水泥工业温室气体CO的排放及其减排技术路线

马保国第一马保国，男，1957年出生，教授，博导，从事无机非金属材料的教学与研究。*国家第一马保国，男，1957年出生，教授，博导，从事无机非金属材料的教学与研究。*国家“863”计划项目资助（2002AA335050）(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室，武汉430070)摘要分析研究了温室气体CO2的排放现状、趋势及温室效应加剧对环境产生的危害性，着重探讨了我国水泥工业CO2的排放现状，并从材料学、热学和环境学等交叉学科入手研究了水泥工业温室气体CO2排放的控制技术，为水泥工业可持续发展以及解决CO2引起的温室效应提供了新的技术路线。关键词温室气体CO2排放温室效应水泥工业CO2减排技术路线StudyonthegreenhousegasCO2emissioninthecementindustryandCO2reductiontechnologyrouteMaBaoguo，CaoXiaorun，GaoXiaojian，etal.LaboratoryforSilicateMaterialsEngineering,WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070Abstract：ThecurrentsituationandtrendofgreenhousegasCO2emissionwasintroducedandmany-facedeffectsonenvironmentsuchasclimate,ecologicalenvironmentwhichareduetothestrengtheningofgreenhouseeffectwasanalyzed.AcomparativelydetailedexpatiationaboutCO2emissionstatusquointhecementindustryofChinawasmade,andthecontroltechnologyofCO2emissionintheCementIndustrywasstudiedintermsofmaterialscience,thermionicsandenvironmentscience.Finally,somefeasibletechnologyroutesofCO2reductionforthecontinuousdevelopmentofthecementindustrywereoffered.Keywords：GreenhousegasCarbon-dioxideemissionGreenhouseeffectCementindustryCO2reductionTechnologyroutes随着科技的飞速发展，人类的生活质量得到了极大提高，但同时也造成了各种生态环境问题。资源枯竭、人口膨胀、环境恶化是当今社会可持续发展面临的三大危机。目前，世界上最受关注的环境问题有全球变暖、臭氧层衰竭、酸雨范围扩大、丧失生物多样性(野生动物种类减少)和环境污染。全球变暖是首要的环境问题，因为经济发展使得人类对化石燃料的需求量不断增加，导致CO2的排放量日趋增大，造成越来越严重的地球升温。《京都议定书》中规定了6种主要的温室气体：CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs、SF6。其中CO2对增强温室效应的作用大约占70%。因此，降低大气中的CO2体积分数是解决温室效应的最关键问题。本文分析与研究了温室效应气体CO2的排放现状、趋势及其对环境产生的危害性，着重探讨了我国水泥工业CO2的排放现状，并从材料学、热学和环境学等交叉学科入手研究了水泥工业温室气体CO2排放的控制技术，为水泥工业可持续发展以及解决CO2排放引起的温室效应提供了一些新的技术路线。1温室效应气体CO2的排放现状及趋势CO2是环境代价最高的“温室气体”。目前，人类每年因能源的利用而向大气排放的CO2约220×108t(以碳元素质量计，约为60×108t)，而工业革命前只有0.4×108t[1]，在400年间，CO2的排放量增加了近15倍。空气中CO2的体积浓度随时间变化曲线如图1所示[2,3]。资料表明[3]，如果不采取合理措施加以控制，在未来的100年内仅因工业温室效应气体的排放就能使地球平均气温将上升3℃，届时海平面可能上升80cm，大部分沿海发达地区将被淹没。丢表1最列出拼了1伯99务5年距世界尸几个耗重要子国家涌CO挤2虏排放趋量，秋可见河，1蛛99应5年礼中国忍CO圆2巩年排策放总姑量为逐30严.1派×垦10崭8式t俊，占膛全球鄙CO婚2述年排沟放总暑量的尿13剪.6些%，客是C妻O呆2役排放他第二较大国犹，预捎计到猛20煮15王年可尺能达俯到6碌5.霜3旅×赴10翅8淡t，工届时草将是吧世界呢上最短大的忘CO悼2化排放舱国。表１1995年世界CO表１1995年世界CO2排放量统计[1]国家CO2/106t占排放总量百分数/%美国5228.5223.7中国3006.7713.6俄罗斯1547.897.0日本1150.945.2德国884.414.0印度803.003.6赌中国扮自2香0世锁纪9润0年群代，无每年薯生产察和消两费能吓源折屯算为样标准衔煤1解2蛾×凯10奇8双～1末4神×撇10至8煮t，稿其中逗煤占李很大朴比例劈，核燃能、昼水能悟等清讨洁能添源较绑少。兄对C即O却2妇体积众分数耽增加和的预居测有民多种蜻数学青模型激，一册般基富于化咱石燃币料的蚊消耗章和碳辈循环锻模型岩。据忌预测辉，到比20搬30灭年全蚊球化事石燃凯料的顷消耗功为1垄7捕×惩10痒12呼～2沾1趟×跌10摇12削W，删（而括19耗87翻年的拾消耗纱量为猛8纹×态10煌12欲W）茫，届纹时全往球的焦燃料害构成逢将从团以石潜油为经主转窜变为梳以煤姨为主骨，C驱O降2河的排盐放量掌将有肥较大俗增加歪，地里球可丽能温断升1吉.5茶～4诸.5工℃斤，这见将给闭人类允的生滚存带姥来灾浮难瓣[芽4]附。圈2狱温室予效应乌对环归境产教生的闭危害狱2.劈1回对沿尚海地饲区的榆影响野温室购效应吉增强皂，海刚水将袜会由辫于水披温升大高而勺膨胀宾，促泥使海基平面乏上升找。据书统计糠[3已,4卫]胀，近否百年陷来全侄球气职温升艺高大扮约0托.8蚁℃凑，海势平面哲大约搏上升冶了1架0衬~博15杰cm毕。如数果对寿CO扶2在的排洁放不柴采取瑞有效牺控制月，到迹20剂50僵年大邀气中久CO忆2怠的浓骆度将扩增加匠一倍柿，地炉球升公温1睡.5防~要4.洽5贿℃贸。综王合考商虑海班水膨特胀、五南北毅极和支高山丙冰雪慧融化蛛，海景平面胞将上吃升3驾0役~蹲50绢cm讽[5蓝]决。届钓时沿陆海低灾地将避被淹彼没、凯海滩礼和海蜻崖遭床受侵竹蚀、遮农田择土地穴盐碱蠢性恶仁化、环海水贸倒灌灭与洪伟水加滋剧、许港口建设备蒸和海携岸建礼筑遭饺损坏腊等。庙2.遭2杆对人浩类健春康与妈生态饮的影上响料全球量气温糖变暖抱后，薯某些危传染葛病的萍流行乏范围川将扩偶大，佣导致挑物种筛的多尾样性侦进一崭步减窄少。躲降水走带移较动、猾气候琴变化漏，森姐林所装占面茎积比龄例减亿少，炕荒漠轨扩展杯。并智且由属于气皮温升龟高，畏农作似物的驻种植吊区域逼会向侮高纬鲁度扩鹊展，浙冷型评温带道森林板或温莫带草筝原将出代替材目前糊的北乞方森盏林，绩而亚正热带柄森林看将由炉热带押森林艳所代论替，睛植被碰带北委移。贺另外系，气回候变罩暖将宅影响禽渔场新的分塘布和壳渔业仰生产校活动粪。钩总之爬，在派未来带的3羽0士~贺40屯年间循，如场果全寇球气绿温因吗温室窝气体笑的大看量排齿放而躺上升子1.涝5拆~妻4.鲁5蛾℃输，这妇将使聚水资驰源，雁农牧公业，蔽森林千木材享等受挎到影程响；础海平盏面上寸升后栽会淹秀没许己多沿睬海城刘市和潮低地墨；气汁候变搬化会价使某瓜些地表区变昌得干臣燥，笑沙漠诱化加育剧；层有些劈地区闪降水胡量会揪增加估，水埋土流誉失将霸加剧令。为崇此，碎采取大有效土措施蛇减少锁温室距气体乎的排逢放刻防不容衔缓。甲3杏中流国水邮泥工鼠业C前O纱2坝排放铁现状年与分靠析稻在改拐革开户放之赞初的械19丧78化年，毁我国倍水泥郑产量岁仅0相.6言5亿医t锅，1桐98包5年践产量货达1邮.4发6亿特t蒜，首道次居感世界忙第一融，2戚00竟2年筑增至烫7.杯05励亿揭t号，平妹均年虏增0帝.2谁5亿庭t炕，年相平均践增长柴率为绳10论%以咽上。糟水泥燃工业剧排放洁的温种室气殊体9象9%篇以上币为C梁O沿2保[6帖]鹊，水指泥工厕业C诞O籍2截产生烧主要随是由花水泥确熟料乱烧成胶过程宏中燃额料（赠主要业是煤涉）燃峰烧和连碳酸凯盐分昼解所曾致，当即：肃C输+尖O传2雨→兴CO率2疑↑幸Ca灾CO子3忘→端C敏aO游+C体O看2讽↑烟计算勉表明徒：每印生产寺1升t缝水泥木熟料刻，该按消恢耗1羽.2乔t玻生料蛙计，采水泥般原料叼Ca叛CO莫3石和M累g袭CO圣3雪分解沃释放姻CO腔2阵近0筹.5冠5终t窄，熟抛料煅协烧燃避料释抗放C养O烘2爸约0箱.4纠t屠，再颗加上烛运输浑用电斯力、微燃料种等方饿面的烫二氧骗化碳论排放秃，约灯1辜t香左右属[2倡]堤。闭从图赖2可存以看滚出，踢水泥拌工业惠的C孙O勇2妄总排类放量燃随着些水泥阴产量丈的增购加从课19兰92臣年的趣1.填5亿敬t塔逐年霞上升训到2队00字2年牲的5罢.4舟亿将t蔑。估朵计到贱20圾10廉年水树泥年示产量营为9并亿惰t漠，C统O摊2命排放爪量将公达6抖.8活4亿滋t钢，2林02谅0年珍将达援8.妨74婚亿殊t膛。舞另据愈统计令，水庙泥工础业排方放的腿CO从2棍占总们排放夜量的精比重繁则从比19仍92杠年的拍5.傍68窑%逐近年上汽升为败20犹02痰年的岂7裁%仪～8再%。父可见帜，如行果箱不对存水泥妻工业闷CO依2描的排蚕放加柴以有溜效控摄制，巡将给半人类楼生存悬的环泊境带缺来不茎可估周量的字损失存。会4松水腊泥工崇业C炭O凯2灭减排网设计私原则赠与技升术路叙线蚁4.忙1宅降低穿熟料猪烧成筹煤耗换一般叛，每素千克暗水泥呈生料穴的C鲜O爸2保生成公量约帅为0柄.3尺46顿k掉g；屑每千桃克溜煤粉哥燃烧现生产虾的C魔O舰2纵量约浆为2跑.4么2贼kg怜[丧7稳]筑。可雪见，望降低破熟料稀烧成每煤耗溉是减吴少水体泥工早业C喜O隐2鼻生成黎量及勿排放劲量的预关键坛。峰4.未1.嫂1伴提高猪生料尤易烧同性窝排除蛾燃料康品质里和描种类壤的影机响，格各种别燃料事用量恳是由阔所用宏的原颈料性际质和递所需怜的熟胜料性诸能即渐熟料姐的率币值决退定的馒，业选择钳合理章的率病值，勤提高沃生料苗细度隶，适冬量加渐入矿颈化剂勇或复嫌合矿通化剂屯及合构理利红用微群量元涂素，横可以弹改善膊生料瓦易烧巾性或肤加速蹲熟料棉烧成牵，从莫而降底低熟糕料热射耗，滔减少绍熟料立烧成们煤耗旋。乌4.衡1.弯2常利用筑可燃宫性废靠弃物蔬可作仁为水丛泥代复用燃泉料的师有废哀轮胎证、废灶橡胶昆、废斥塑料誉、废别油、据活性档炭污茅泥、弯废白态土、才造纸礼污泥阳、焦倍碳等结。利协用可闸燃性宣废弃闻物代服替部紧分或负大部吃分燃都煤和猜燃油岗，既槐处置鬼了废感料，裕又节雀约了绿能源列，同涨时也眨减少损了C寨O半2百等有忍害气戏体排压放量未。隐国外袄自7宵0年船代初松开始议研究追用可融燃性焰废料耐作为芦替代坟燃料董应用考于水别泥生隙产。狭首次炕试验写于1俗97阔4年埋在加射拿大若的L绢aw呼re诊nc粮e水净泥厂冒进行商[韵8蠢,9贫]览，结枯果表巷明含阴聚氯徒苯基事等化狂工废吸料在猛回转堂窑中暮焚烧任是安略全的铜。随决后美科国的裁10喊多家院水泥炕厂先察后进严行了士试验出，证嗽明水黎泥窑荐焚烧揉可燃扣性废绝物不杀仅节早约能金源，骨对环渴境、终水泥刺质量闲均无妈不良害影响慎。目喜前美喝国的徐大部赴分水眠泥厂拍都使深用液剥体的疫可燃见废弃福物，长替代所量达睛到2阻5微%紫～6骂5%猾。但于从废争料市酷场的洒情况坡、工畅厂经绩济效匹益及柿新技肆术的义发展毯情况堂看，套正逐棍步趋筑向于测使用腥污泥慎物及炕固体惠废料巷。灿4.印1.君3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