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2 P·C 32.5 水泥对水泥工业实现碳中和的重要意义
国内外的长期实践业已证实,P·C 32.5 水泥与其他32.5 水泥(包括P·S 32.5,P·F 32.5,P·P 32.5 和M 32.5等)相比具有三方面的优势:(1)对各种工程需求的适应性较好,生产过程中便于适当调节性能,利于应用。(2)可以对不同品种混合材采用不同程度的深加工,更好地激发各种混合材的活性,更多地发挥其对熟料的部分替代作用。(3)采用混合材深加工技术和混凝土外加剂技术后,P·C 32.5 水泥制备的C30 混凝土各方面的性能均足以与等量的P·O 42.5水泥制备的相比美。在这一应用领域P·C 32.5 水泥对P·O 42.5 水泥的取代效能优于其他32.5 水泥。但是应该看到,其他32.5 水泥对有些工程应用也是很适宜的,所以采取以P·C 32.5 水泥为主,其他32.5 水泥为辅的策略是符合我国工程实际需求的。
现今欧洲市场上LCC和SCM的应用情况大致如下。所谓低熟料含量水泥LCC,完整的讲包括两个部分。一是现有的欧盟水泥标准中近年新增的EN 197 CEMⅡ/C-M,CEMⅤ,CEMⅥ等32.5 复合水泥(与我国原有的P·C 32.5 水泥相当),其熟料系数CF可以低到0.31~0.49 之间,市场占有率22%左右。另一部分是正在大力开拓创新的CF为0.20 或更低的水泥,正在试验研发阶段。
另外,新型低碳胶凝材料SCM目前在欧洲市场上的产品主要有:硫(铁)铝酸盐水泥(GSA),高贝利特低碳水泥,煅烧黏土LC3水泥,硅酸钙(镁)制成的Solidia水泥,硅酸钙和石英制成的Celitement水泥,Porsal水泥(BCSA),Aether低碳水泥,地矿胶凝材料(Geopolymers),等等。其中除了前三种有少量应用以外(市场占有率约1%~2%),其余的均在开拓创新之中,处于研发试验初期。当然也不排斥还有一些新类型新品种的SCM也有出现的可能。但是总的来说,SCM要达到实际应用的程度,譬如市场占有率达10%左右,估计可能要到2030 年以后了。
事实表明,我国经过了7~8年前发动的一场淘汰低标号水泥的“运动”以来,市场已经给出了明确的回答:这种做法不科学,不可行!笔者认为,我们现在应该反省,纠错止损该到时候了。必须尽快恢复被“修改单”取消了许多年的P·C 32.5水泥标准。
同时还应大力开拓研发创新LCC和SCM的应用,提高其用量占比达6%以上。这样我国减少水泥工艺碳排放的潜力才能得以应有的发挥,综合减碳量达128 kgCO2/t水泥左右。
反之,如果我国水泥工业仍坚持所谓“水泥高标号化,低标号水泥必须淘汰”的主张。那么,届时其CF值非但不可能下降,反而还会上升到0.70 以上。最终的效果不是减碳反而是增碳!一进一出,实际上无形中给我国水泥工业达到碳中和目标增加了将近200 kgCO2/t水泥的减碳负担。不言而喻,两种抉择两个结果,P·C 32.5 水泥标准的恢复与否,对我国水泥工业实现碳中和的质量良莠具有决定性的影响。
时至今日我国水泥界应该可以,而且必须做出正确的判断,当机立断,纠错止损,不能再延误了。为了我国整个水泥工业长远的根本利益,笔者恳请呼吁广大有识之士,打消顾虑解脱羁绊(如果有的话),畅所欲言,为我国恢复P·C 32.5 水泥标准做出自己应有的贡献。
3 对我国水泥工业减碳措施布局的建议
德国和欧盟各国以及世界著名的老牌水泥企业集团Heidelberg,Lafarge-Holcim,Cemex,Votorantin,CRH, Italcementi, Buzzi-Unicem …… 在2012 年前后纷纷承诺2050 年实碳中和以后,2020 年又达成了一个共同的中期目标,2030 年要将各自水泥的碳足迹降到475 kgCO2/t水泥以下。如果从2000 年算起,大概是前30 年(2000~2030 年)削减250 kgCO2/t水泥(725-475),后20 年(2030~2050 年) 再削减250 kgCO2/t水泥(475-225)。这样2050 年水泥碳足迹将达225 kgCO2/t水泥左右,届时扣除自然碳汇和CCUS分别为115 和110 kgCO2/t水泥,就可以比较理想的实现碳中和了。
经过前20 年(2000~2020 年)的实践表明,预计前250 kgCO2/t水泥(725-475)的减碳都可以通过减碳措施1~6 共同发挥作用来完成,后250 kgCO2/t水泥(475-225)必将需要更多的依赖减碳措施1~3 的主力作用了,如图1 所示。
应该指出,表1 是在我国尽快恢复P·C 32.5 水泥标准的前提下,2050 年我国水泥碳足迹预测可达356 kgCO2/t水泥。这与届时德国的225 kgCO2/t水泥还有不小的差距。我国尚需减碳措施1~3 项继续努力(最好能再减碳100 kgCO2/t水泥左右),做出更多的贡献。因为我国近10 年来在这三项措施方面走上了一段弯路,耽误了10 多年的时间。实际上我国至今都还没有摆脱自己挖的“坑”。表1 中减碳措施1~3项的数据,只不过是笔者个人的“美好愿望”而已。说来似乎有点伤感。但是我坚信:尊重科学,锲而不舍,我国水泥工业一定会走上正确发展的道路。
根据德国水泥工厂联合会VDZ的最新资料,现今德国水泥工业生产技术指标平均数据大致为:CF为0.68,32.5 复合水泥用量占比约23%,LCC和SCM用量占比约1%~2%,TSR为72%,熟料热耗780 kcal/kg,水泥电耗90 kWh/t水泥。他们认为采用持续提高TSR,降低熟料热耗和水泥电耗三项技术措施的减碳量可达约70 kgCO2/t水泥。暂不考虑余热发电的因素,因其对减碳量的影响甚微。
2020 年11 月VDZ发布的《德国水泥工业碳中和路线图》中明确指出,2030 年后水泥减碳的重点在于二氧化碳的工艺排放。要将CF降到0.53,32.5 复合水泥用量占比提高到45%,LCC和SCM用量占比提高到10%,这样将可再减少二氧化碳的工艺排放约100 kgCO2/t水泥,对水泥工业碳中和的高质量实现具有决定性的作用。
得悉德国最新的上述动态后,确实再一次给我国极大的启迪和鼓励。笔者深刻体验到,即使在我国尽快恢复P·C 32.5水泥标准的条件下,我国水泥工业迟早也会面对德国现今的局面的。他们现今所采取的应对之策,非常值得我国学习借鉴。这就更增强了本人坚决建议我国早日恢复P·C 32.5 水泥标准的信心和决心。甚至可以说,恢复P·C 32.5水泥标准是我国水泥工业圆满实现碳中和不可或缺的必要措施。老夫这个发自心底的呼吁乃良苦之心,肺腑之言,应举之义也!恳请国家主管部门和水泥标准化技术委员会理解支持。
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