预拌混凝土绿色生产碳排放评估.pdf

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