水泥生产中减排二氧化碳措施及效果分析

1、水泥生产中减排二氧化碳措施及效果分析为了世纪的地球免受气候变暖的威胁，年月，在日本东京召开的联合国气候变化框架公约缔约方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的京都议定书 。年月，俄罗斯总统普京在京都议定书上签字，截至年月，已有个国家及地区批准加入议定书，议定书将于年月 16 日正式生效。京都议定书规定，年前，主要工业发达国家温室气体排放量要在年的基础上平均减少。为了促进各国完成温室气体减排目标，议定书允许采取以下四种减排方式： 两个发达国家之间可以进行排放额度买卖的排放权交易， 即难以完成削减任务的国家， 可以花钱从超额完成任务的国家买进超出的额度。 以净排放量计算温室

2、气体排放量，即从本国实际排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量。 可以采用绿色开发机制，促使发达国家和发展中国家共同减排温室气体。 可以采用集团方式，即欧盟内部的许多国家可视为一个整体，采取有的国家削减、有的国家增加的方法，在总体上完成减排任务。 该议定书确定的温室气体，二氧化碳占首位，我国是缔约国之一，虽然在 2012 年之前不承担减排温室气体的任务，但是可以通过清洁发展机制，由减排获得我国发展急需的资金，也为承担减排温室气体任务积累技术和经验，这就必须研究各部门减排二氧化碳的实用技术。为此，本文根据水泥生产工艺，从理论上分析水泥生产中削减排放二氧化碳的措施和效果。 2 水泥生产通常排放的二

3、氧化碳量 水泥生产排放的二氧化碳包括：由生产水泥的主要原料石灰石中的碳酸钙分解生成水泥熟料必需的氧化钙的同时生成的二氧化碳；煅烧水泥熟料和烘干原料用燃料燃烧产生的二氧化碳。普通硅酸盐水泥熟料含氧化钙65%左右，根据化学反应方程式：CaCO3=CaO+CO2 每生成 1 份 CaO 同时生成 0.7857 份 CO2，所以每生产 1t 水泥熟料生成 0.511t CO2。 水泥厂用的燃料煤发热量为 22 000kJ/时，约含有 65%左右的固定碳，根据化学反应方程式： C+ O2=CO2 碳完全燃烧时，每吨煤产生 2.38t CO2。 水泥生产过程所用燃料分为熟料烧成用燃料和原燃料烘干用燃料，

4、熟料烧成用燃料的多少与生产水泥熟料的生产工艺及规模有关，现行我国各水泥生产工艺、规模和热耗、烧成用煤的关系见表 1。烘干用燃料的多少与对余热的利用程度和原燃料的自然水分有关，不考虑烘干物料对余热的利用，按原燃料的自然水分为 18%，生产 1t 熟料需烘干 0.5t 左右原燃料计算，烘干用煤约为 0.02t。 生产 1t 熟料需 0.1610.296t 煤，煤燃烧产生 0.3830.704t CO2。加上生成熟料时碳酸钙分解产生的 CO2，每生产 1t 水泥熟料排放 0.8941.215t CO2。一般地说，每生产 1t 水泥熟料排放约 1t CO2。按此计算，我国 2004 年生产 7 亿 t

5、 以上的水泥熟料，排入大气中的 CO2 超过 7 亿 t。 3 减排二氧化碳措施 3.1 改变原料种类或熟料化学成分用含有 CaO 但不产生 CO2 的物质作原料 不产生 CO2 又含有 CaO 且对水泥熟料形成无不利影响的物质在天然原料中很难找到， 但是其它工业的废渣中往往含有 CaO 而不会产生 CO2，如化工行业的主要化学成分为 Ca2，1t 无水电石渣含 0.54tCaO，用电石渣作为生产原料，则可减排 0.424t CO2。另外，高炉矿渣、粉煤灰、炉渣中都比粘土中含有更多的CaO，能减少配料中石灰石的比例。上述废渣每提供1t CaO 则减少排放0.7857t CO2。另外，上述废渣作

6、为原料生产水泥还能降低熟料烧成温度，从而降低煤耗，也起到减排CO2 的作用。成都建材设计研究院和合肥水泥研究设计院分别设计了四川宜宾 30 万 t 电石渣水泥厂和安徽皖维高新材料股份有限公司年处理18 万 t 工业废渣水泥厂，都取得了安全运行、 达标达产的良好效果， 明显地减排CO2。若全用电石渣提供水泥熟料中的 CaO，生产每吨水泥熟料可减排 0.511t CO2。 3.1.2 降低水泥熟料中CaO 的含量 现行硅酸盐水泥熟料要求含有较高的硅酸三钙，因此，熟料的化学成分中CaO 含量在 65%左右，若在保证水泥熟料性能的前提下，降低熟料化学成分中CaO 的含量，可减少生产水泥熟料需要的碳酸钙用量，有助于减排CO2。水泥熟料中CaO 含量每降低 1%，生产1t 水泥熟料可减排7.857 CO2。目前，国内外进行低钙水泥熟料体系的研究和开发，即降低熟料组成中CaO 的含量，相应增加低钙贝利特矿物的含量，或引入新的水泥熟料矿物，可有效降低熟料烧成温度，减少配合生料的石灰石的用量，降低熟料烧成热耗。低钙高贝利特水泥是以贝利特矿物为主，其含量在 50%左右，该水泥与通用硅酸盐水泥同属硅酸盐水泥体系，其烧成温度为 1 350C 左右，比通用硅酸盐水泥低 100，在水泥性能上，低钙硅酸盐水泥 28 天抗压强度与通用硅酸盐水泥相当，