本計(jì)算案例展示了水泥碳足跡計(jì)算的基本框架和方法論，突出了其“高碳”屬性的根源，并指明了減排的主要方向。

　　計(jì)算案例背景與目標(biāo)

　　產(chǎn)品：普通硅酸鹽水泥(P.042.5)

　　功能單位：1噸合格水泥產(chǎn)品。這是碳足跡計(jì)算的基準(zhǔn)單位，所有數(shù)據(jù)都?xì)w一化到此。

　　系統(tǒng)邊界：從搖籃到墳?zāi)?Cradle-to-Grave),包括：

　　A1-A3：上游階段(原料獲取、運(yùn)輸、生產(chǎn));

　　A4-A5：下游階段(運(yùn)輸?shù)焦さ?、施工建?;

　　B1-B5：使用階段(維護(hù)維修);

　　C1-C4：壽命結(jié)束階段(拆除、廢棄物運(yùn)輸、處置、回收)。

　　目標(biāo)：量化生產(chǎn)和使用1噸該型號(hào)水泥所產(chǎn)生的溫室氣體總排放量(以二氧化碳當(dāng)量，CO2e表示),識(shí)別碳排熱點(diǎn)，為減排策略提供數(shù)據(jù)支持。

　　生命周期階段分解與數(shù)據(jù)收集

　　假設(shè)為一家水泥廠進(jìn)行計(jì)算，收集了以下典型數(shù)據(jù)：

　　A1-A3：原材料獲取、運(yùn)輸與生產(chǎn)(核心階段)

　　這是碳足跡的主要來(lái)源，通常占90%以上。

　　1.A1：原料獲取(石灰石、粘土、砂巖、鐵粉等)。

　　活動(dòng)：石灰石礦山開采、電力消耗、炸藥使用等。

　　數(shù)據(jù)：生產(chǎn)1噸水泥約需1.5噸生料。開采過程碳排放因子約為10kgCO2e/噸生料。

　　計(jì)算：1.5噸生料×10kgCO2e/噸=15kgCO2e。

　　2.A2：原料運(yùn)輸

　　活動(dòng)：原材料通過柴油卡車從礦山運(yùn)輸?shù)焦S(平均距離50公里)。

　　數(shù)據(jù)：柴油卡車排放因子約為“0.12kgCO2e/噸·公里”。

　　計(jì)算：1.5噸生料×50公里×0.12kgCO2e/噸·公里=9kgCO2e

　　3.A3：水泥生產(chǎn)(最關(guān)鍵環(huán)節(jié))

　　(1)生料粉磨：消耗電力。

　　電耗：約30kWh/噸水泥。

　　排放因子(基于中國(guó)區(qū)域電網(wǎng)):0.6101kgCO2e/kWh。

　　計(jì)算：30kWh×0.6101kgCO2e/kWh=18.3kgCO2e。

　　(2)熟料燒成：

　　化學(xué)分解：石灰石(CaCO3)分解生成石灰(CaO)和CO2。這是最大的碳排放源，過程排放無(wú)法避免。

　　化學(xué)反應(yīng)：CaCO3→CaO+CO2。

　　計(jì)算：約生成520kgCO2/噸熟料。生產(chǎn)1噸水泥約需0.65噸熟料。

　　計(jì)算：0.65噸熟料/噸水泥×520kgCO2e/噸熟料=338kgCO2e。

　　燃料燃燒：煤粉在回轉(zhuǎn)窯中燃燒提供熱量。

　　煤耗：約0.1噸標(biāo)準(zhǔn)煤/噸水泥。

　　煤炭排放因子：2.64kgCO2e/公斤煤。

　　計(jì)算：0.1×1000公斤煤×2.64kgCO2e/公斤煤=264kgCO2e。

　　(3)水泥粉磨：將熟料、石膏等混合粉磨，消耗電力。

　　電耗：約40kWh/噸水泥。

　　計(jì)算：40kWh×0.6101kgCO2e/kWh=24.4kgCO2e。

　　A1-A3階段小計(jì)：15(A1)+9(A2)+18.3(粉磨電)+338(過程排放)+264(燃料)+24.4(終粉磨電)=668.7kgCO2e/噸水泥。

　　A4：產(chǎn)品運(yùn)輸(工廠到建筑工地)

　　活動(dòng)：水泥通過柴油罐車運(yùn)輸至工地，平均距離100公里(按照散裝水泥計(jì)算碳排放，袋裝水泥則高出一倍以上，見附件4的比較計(jì)算案例)。

　　計(jì)算：1噸水泥×100公里×0.12kgCO2e/噸·公里=12kgCO2e。

　　A5&B2-B5：施工建造與使用維護(hù)

　　水泥本身在使用階段(作為混凝土的一部分)通常被認(rèn)為是惰性的，不直接排放CO2。主要的排放來(lái)自于施工過程中的能耗(如攪拌、泵送)以及長(zhǎng)期的維護(hù)、修復(fù)(如修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu))。

　　此部分計(jì)算復(fù)雜，高度依賴于具體項(xiàng)目。本例中做一個(gè)簡(jiǎn)化假設(shè)：施工和維護(hù)產(chǎn)生的碳排放占水泥自身A1-A3階段碳排放的5%。

　　計(jì)算：668.7kgCO2e×5%=33.4kgCO2e。

　　C1-C4：壽命結(jié)束階段

　　活動(dòng)：建筑拆除、水泥混凝土廢棄物運(yùn)輸至填埋場(chǎng)或回收站。

　　假設(shè)：廢棄混凝土被粉碎后用作路基材料(回收利用),避免了生產(chǎn)新骨料的部分排放，但拆除和運(yùn)輸過程仍會(huì)產(chǎn)生排放。

　　簡(jiǎn)化計(jì)算：

　　拆除能耗：5kgCO2e/噸水泥(估算)

　　廢棄物運(yùn)輸(50公里)：1噸廢棄物×50公里×0.12kgCO2e/噸·公里=6kgCO2e

　　回收收益(負(fù)值):由于作為骨料替代，避免了開采天然骨料，可抵扣-15kgCO2e/噸水泥。

　　C階段小計(jì)：5+6-15=-4kgCO2e。

　　碳足跡匯總

　　見附表：1噸水泥的全生命周期碳足跡

　　結(jié)論：生產(chǎn)和使用1噸P.042.5水泥的全生命周期碳足跡約為710kgCO2e。

　　分析與減排建議

　　通過以上計(jì)算，可以清晰地識(shí)別出碳排熱點(diǎn)：

　　1.熟料生產(chǎn)是絕對(duì)核心(占A1-A3的90%以上)。

　　過程排放(47.6%)：技術(shù)上是最大的挑戰(zhàn)，目前的思路主要是通過碳捕獲、利用與封存(CCUS)技術(shù)來(lái)最終解決，但成本高昂。

　　燃料燃燒(37.2%)：替代燃料是有效手段。使用生物質(zhì)燃料、垃圾衍生燃料(RDF)等替代部分煤炭，可以顯著降低化石碳排。

　　2.電力消耗(6.0%)：通過技術(shù)升級(jí)(如輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng))降低電耗，以及采購(gòu)綠色電力(光伏、風(fēng)電)或自發(fā)綠電來(lái)實(shí)現(xiàn)減排。

　　3.降低熟料系數(shù)：在水泥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，增加礦渣、粉煤灰等替代性混合材的比例，減少熟料用量。這是目前最經(jīng)濟(jì)、最立竿見影的減排措施。

　　4.運(yùn)輸與施工：優(yōu)化物流網(wǎng)絡(luò)，減少運(yùn)輸距離;在施工現(xiàn)場(chǎng)推廣節(jié)能技術(shù)和設(shè)備。

　　案例的局限性與不確定性

　　數(shù)據(jù)來(lái)源：本例使用了行業(yè)平均數(shù)據(jù)和公開排放因子。最精確的計(jì)算應(yīng)使用工廠自身的實(shí)際能耗、物料平衡和運(yùn)輸日志數(shù)據(jù)。

　　地域差異：電網(wǎng)排放因子(電力碳強(qiáng)度)因國(guó)家/地區(qū)而異，對(duì)結(jié)果影響較大。

　　技術(shù)差異：新型干法窯或磨及工藝或水泥品種等的能耗效率差別較大。

　　使用和結(jié)束階段：這兩個(gè)階段高度情景化，本例進(jìn)行了大量簡(jiǎn)化。更精確的計(jì)算需要與具體的建筑項(xiàng)目生命周期評(píng)估(LCA)相結(jié)合。(崔源聲)