行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
水泥制品养护固碳技术规范
建议项目名称
(英文)
Technical specification for cement product curing with carbon dioxide fixation
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
91.100.01
中国标准分类号
Q 14
牵头单位
中国建筑材料科学研究总院有限公司
体系编号
3-JC-01.4.5
参与单位
中国建材股份有限公司
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

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CO2CO2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%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8000CO2/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CO270kg,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CO22100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CO270万吨。

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。

范围和主要
技术内容

标准的技术内容与适用范围;

技术内容:本标准规定了水泥制品养护固碳技术规范的术语和定义,养护固碳范围和分类、养护固碳技术要求和运行管理。其中,水泥制品养护固碳范围包括原料固碳预处理、水泥制品固碳;水泥制品养护固碳利用方式包括3类:原料预处理固碳、水泥制品直接固碳及水泥制品快速固碳;技术要求包括5个维度:一般要求、工艺要求(含碳烟气循环、温度等)、装备要求(进出口气体流量及CO2测试控制、循环烟气净化等)、管理要求(防护、故障维护、废气达标排放等)以及技术指标(固碳量、产品增强率等);运行管理主要包括水泥制品养护固碳技术项目立项决策、检验周期、技术资料管理、人员培训等涉及运行管理的内容。

适用范围:本标准适用于水泥板材、混凝土管件、蒸压砌块等水泥制品生产过程养护固碳技术的运行、维护、管理。

国内外情况
简要说明

国内外对该技术研究情况简要说明:国内外对该技术研究的情况、进程及未来的发展;该技术是否相对稳定,如果不是的话,预计一下技术未来稳定的时间,提出的标准项目是否可作为未来技术发展的基础;

 

水泥制品养护固碳技术是实现建材工业碳减排的重要源头控制技术。国外挪威Norcem、美国solidia实施CO2养护固碳生产水泥制品技术应用;国内河南强耐、建材总院、浙江大学等进行了CO₂深度矿化养护制建材制品关键技术与万吨级工业试验,通过CO₂矿化养护技术可实现每年1万吨的CO₂温室气体封存,并生产1亿块MU15 标准的轻质实心混凝土砖。这些成功应用经验为本标准的制定和实施奠定实践基础。

标准牵头单位长期从事的水泥行业节能减排技术的开发工作,并与英国阿伯丁大学、美国肯塔基大学、欧洲水泥研究院、加拿大CCS国际中心等机构在水泥行业碳捕集领域有着深入的合作;开发了水泥窑协同处置固体废物技术、建材行业废气废渣综合利用技术等,主持/参与编制了《基于项目的温室气体减排量评估技术规范 生产水泥熟料的原料替代项目》(GB/T 33756-2017)、《温室气体排放核算与报告要求 第9部分:陶瓷生产企业》(GB/T 32151.9-2015)、《温室气体排放核算与报告要求 第7部分:平板玻璃生产企业》(GB/T 32151.7-2015)、《温室气体排放核算与报告要求 第8部分:水泥生产企业》(GB/T 32151.8-2015)、《环境标志产品技术要求 水泥》(HJ 2519-2012)等多项碳核算方面的国家和行业标准;先后承担的科技支撑我国水泥行业减排的支撑技术研究国际合作项目建材制造应对气候变化技术需求评估、国家重点研发计划项目“水泥窑炉烟气CO2捕集与固化增强混凝土技术及应用研究等项目,能够为该标准的编制提供理论保障和支持。

 

项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑:该标准项目是否有对应的国际标准或国外先进标准,标准制定过程中如何考虑采用的问题;

经查该项目无相应的国际标准。

 

与国内相关标准间的关系:该标准项目是否有相关的国家或行业标准,该标准项目与这些标准是什么关系,该标准项目在标准体系中的位置;

经查该项目无相应的国家标准和行业标准。

 

指出是否发现有知识产权的问题

该项目未发现有相关知识产权问题。本标准该技术不涉及专利。

备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
20.1 《水泥制品养护固碳技术规范》行业标准项目建议书 (20.85KB)任务书(建议书)