早在2015年12月1日的“气候变化巴黎大会”上,主席就表示:“中国将气候变化融入国家经济社会发展中长期规划,坚持减缓和适应气候变化,通过法律、行政、技术、市场等手段推进各项工作。……通过科技创新和体制机制创新,优化产业结构,构建低碳能源体系……”并对世界作出庄严承诺:提出2030年二氧化碳排放达到峰值,力争2060年实现碳中和。中国砖瓦工业协会在宜宾会长会上发布了“砖瓦行业碳峰行动计划”。中国砖瓦协会提出2025年行业碳峰,2030年至2035年基本稳定小幅波动,提出了行业碳减排实施路径、保障措施和政策建议,为实现行业碳峰、碳碱排、碳中和目标指明了方向。笔者从产品结构调整、工艺设备优化、能源充分利用等方面对碳减排的实施提出了一些建议,愿与大家分析讨论,共同努力,尽快实现砖瓦行业的碳峰值。
砖瓦行业碳排放概况简述
据相关统计,我国砖瓦企业从20世纪90年代的12万家下降到现有的3.5万家,但年生产烧结产品仍超过8100亿元,占世界总产量的60%以上。无类企业的数量和产量继续位居世界第一。根据现有规模以上3052家企业的计算预测[1],粘土实心砖产量约2000亿元,空心砖产量约2800亿元(折标砖),其余为各类废品。从能耗来看,砖瓦行业主要是内燃或超内燃烧结,而热源主要是煤矸石。使用固体废渣,特别是煤矸石作为内燃烧砖占主导地位,比例在80%左右。近年来,一些厂家主要采用内燃,补充天然气完成产品燃烧,这种能源结构形式对碳峰和清洁能源,减少砖瓦空气污染物排放发挥积极作用,其主要特点:一是有利于提高产品燃烧合格率。内燃烧砖,热量不足需要通过隧道窑上方的煤孔,防止燃烧温度过高,砖严重变形(见图1),形成大量废品,严重影响产品合格率。第二,完全不需要外投煤。以内燃为主,掺入固体废物原料的热量是烧成产品所需热量的80%以上。不足部分由天然气通过喷嘴自动喷射补充,不需要外部煤炭。窑面更干净,环境更环保。第三,有利于实现焙烧窑的自动化智能控制。完全内燃烧砖,由于混合不准确,或内燃料热量不稳定,燃烧温度高低,难以有效控制燃烧温度曲线。如果以内燃为主,补充天然气燃烧,可设计燃烧温度曲线和燃烧温度范围,温度传感器收集各种数据,通过计算机软件系统计算干燥焙烧窑各测点的温度、湿度和压力。隧道窑温度达不到时,可自动启动天然气喷射系统,烧成温度按设定要求,实现智能自动控制。第四,有利于实现产品自动包装。在内燃烧砖中,窑车成品砖堆叠的上下砖块经常粘附,给成品砖自动包装带来困难,严重时无法包装。虽然机械制造商采取了各种形式的改进,但它将增加砖制品包装过程的操作程序,并增加自动包装机的成本。如果以内燃为主,补充天然气燃烧,砖堆上的砖不粘,自动打包机不仅工艺简单,故障少,而且设备成本低,易于实现智能自动操作。第五,有利于产品结构调整,提高产品附加值和企业经济效益。内燃烧砖,特别是超内燃烧砖,砖产品表面形成“压花”,在缺氧还原状态下形成“黑心”。这类产品不仅外观质量不理想,而且黑心会影响产品的抗冻性能。如果内燃产品主要补充天然气燃烧,窑炉燃烧系统控制良好,“压花”和“黑心”将消除和减少,用于清水装饰墙砌筑,产品附加值大大提高,企业效益显著提高。根据中国建材联合会《建材工业二氧化碳排放核算方法》,易燃可再生能源和废物包括固液生物遗体、沼气、工业废物(含煤矸石)和城市废物,易燃可再生能源和废物碳排放为零[2],2020年墙体材料行业二氧化碳排放量为1322万t,同比增长2.5%,其中煤炭燃烧排放量同比增长2.4%。此外,电力消耗可间接转换为612万t左右的二氧化碳当量。墙体材料行业曾是建材行业仅次于水泥的第二耗能行业和碳排放源。2015年以后,墙体材料行业产业结构调整加快,企业数量大幅减少,产量大幅下降,节能技术创新加快,内燃砖产量不断增加,免燃砖不断发展。因此,煤炭消耗和电力消耗大大降低,行业二氧化碳排放量从最高峰值的1.5万t减少到目前的1.32万t[3]。此外,电耗转化为二氧化碳排放量为612万t当量,共计1934万t。虽然墙体材料行业的碳排放取得了令人骄傲的成果,但要进一步实现碳峰值、碳减排、碳中和,还需要继续努力。