预拌混凝土绿色生产碳排放评估.pdf
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2 0 1 1年 第 1期 (总 第 2 5 5 期 ) N u mb e r 1 i n 2 0 1 1 ( T 0 t a l No 2 5 5 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 READY MD( I 三 D C0NCRETE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 1 0 3 2 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 6 1 0 0 5 2;2 中建商品混凝 土有限公司 ,湖北 武汉 4 3 0 0 7 4; 3 中建商品混凝 土有限公司 新型建材厂 ,四川 成都 6 1 0 0 5 2 ) 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 : T U5 2 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 l 一 0 1 1 0 0 3 Car bon emi s s i on s a ss e s s men t of gr e en pr odu c t i on f or r e ad y- m i x c onc r e t e GAO Yu - x i n , WANG J u n2 , XUFe n l i a n , LI N Xi - hu a , CHEN 1 i n g ( 1 C h i n a C o n s t r u c t i o nR e a d y Mi x e d C o n c r e t e o f C o , L t d , C h e n g d u6 1 0 0 5 2 , C h i n a ; 2 C h i n a C o n s t r u c t i o n R e a d yMi x e dC o n c r e t e C o , L t d , Wu h a n4 3 0 0 7 4 , C h i n a ; 3 Ne wB u i l d i n g Ma t e r i a l s F a c t o r y o f C h i n a C o n s t r u c t i o n R e a d yMi x e d Co n c r e t e Co , L t d , C h e n g d u6 1 0 0 5 2 , C h i n a ) Abs t r a c t : By a n a l y z i n g t h e c a r b o n e mi s s i o n s o f r e a d y - mi x e d c o n c r e t e p r o d u c t i o n, d e r i v e d t h e f o r mu l a f o r c a r b o n e mi s s i o n s o f u n i t v o l um e c o n c r e t e, a s s e s s e d t h e c a r bo n e mi s s i o n s o f r e a d y mi x e d c o n c r e t e pr o d u c t i o n, b y c o mp a r i n g 1 m c o n c r e t e S c arb o n e mi s s i o ns o f c o n v e n t i o n a l p r o d u c t i o n f o r r e a d 3 , - mi x e d c o nc r e t e a n d g r e e n p r o d uc t i o n f o r r e a d y - m i x e d c o n c r e t e , p r o p o s e d the me a s u r e s t o r e d u c e c a r b o n e mi s s i o n s o f r e a d y - mi xe d c o n c r e t e p r o d u c t i o n Ke y wor ds : r e a d y mi x e d c o n c r e t e; c a r b o n e mi s s i o n s ; f o r mul a ; me a s ure 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 C O , 因此用碳( C a r b o n ) -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“ C O 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。 2 0 0 9年 1 1 月 2 5日, 中国公布了到 2 0 2 0 年为止的 减排目标: 单位 G D P碳排放量比2 0 0 5 年减少4 0 0 o - -4 5 , 这要通 过全民、 全体企业的行动才可能实现 I _ 2 J 。 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 :2 0 1 0 - 0 8 1 8 l 1 0 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 C O , 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 C E 1 ( 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 C E 2 ( 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 C E 3 ( 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: C E = C E1 + C E 2 + C E 3 ( 1 ) e E l = C x DJ + F x D 2 + Kx D3 + G D4 + S x D s + Wx D + A Dx D7 ( 2 ) C E 2 - - O DR + E D 9 ( 3 ) C E 3 = Q ( 4 ) 表 1 式 ( 1 ) ( 4) 中各代号含义 Dl k g t 生产 1 t 水泥排放 0 8 t C O 2 1 。 I ) 2 k g , 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 C O : 忽略不计。 D3 k 据不完全统计, 生产 l t 矿粉的能源消耗为: 煤耗 2 1 6 6 k g t , 柴油 O 1 2 L t , 电耗 7 6 9 3 度 t , 折算成 C O 2 的排放为 2 1 6 6 2 6 + o l 2 。 27 +7 6 9 3 x0 9 97 =1 3 3 3 4 k go D k g t 据不完全统计, 生产 l t 碎石的能源消耗为: 电耗 1 1 7 度 t , 油耗 O 7 2 3 L t , 折算成C O 2 的排放为 1 1 7 x O 9 9 7 + 0 7 2 3 x 2 7 = 3 1 2 k g 。 D 5 k g 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C O 2 的排放为 1 5 x 0 9 9 7 + 0 8 x 2 7 = 3 6 6 k g 。 k g t 生产 1 t 自来水排放 0 1 9 4k gC 0 2 t 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 O l t t , 折算成 C 0 2 的排放为 2 5 x O 9 9 7 + 0 0 1 x 2 6 x K t l 0 0 0 = 28 4 9 k g。 D 8 k g t 消耗 1 L柴油排放 2 7 k g C 。 k g t 使用 1 度电排放 O 9 9 7 k g C O 2 ( 。 D 。 。 k g t 使用 1 m 3 天然气排放 2 1 k g C O 。 注: 据资料报道, 燃烧 1 t 标准煤排放 2 6 t c 0 2 , 一棵树一年可以吸收 1 8 - 3 k 窨 c O 2 。 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 2 0 0 9年生产的预 拌混凝土累计约为 5 1 万 m, , 电耗 1 2 7 5 0 1 3度( 包括机械设备 使用、 员工生活与办公的所有电耗 ) , 油耗 1 3 0 0 5 1 6 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 2 0 , 大部分为草地 , 共植树 3 2 5 棵。 对预拌混凝土常规生产 C 3 0 ( 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 : C E1 = 2 1 5 5 9 k g , C E 2 - - 9 3 8 k g , C E 3 0 0 1 k g 。 混凝土的单位立方米碳排放为: CE = CE1 + CE 2 + C E3 = 2 1 5 5 9 + 9 3 8 0 0 1 - 2 2 4 9 6 k g 表 3 某常规生产的混凝土供应站 C 3 0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 4 6万 , 电耗 9 8 1 9 6 0度( 包括机械设备使用、 员 工生活与办公的所有电耗) , 油耗 l 0 4 9 8 1 5 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 3 5 , 共植树 5 5 0棵。 以建筑业常用 的 C 3 0 ( 生产配合比见表 5 ) 为例, 计算混凝土的单位立方米碳 排放量 。 经计算: C E 1 = 1 7 9 5 8 k g , C E 2 = 8 2 8 k g , C E 3 = - 0 0 2 k g 。 混凝土的单位立方米碳排放为: CE = CE1 + CE2 + CE3 =1 7 9 5 8 + 8 2 8 - 0 0 2 =1 8 7 8 4 k g 表5 某绿色生产的混凝土供应站C 3 0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 C E 1 , 其次为机械设备使用消耗的电、 油导致的直接碳排放C E 2 。 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 C E 3 , 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 C 3 0 混凝土比常规生产的碳排放量要降低 3 7 1 2 k g 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 3 0 - 5 0 k g 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 G P S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 C O 2 。 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 G P S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, 2 0 1 0 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 , 2 0 0 9 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 , 2 0 0 8 【 4 佚名1 氏 碳减排 z 百度百科, 2 0 1 0 【 5 吴凡 节油先锋福田油电混合动力城市客车 机电商报, 2 0 0 8 - 0 9 1 5 ( B 8 ) 【 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, 2 0 0 9 【 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, 2 0 0 7 ( 2 ) : 5 4 5 6 【 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, 2 0 1 0 0 5 1 0 作者 简介 单位地址 联 系电话 高育欣( 1 9 8 1 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( 6 1 0 0 5 2 ) 0 2 8 8 4 21 1 3 9 2- 配套讲稿:
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- 混凝土 绿色 生产 排放 评估
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