指出该标准项目涉及的方面,期望解决的问题;
本标准主要针对水泥制品养护固碳技术应用项目,涉及其术语和定义、范围和分类、技术要求、运行管理等,涉及碳减排领域。
水泥制品养护固碳技术是指在加气混凝土、硅酸钙板等水泥制品在生产过程中利用CO2进行养护,有效利用工业捕集CO2或CO2浓度较高尾气生产低碳水泥制品的统称。水泥工业是典型的CO2高排放行业,我国生产1t水泥熟料将产生约0.86t CO2(其中碳酸盐分解碳排放量约0.56 t CO2/t熟料,燃煤碳排放约0.30 t CO2/t煤);2020年,水泥工业二氧化碳排放12.3亿t,同比上升1.8%,其中煤燃烧排放同比上升0.2%,工业生产过程排放(工业生产过程中碳酸盐原料分解)同比上升2.7%。要实现水泥工业的2030达峰、2060碳中和的伟大目标,除了源头减碳控制,就必须从CO2捕集固化等方面实现水泥制品生产过程的碳减排和碳中和。水泥制品养护固碳技术是全行业有效碳减排的关键选择。
水泥制品养护固碳技术经过几十年的研发开发,现已在国内外实现了工业应用,中国建筑材料科学研究总院、河南理工大学、湖南大学、浙江大学等研究了围绕气硬性水泥、水泥制品矿化养护、矿化处理固废等方面开展了大量的研究。河南强耐新材股份有限公司利用CO2矿化养护蒸压砖,开展万吨级工业试验;美国solidia公司已在美国、英国、加拿大等多条生产线开展低碳水泥生产和矿化养护混凝土预制件技术的应用,可减少70%的碳足迹。国外的Solidia的水泥和使用二氧化碳进行养护固碳相关水泥混凝土制品技术已开始推广;加拿大CarbonCure公司和麦吉尔大学合作的千吨级矿化养护常规混凝土砌块中试项目,并实现了商业化应用;2020年中,加拿大蒙特利尔CarbiCrete公司开展了约8000吨CO2/年的矿化养护钢渣混凝土商业试点项目,美国UCLA团队开发的CO2 concrete完成了千吨级的工业示范。
自上世纪70年代首次发现CO2能与水泥中硅酸钙快速反应开始,水泥制品矿化养护固碳技术的研发和应用受到了国内外广泛关注。理论上讲,含钙材料中1单位质量的氧化钙与CO2完全反应时能消耗0.785质量单位的CO2,即硅酸盐水泥与CO2完全反应后CO2消耗量可以达到水泥质量的50%左右。传统养护条件下水泥与CO2反应的程度不超过15%,利用CO2养护可将碳化程度提高的25%以上。据统计,1立方米的混凝土砌块可固化CO2约70kg,同时减少蒸汽养护耗能所排放的CO2。以一条3万立方米/年预制构件厂为例,若采用CO2矿化养护代替蒸汽养护,每年可固化CO2约2100吨;目前我国预制构件产能约5000万立方米,若实现20%的推广率,每年可固化CO2约70万吨。
综上所述,利用CO2矿化养护不但可以实现水泥制品的快速增强,而且可以降低养护过程的能耗,具有显著的节能减排效果。水泥制品养护固体技术日趋成熟,在国内外已经实现了一定规模应用,在碳达峰碳中和目标下,技术的推广速度和力度有望于进一步加快。然而,围绕这一领域的标准尚未制定。为弥补水泥制品养护固碳技术相关标准的国内空白,亟需制定《水泥制品养护固碳技术规范》。本标准将明确技术的范围和分类,确定关键技术要求和运行管理要求,对于指导和规范技术的应用推广具有重要的现实意义,同时也为促进建材行业转型升级、提升行业绿色竞争力和完善水泥制品行业的碳排放权交易市场建设提供支撑。