四川省陶瓷行業(yè)減污降碳路徑分析和對(duì)策建議*

文新茹 陳明揚(yáng),2 賀光艷,2

(1 四川省環(huán)境政策研究與規(guī)劃院 成都 610041)(2 天府永興實(shí)驗(yàn)室 成都 610213)

目前,我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)面臨實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境根本好轉(zhuǎn)和碳達(dá)峰碳中和兩大戰(zhàn)略任務(wù),協(xié)同推進(jìn)減污降碳是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的必然選擇。四川省陶瓷行業(yè)作為溫室氣體排放量?jī)H次于水泥和平板玻璃建材行業(yè),推動(dòng)四川省陶瓷行業(yè)減污降碳協(xié)同治理,綠色低碳發(fā)展既是主動(dòng)適應(yīng)市場(chǎng)國(guó)際化趨勢(shì)和供需結(jié)構(gòu)調(diào)整,提升競(jìng)爭(zhēng)力與影響力的內(nèi)在要求,也是積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和、建設(shè)美麗四川的必然要求。

1 四川省陶瓷行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 陶瓷行業(yè)區(qū)域布局及產(chǎn)能情況

從區(qū)域布局看,2020年四川省陶瓷行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)共180家,主要分布在樂(lè)山、眉山、成都、內(nèi)江等市,4個(gè)城市陶瓷企業(yè)數(shù)占四川省陶瓷企業(yè)數(shù)量的74%,其中樂(lè)山占34%。從行業(yè)產(chǎn)能看,四川省陶瓷標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量為1100萬(wàn)t左右,其中建筑陶瓷制品制造產(chǎn)量位居全省第一,占全省總產(chǎn)量的96.8%;其次為日用陶瓷制品制造,占全省總產(chǎn)量的2%。

1.2 陶瓷行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

從四川省及行業(yè)占比情況看,2021年全省陶瓷行業(yè)重點(diǎn)用能單位主要為煤、天然氣和電力,陶瓷行業(yè)能源活動(dòng)領(lǐng)域產(chǎn)生的碳排放約占全省碳排放總量的1.5%,同口徑碳排放約占工業(yè)領(lǐng)域碳排放的2.7%。通過(guò)對(duì)建材行業(yè)細(xì)分行業(yè)部門(mén)碳排放結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,陶瓷行業(yè)以占建材行業(yè)碳排放8.2%左右的比例,成為建材行業(yè)中僅次于水泥和磚瓦的第三大建材工業(yè)行業(yè)碳排放源。

從不同能源品種碳排放貢獻(xiàn)看,近年來(lái)四川省陶瓷行業(yè)重點(diǎn)用能單位碳排放量呈逐年增加趨勢(shì)。2021年內(nèi)全省陶瓷行業(yè)重點(diǎn)用能單位碳排放量較2019年增幅達(dá)20.82%,主要涉及煤、天然氣、電力、柴油消費(fèi)產(chǎn)生的溫室氣體排放。燃煤碳排放量呈逐年遞增趨勢(shì),增加幅度為10.68%;天然氣消費(fèi)碳排放量增加幅度為29.49%;電力消費(fèi)間接碳排放量增加幅度為27.27%。2019～2021年陶瓷行業(yè)企業(yè)單位產(chǎn)品產(chǎn)量碳排放量增加幅度為2.88%。近年來(lái),主要是以?shī)A江為代表的陶瓷產(chǎn)區(qū)產(chǎn)能擴(kuò)張,導(dǎo)致能耗增加。

1.3 污染物排放現(xiàn)狀

1.3.1 二氧化硫

近年來(lái),四川省陶瓷行業(yè)企業(yè)SO2產(chǎn)生量呈先增加后減少的趨勢(shì)。2015 年以來(lái),SO2排放量逐年降低,SO2去除效率也由2015 年的0.72%大幅增加至2021年的86.19%,單位產(chǎn)品產(chǎn)量SO2排放量由2015年的0.36 t/萬(wàn)m2降低至2021年的0.03 t/萬(wàn)m2。

1.3.2 氮氧化物

近年來(lái),四川省陶瓷行業(yè)企業(yè)氮氧化物產(chǎn)生量呈先下降后波動(dòng)上升的趨勢(shì),氮氧化物排放量呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。隨著污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境保護(hù)相關(guān)政策的收嚴(yán)以及噴霧干燥塔SNCR 設(shè)施開(kāi)始普及,因此將陶瓷企業(yè)氮氧化物去除效率由0 提升至2021 年的24.08%,單位產(chǎn)品產(chǎn)量氮氧化物排放量由2015年的0.41 t/萬(wàn)m2降低至2021年的0.18 t/萬(wàn)m2。

1.3.3 顆粒物

近年來(lái),四川省陶瓷行業(yè)企業(yè)顆粒物產(chǎn)生量呈波動(dòng)上升趨勢(shì),其變化趨勢(shì)與全省陶瓷行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量變化趨勢(shì)一致。由于除塵技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展,袋式除塵和濕式靜電除塵技術(shù)得以廣泛應(yīng)用,陶瓷行業(yè)企業(yè)顆粒物去除效率保持穩(wěn)定增長(zhǎng),由2015年的89.94%提升至2021年的98.94%,單位產(chǎn)品產(chǎn)量顆粒物排放量也由2015年的0.33 t/萬(wàn)m2降低至2021年的0.02 t/萬(wàn)m2,降低幅度高達(dá)92.92%。

1.3.4 揮發(fā)性有機(jī)物

近年來(lái),四川省陶瓷行業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生量和排放量均呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。但陶瓷行業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物去除效率仍較低,2021年其去除效率僅為6.22%。單位產(chǎn)品產(chǎn)量揮發(fā)性有機(jī)物排放量由2015年的0.02 t/萬(wàn)m2降低至2021年的0.01 t/萬(wàn)m2。

2 陶瓷行業(yè)減污降碳協(xié)同主要問(wèn)題

2.1 陶瓷制品生產(chǎn)工序高碳鎖定現(xiàn)象仍然突出

2021年四川省陶瓷行業(yè)重點(diǎn)用能單位煤消費(fèi)量仍占能源消費(fèi)總量的三成,煤消費(fèi)碳排放量占比也高達(dá)40%以上,陶瓷生產(chǎn)過(guò)程“高碳鎖定”現(xiàn)象明顯,能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)性問(wèn)題仍較突出,減污降碳任務(wù)仍然艱巨。目前,省內(nèi)絕大部分企業(yè)陶瓷生產(chǎn)過(guò)程噴霧干燥塔仍以煤作為熱風(fēng)機(jī)的主要能源,由此導(dǎo)致噴霧干燥制粉工序的能耗約占陶瓷工業(yè)總能耗的10%～20%,僅有少數(shù)企業(yè)進(jìn)行了噴霧干燥塔“煤改氣”工程。

2.2 燒成窯氮氧化物控制和去除瓶頸尚未突破

四川省在燒成窯“煤改氣”進(jìn)程已初顯成效,但陶瓷制品在燒成工序中會(huì)有大量NOx產(chǎn)生[1],目前少有企業(yè)對(duì)燒成窯產(chǎn)生的NOx進(jìn)行過(guò)程控制或末端處理,且基于對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的考慮,大部分企業(yè)未開(kāi)展燒成窯SCR 脫硝末端處理的探索。從過(guò)程控制來(lái)看,富氧燃燒作為現(xiàn)行較為成熟的NOx過(guò)程控制措施,但是在陶瓷行業(yè)燒成過(guò)程的應(yīng)用缺乏樣板,富氧燃燒對(duì)陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量影響、成本效益分析、安全性分析等均缺乏相關(guān)工程應(yīng)用。

2.3 企業(yè)減污降碳推動(dòng)不平衡、意識(shí)不到位

在污染物排放方面,陶瓷企業(yè)嚴(yán)格執(zhí)行GB 25464-2010 陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及其修改單,企業(yè)對(duì)污染防治相關(guān)的管理制度、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、資金投入、人員配備等方面均具有一定基礎(chǔ)和較高認(rèn)識(shí)。但在溫室氣體控排方面,陶瓷行業(yè)尚未納入全國(guó)碳排放核查報(bào)告體系,陶瓷企業(yè)對(duì)溫室氣體及相關(guān)政策理解不深入、意識(shí)不到位,未主動(dòng)建立能源消費(fèi)和溫室氣體排放的管理部門(mén)和責(zé)任人,減污和降碳工作推動(dòng)不平衡。

2.4 陶瓷行業(yè)減污降碳協(xié)同支撐保障能力不足

現(xiàn)有陶瓷工業(yè)行業(yè)國(guó)標(biāo)大氣污染物排放限值過(guò)于寬松,隨著四川省深入踐行習(xí)近平生態(tài)文明思想,加快建設(shè)美麗四川工作的推進(jìn),全省陶瓷企業(yè)大氣污染排放控制有了較大提高,現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已不能滿足四川省對(duì)陶瓷行業(yè)排污的管控要求,陶瓷行業(yè)減污降碳標(biāo)準(zhǔn)化支撐明顯不足。

3 推動(dòng)陶瓷行業(yè)減污降碳協(xié)同增效的對(duì)策建議

3.1 持續(xù)優(yōu)化陶瓷行業(yè)區(qū)域發(fā)展布局

(1)明確全省及各地區(qū)陶瓷行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展定位,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局,在建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中充分考慮環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)要求,將減污降碳協(xié)同增效納入陶瓷行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

(2)推行園區(qū)“畝均論英雄”,積極穩(wěn)妥引導(dǎo)企業(yè)推進(jìn)退城入園,依據(jù)企業(yè)環(huán)境績(jī)效、單位面積產(chǎn)值、單位產(chǎn)品產(chǎn)量碳排放量等指標(biāo)實(shí)施企業(yè)兼并重組。

(3)新、改、擴(kuò)建陶瓷產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目在符合環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)和相關(guān)法定規(guī)劃的前提下,陶瓷生產(chǎn)線單位產(chǎn)品綜合能耗須達(dá)到國(guó)家行業(yè)能效標(biāo)桿水平[2],污染物排放須達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn),并預(yù)測(cè)核算項(xiàng)目年度溫室氣體排放總量,提出碳排放控制方案。

3.2 持續(xù)推動(dòng)能源消費(fèi)清潔低碳化

(1)有序提高天然氣等清潔低碳能源使用比例,新建噴霧干燥塔原則上使用天然氣。推廣電窯爐使用,開(kāi)展噴霧干燥塔微波干燥技術(shù)可行性論證,逐步減燃煤烘干物料、燃料類煤氣發(fā)生爐等用煤。

(2)加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)[3],全面提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和靈活性,積極推動(dòng)電力市場(chǎng)化改革,對(duì)改電企業(yè)給予電價(jià)優(yōu)惠。

(3)推進(jìn)多能高效互補(bǔ)利用,適時(shí)適地引入屋頂分布式光伏系統(tǒng),降低限電對(duì)企業(yè)造成的產(chǎn)品產(chǎn)量下降、爐窯啟停造成的能耗增加等影響。積極推行煙氣余熱高效綜合利用[4]。

3.3 積極實(shí)施資源節(jié)約循環(huán)化改造

(1)充分利用夾江縣全國(guó)第二大巖板生產(chǎn)基地經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ),發(fā)展高端中板、巖板生產(chǎn)線項(xiàng)目,加大薄型陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)占比[5],降低生產(chǎn)過(guò)程水耗、能耗,淘汰落后機(jī)電設(shè)備和工藝設(shè)施,提升能效水平。

(2)推進(jìn)陶瓷產(chǎn)業(yè)園區(qū)循環(huán)化改造,在不影響陶瓷制品硬度、吸水性、密度等重要物理性能的基礎(chǔ)上,促進(jìn)低品位陶瓷原料化利用,推廣使用煤矸石、冶金礦渣、玻璃廢料等工業(yè)廢棄物作為陶瓷生產(chǎn)原料。

(3)實(shí)施窯爐節(jié)能低碳化改造,推進(jìn)窯爐實(shí)施寬體化、雙層窯爐、窯爐保溫結(jié)構(gòu)優(yōu)化等改造[6],主要降低燒成窯能耗。

3.4 推進(jìn)大氣污染防治協(xié)同控制

(1)充分考慮四川省大氣污染排放現(xiàn)狀以及陶瓷行業(yè)產(chǎn)業(yè)污染物排放特征,開(kāi)展超低排放改造試點(diǎn)示范,加大陶瓷行業(yè)氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)以及溫室氣體協(xié)同減排力度,提升陶瓷企業(yè)污染物治理水平。

(2)開(kāi)展陶瓷工業(yè)VOCs排放特征研究,制定低VOCs含量原輔材料替代實(shí)施計(jì)劃,試點(diǎn)采用活性炭吸脫附催化燃燒技術(shù)對(duì)陶瓷生產(chǎn)過(guò)程VOCs進(jìn)行治理方法。

(3)在陶瓷原料、陶釉料礦物的開(kāi)采和粉碎過(guò)程中采用濕式作業(yè),或在密閉的環(huán)境下處理原料,拋光、打磨采用噴水濕式作業(yè),減少粉塵擴(kuò)散,采取視頻監(jiān)控等智能監(jiān)管手段,強(qiáng)化對(duì)堆場(chǎng)等無(wú)組織排放的監(jiān)控。

3.5 加快先進(jìn)適用節(jié)能低碳技術(shù)應(yīng)用

(1)采用原料均化、高效節(jié)能的粉磨系統(tǒng)、粉料造粒系統(tǒng)、粉料干燥系統(tǒng)、粉塵的捕集系統(tǒng)等先進(jìn)工藝技術(shù),積極推行干法制粉清潔化技術(shù)[7],減少因噴霧干燥過(guò)程而產(chǎn)生的廢水、廢氣排放及低效率能源消費(fèi)。

(2)開(kāi)展以連續(xù)球磨機(jī)為代表的球磨機(jī)節(jié)能技術(shù)改造,通過(guò)同時(shí)進(jìn)出料連續(xù)工作,有效地解決間歇性球磨機(jī)產(chǎn)量低、能耗高、污染大等問(wèn)題短板,減少設(shè)備占地面積。

(3)選用硅灰石、珍珠巖、透輝石等作為原料,推行燒成過(guò)程低溫快燒,縮短生產(chǎn)周期有效降低燒成工序能耗。探索開(kāi)展燒成工序氫能混燒及富氧燃燒可行性論證研究,并適時(shí)加以推廣應(yīng)用。

3.6 提升減污降碳協(xié)同支撐保障能力

(1)推動(dòng)成立四川省陶瓷行業(yè)協(xié)會(huì),加強(qiáng)行業(yè)管理,統(tǒng)籌管理全省陶瓷行業(yè)節(jié)能減排、綠色低碳發(fā)展、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和能源消費(fèi)統(tǒng)計(jì)核算等,促進(jìn)陶瓷行業(yè)規(guī)范化、綠色低碳發(fā)展。

(2)加強(qiáng)陶瓷行業(yè)減污降碳協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè),加快制定四川省陶瓷工業(yè)大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)、陶瓷行業(yè)企業(yè)溫室氣體核算報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)等地方標(biāo)準(zhǔn)。

(3)加強(qiáng)陶瓷行業(yè)減污降碳協(xié)同增效基礎(chǔ)科學(xué)和機(jī)理研究,依托省內(nèi)高校、科研院所,開(kāi)展陶瓷生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝等減污降碳協(xié)同技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,四川省應(yīng)發(fā)揮清潔能源資源優(yōu)勢(shì),深挖陶瓷行業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)改造潛力,以提升資源綜合利用水平為關(guān)鍵、以減污降碳技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng),著力提升陶瓷生產(chǎn)能源消費(fèi)清潔化、低碳化水平,加快先進(jìn)適用節(jié)能低碳技術(shù)應(yīng)用,推進(jìn)大氣污染物與溫室氣體協(xié)同控制,推動(dòng)數(shù)字化、智能化生產(chǎn),夯實(shí)“西部瓷都”建設(shè)基礎(chǔ),全面建設(shè)中國(guó)(西部)巖板生產(chǎn)基地,確保如期實(shí)現(xiàn)行業(yè)碳達(dá)峰目標(biāo)。