水泥混凝土生产过程温室气体排放研究

杨发林 刘娜

摘 要：文章在研究水泥混凝土各生產要素的基础上，分析水泥混凝土生产过程中的碳排放源，建立温室气体排放计算模型，进而定量计算各环节温室气体排放量。

关键词：水泥混凝土生产；碳排放；排放源

中图分类号：Xl69 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）08-0177-02

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，标志着以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济是应对全球气候变暖的全新经济模式。中国政府对国际社会做出承诺：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，水泥混凝土业为我国碳排放大户，混凝土行业低碳排放也为实现我国节能减排、发展低碳经济做出应有的贡献。

1 研究边界

混凝土由多种成分组成，其中每一种成分都会影响混凝土生产的总排放量。本文以《京都议定书》相关规定作为研究水泥混凝土生产过程温室气体排放的标准，进而确定水泥混凝土生产的系统边界。水泥混凝土生产过程中产生的排放分为：直接、间接及其它排放三类。水泥混凝土生产过程产生的温室气体主要为《京都议定书》中规定的六种温室气体即：CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs和SF6。研究边界如图1所示，全球暖化潜势及其GWP数值见表1。

2 水泥混凝土生产过程温室气体排放源

水泥混凝土生产过程产生的废气，大部分被认为来自能源消耗，因此，有必要研究量化每项活动中的能源消耗，以确定每项活动有关的二氧化碳排放量。生产流程如图2所示，水泥混凝土生产过程温室气体来源见表2。

3 温室气体排放计算模型

水泥混凝土生产过程消耗的能源主要是电能、化石燃料，产生排放的形式有烟道排放和逸散排放。在计算水泥混凝土生产过程温室气体排放时，电能和化石消耗产生的烟道排放采用IPCC-2006推荐方法2计算，逸散排放通过现场实测计算；具体计算公式为：

Q=Q1+Q2+Q3

式中：

Q为水泥混凝土生产过程温室气体排放量，kg；Q1为电能消耗温室气体排放量，kg；Q2为化石燃料消耗温室气体排放量，kg；Q3为其他温室气体排放量，kg。

3.1 耗电设备排放

电能消耗产生的温室气体排放主要是电力生产过程中产生的，很少一部分是在电力传输过程中产生的。耗电设备排放计算公式为：

Gi=Mi·EFi、j

式中：

Gi为i类温室气体排放量，kg；Mi为i类化石燃料燃烧量，kg；EFi、j为与i类化石燃料相对应的j类温室气体排放因子，见表3。

另外，在电力运输过程中电力行业也会使用SF6作为气体绝缘体及在高中压电力设备中使用SF6温室气体，故在电力运输过程中也会产生少量SF6温室气体计算公式为：

Gi=EFs

式中：Gi为i类温室气体排放量，kg；EFs为i类气体使用量，kg。

3.2 化石燃料消耗排放

水泥混凝土生产过程需消耗大量化石燃料（煤、燃料油或柴油等），化石燃料消耗排放计算公式为：

Gi=Pi·EFi、j

式中：Pi为i类化石燃料消耗量，kg；EFi、j为i类化石燃料对应的j类温室气体排放因子。

3.3 其他排放

水泥混凝土生产过程中除燃烧消耗能源产生排放外，还包括柴油机蒸发过程的泄漏等逸散排放。逸散排放采用现场实测的方法进行计算，具体计算公式为：

Gi=（Cl、i-C0、i）·V×1 000

式中：Gi为温室气体排放量，kg；C0、i为密闭室内i类温室气体背景浓度，g/m3；Cl、i为试验结束时密闭室内i类温室气体浓度，g/m3；V为密闭室体积，m3。

4 单位水泥混凝土碳排放计算结果

根据水泥混凝土计算模型，参照各排放源温室气体排放因子，计算单位产量水泥混凝土各成分及水泥碳排放量见表4。

以水泥混凝土预制块为例，结合以上数据可计算出单位体积混凝土中各成分具体碳排放量见表5。

5 结 语

水泥混凝土生产过程产生碳排放的环节主要是原材料生产、混凝土拌制以及现场浇筑过程，影响混凝土生产过程碳排放的主要因素为水泥，其在生产过程中碳排放量最大，约占总排放的59.6%，水产生的碳排放最少，约占总排放的3‰。

参考文献：

[1] 政府间气候变化委员会第三次调查报告[R].加纳.阿克拉，2001.