混凝土供应站为例，该站年生产的预拌混凝土累计约为46万m 3 ，电耗 2 . 1 3 K W·h / m 3 （包括机械设备使用、员工生活与办公的所有电耗），油耗 2.28L/m 3 （包括混凝土运输、泵送、员工生活与办公的表 3 某常规生产的混凝土供应站C30生产配合比胶凝材料总量/（kg/m 3 ）水泥/ 粉煤灰/ 矿粉/ 砂率/ 水胶比外加剂/ 360 70 15 15 55 0.44 1.1 表 2 各材料能耗数值统计/计算表代号数值统计/计算 D 1 /（kg/t）生产1t水泥排放0.8t CO 2 [3] ； D 2 /（kg/t）粉煤灰属于发电厂的废弃资源分选而成，生产1t粉煤灰排放CO 2 忽略不计； D 3 /（kg/t）据不完全统计，生产1t矿粉的能源消耗为煤耗21.66kg/t，柴油0.12L/t，电耗76.93度/t，折算成CO 2 的排放为21.662.60.12 2.776.930.997133.34kg； D 4 /（kg/t）据不完全统计，生产1t碎石的能源消耗为电耗1.17度/t，油耗0.723L/t，折算成CO 2 的排放为1.170.9970.7232.73.12kg； D 5 /（kg/t）据不完全统计，生产1t机制砂的能源消耗为电耗1.5度/t，油耗0.8L/t，折算成CO 2 的排放为1.50.9970.82.73.66kg； D 6 /（kg/t）生产1t自来水排放0.194kg CO 2 [3] ； D 7 /（kg/t）据不完全统计，生产1t聚羧酸高性能减水剂的能源消耗为电耗2.5度/t，耗煤0.01t/t，折算成CO 2 的排放为 2.50.9970.012.6100028.49 kg； D 8 /（kg/L）消耗1L柴油排放2.7kg CO 2 [3] ； D 9 /（kg/t）使用1度电排放0.997kg CO 2 [3] ； D 10 /（kg/t）使用1m3天然气排放2.1kg CO 2 [3] ；备注据资料报道，燃烧1t标准煤排放2.6t CO 2 ，一棵树一年可以吸收18.3kg CO 2 [3] 。图 1 碳中和搅拌站展望图 5 ØÐÉ eÅJOEE 管理与质量控制 60 2014年第12期（总第141期）江西建材所有油耗），用水均为地下水，转化为电耗。该站绿化面积11666.7m 2 ，绿化率35，共植树550棵。以建筑业常用的 C 3 0（生产配合比见表 5）为例，计算混凝土的单方碳排放量。经计算CE1179.67kg，CE28.29kg，CE30.02kg 即某绿色站点混凝土的单方碳排放为 CECE1CE2CE3187.36kg （6）由表2表6的数据分析可知，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和油导致的直接碳排放CE2。从单方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。对比式（5）及式（6）的计算结果可知，预拌混凝土绿色生产的单方C30混凝土比常规生产的碳排放量要降低37.46kg/m 3 。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。 3.2 实现措施通过购买自愿碳减排额的方式实现碳排放的抵消，以自愿为基本原则，即交易的中和方式。碳中和的实现通常由买方（排放者）、卖方（减排者）和交易机构（中介）三方来共同完成。碳中和搅拌站的实现措施分为直接措施和间接措施 [5,6] 。 3.2.1 直接措施混凝土搅拌站碳中和实现的直接措施可采取创造等能量的可再生能源（如太阳能，风能），使本身的碳排放量得到补偿；或者仅使用可再生能源，不产生任何二氧化碳（即所谓的后碳经济）；也可采取种植足够多的树木，形成碳汇，吸收二氧化碳方式形成碳中和。如在搅拌站管辖范围内，可采取以下措施，如（1）最大限量增加绿化面积通过植物对二氧化碳的吸收，达到降低二氧化碳排放的目的。（2）增加无功补偿装置通过增加搅拌楼无功补偿装置，降低碳排放，提高搅拌站功率因数，减少搅拌楼运行过程耗电量，使搅拌楼节能率达到0.5～4.3 [7] 。（3）加强搅拌站油耗的管理影响油耗的因素诸多，主要是各站点车辆的调度、运输距离、运输路况、站点搅拌楼生产效率、工地施工情况的复杂程度、设备的维护保养、车辆使用年限以及工作人员操作水平等。可以通过油耗指标量化考核，加大奖惩措施将 “要求节油”变为“主动节油”；选择容积大的运输车，表 4 某常规生产的混凝土供应站单方混凝土能耗及绿化植树总方量/m 3 单方电耗/（度/m 3 ）单方油耗/（L/m 3 ）树木总数/棵 510000 2.50 2.55 325 表 5 某绿色生产的混凝土供应站C30生产配合比胶凝材料总量/（kg/m 3 ）水泥/ 粉煤灰/ 矿粉/ 砂率/ 水胶比外加剂/ 360 58 27 15 52 0.44 1.1 表 6 某绿色生产的混凝土供应站单方混凝土能耗及绿化植树总方量/m 3 单方电耗/（度/m 3 ）单方油耗/（L/m 3 ）树木总数/棵 460000 2.13 2.28 550 5 ØÐÉ eÅJOEE 管理与质量控制 61 2014年第12期（总第141期）江西建材降低单方运输能耗，在混凝土企业中，按照搅拌机组每盘生产方量的倍数配备搅拌机和搅拌车，可以使搅拌机组和搅拌车的效率最高。（4）降低行为碳排放降低行为碳排放是指在工作环境中的人应具备节能的意识，并通过自身的行为达到节能的目的。例如减少皮带输送等设备空载运行；办公人员在离开办公室一段时间或下班时应关闭电脑和显示器、复印机和打印机等办公设备，空调季节合理设置室内空调温度，照明系统做到人走灯灭等，做好行为降低碳排放工作。 3.2.2 间接措施混凝土搅拌站碳中和实现的间接措施可采取碳补偿（Carbon Offset）的方式，这种环保方法需要人们计算活动直接或间接制造的二氧化碳排放量，也就是碳足迹，然后通过付钱的方式，让其他人替自己从大气中抵消等量的二氧化碳放量，例如购买碳信用额度（Carboncredit），通过碳交易，实现碳补偿（Carbon O f f s e t）。结语混凝土搅拌站实现碳中和意义主要体现在以下几方面（1）体现企业的社会责任意识随着低碳时代的到来，衡量我们企业的各类价值标准和评价体系也将发生深刻变化。在全球低碳背景下，中国的企业要想把握机会，赢得低碳竞争力，与世界企业同台竞技，就必须以超前的意识、敏锐的动作迎头赶上，努力担负起应有的社会责任，进而赢得企业声誉和社会组织的认同，才能为自身发展创造出更好的环境氛围，直立时代潮头，实现企业的可持续发展。（2）提高行业准入的环保标准门槛随着国际市场对低碳标准的逐步提高，我国众多行业存在尚未制订行业低碳标准或者低碳标准过低的问题，必然会影响到未来的行业整体市场利益。为此，参与碳中和交易，及早建立严格的绿色产品评定标准，通过严格的现场检查和产品检验，提高规范行业环保、低碳标准的准入门槛，将低水平、高能耗企业淘汰出行业，即能保证行业整体利益，又能提高企业产品的市场竞争力，有利于树立企业良好的品牌形象，有利于促进行业的健康发展。（3）提高同类产品附加值碳中和搅拌站的实现可以强化企业品牌形象，有利于获取更多的绿色相关企业奖项，以便提升企业品牌定位。同时，碳中和搅拌站混凝土可以区别于其它同类产品，间接提升销售价格，增加利润优势机会。参考文献 [1] 孟昭利. 企业能源审计[M].清华大学出版社，2006. 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