四川省陶瓷行業減污降碳路徑分析和對策建議*

文新茹 陳明揚,2 賀光艷,2

(1 四川省環境政策研究與規劃院 成都 610041)(2 天府永興實驗室 成都 610213)

目前,我國生態文明建設面臨實現生態環境根本好轉和碳達峰碳中和兩大戰略任務,協同推進減污降碳是我國經濟社會發展全面綠色轉型的必然選擇。四川省陶瓷行業作為溫室氣體排放量僅次于水泥和平板玻璃建材行業,推動四川省陶瓷行業減污降碳協同治理,綠色低碳發展既是主動適應市場國際化趨勢和供需結構調整,提升競爭力與影響力的內在要求,也是積極穩妥推進碳達峰碳中和、建設美麗四川的必然要求。

1 四川省陶瓷行業發展現狀

1.1 陶瓷行業區域布局及產能情況

從區域布局看,2020年四川省陶瓷行業生產企業共180家,主要分布在樂山、眉山、成都、內江等市,4個城市陶瓷企業數占四川省陶瓷企業數量的74%,其中樂山占34%。從行業產能看,四川省陶瓷標準產量為1100萬t左右,其中建筑陶瓷制品制造產量位居全省第一,占全省總產量的96.8%;其次為日用陶瓷制品制造,占全省總產量的2%。

1.2 陶瓷行業碳排放現狀

從四川省及行業占比情況看,2021年全省陶瓷行業重點用能單位主要為煤、天然氣和電力,陶瓷行業能源活動領域產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領域碳排放的2.7%。通過對建材行業細分行業部門碳排放結構進行分析,陶瓷行業以占建材行業碳排放8.2%左右的比例,成為建材行業中僅次于水泥和磚瓦的第三大建材工業行業碳排放源。

從不同能源品種碳排放貢獻看,近年來四川省陶瓷行業重點用能單位碳排放量呈逐年增加趨勢。2021年內全省陶瓷行業重點用能單位碳排放量較2019年增幅達20.82%,主要涉及煤、天然氣、電力、柴油消費產生的溫室氣體排放。燃煤碳排放量呈逐年遞增趨勢,增加幅度為10.68%;天然氣消費碳排放量增加幅度為29.49%;電力消費間接碳排放量增加幅度為27.27%。2019～2021年陶瓷行業企業單位產品產量碳排放量增加幅度為2.88%。近年來,主要是以夾江為代表的陶瓷產區產能擴張,導致能耗增加。

1.3 污染物排放現狀

1.3.1 二氧化硫

近年來,四川省陶瓷行業企業SO2產生量呈先增加后減少的趨勢。2015 年以來,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%,單位產品產量SO2排放量由2015年的0.36 t/萬m2降低至2021年的0.03 t/萬m2。

1.3.2 氮氧化物

近年來,四川省陶瓷行業企業氮氧化物產生量呈先下降后波動上升的趨勢,氮氧化物排放量呈波動下降趨勢。隨著污染物排放標準、環境保護相關政策的收嚴以及噴霧干燥塔SNCR 設施開始普及,因此將陶瓷企業氮氧化物去除效率由0 提升至2021 年的24.08%,單位產品產量氮氧化物排放量由2015年的0.41 t/萬m2降低至2021年的0.18 t/萬m2。

1.3.3 顆粒物

近年來,四川省陶瓷行業企業顆粒物產生量呈波動上升趨勢,其變化趨勢與全省陶瓷行業產品產量變化趨勢一致。由于除塵技術和設備的發展,袋式除塵和濕式靜電除塵技術得以廣泛應用,陶瓷行業企業顆粒物去除效率保持穩定增長,由2015年的89.94%提升至2021年的98.94%,單位產品產量顆粒物排放量也由2015年的0.33 t/萬m2降低至2021年的0.02 t/萬m2,降低幅度高達92.92%。

1.3.4 揮發性有機物

近年來,四川省陶瓷行業企業揮發性有機物產生量和排放量均呈波動下降趨勢。但陶瓷行業企業揮發性有機物去除效率仍較低,2021年其去除效率僅為6.22%。單位產品產量揮發性有機物排放量由2015年的0.02 t/萬m2降低至2021年的0.01 t/萬m2。

2 陶瓷行業減污降碳協同主要問題

2.1 陶瓷制品生產工序高碳鎖定現象仍然突出

2021年四川省陶瓷行業重點用能單位煤消費量仍占能源消費總量的三成,煤消費碳排放量占比也高達40%以上,陶瓷生產過程“高碳鎖定”現象明顯,能源消費結構性問題仍較突出,減污降碳任務仍然艱巨。目前,省內絕大部分企業陶瓷生產過程噴霧干燥塔仍以煤作為熱風機的主要能源,由此導致噴霧干燥制粉工序的能耗約占陶瓷工業總能耗的10%～20%,僅有少數企業進行了噴霧干燥塔“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”進程已初顯成效,但陶瓷制品在燒成工序中會有大量NOx產生[1],目前少有企業對燒成窯產生的NOx進行過程控制或末端處理,且基于對產品質量的考慮,大部分企業未開展燒成窯SCR 脫硝末端處理的探索。從過程控制來看,富氧燃燒作為現行較為成熟的NOx過程控制措施,但是在陶瓷行業燒成過程的應用缺乏樣板,富氧燃燒對陶瓷產品的質量影響、成本效益分析、安全性分析等均缺乏相關工程應用。

2.3 企業減污降碳推動不平衡、意識不到位

在污染物排放方面,陶瓷企業嚴格執行GB 25464-2010 陶瓷工業污染物排放標準及其修改單,企業對污染防治相關的管理制度、基礎設施建設、資金投入、人員配備等方面均具有一定基礎和較高認識。但在溫室氣體控排方面,陶瓷行業尚未納入全國碳排放核查報告體系,陶瓷企業對溫室氣體及相關政策理解不深入、意識不到位,未主動建立能源消費和溫室氣體排放的管理部門和責任人,減污和降碳工作推動不平衡。

2.4 陶瓷行業減污降碳協同支撐保障能力不足

現有陶瓷工業行業國標大氣污染物排放限值過于寬松,隨著四川省深入踐行習近平生態文明思想,加快建設美麗四川工作的推進,全省陶瓷企業大氣污染排放控制有了較大提高,現行國家標準已不能滿足四川省對陶瓷行業排污的管控要求,陶瓷行業減污降碳標準化支撐明顯不足。

3 推動陶瓷行業減污降碳協同增效的對策建議

3.1 持續優化陶瓷行業區域發展布局

(1)明確全省及各地區陶瓷行業產業發展定位,優化產業布局,在建設和發展過程中充分考慮環境保護、經濟發展目標要求,將減污降碳協同增效納入陶瓷行業產業發展規劃。

(2)推行園區“畝均論英雄”,積極穩妥引導企業推進退城入園,依據企業環境績效、單位面積產值、單位產品產量碳排放量等指標實施企業兼并重組。

(3)新、改、擴建陶瓷產業項目在符合環境保護法律法規和相關法定規劃的前提下,陶瓷生產線單位產品綜合能耗須達到國家行業能效標桿水平[2],污染物排放須達到超低排放標準,并預測核算項目年度溫室氣體排放總量,提出碳排放控制方案。

3.2 持續推動能源消費清潔低碳化

(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,開展噴霧干燥塔微波干燥技術可行性論證,逐步減燃煤烘干物料、燃料類煤氣發生爐等用煤。

(2)加快構建新型電力系統[3],全面提升電力系統調節能力和靈活性,積極推動電力市場化改革,對改電企業給予電價優惠。

(3)推進多能高效互補利用,適時適地引入屋頂分布式光伏系統,降低限電對企業造成的產品產量下降、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 積極實施資源節約循環化改造

(1)充分利用夾江縣全國第二大巖板生產基地經驗基礎,發展高端中板、巖板生產線項目,加大薄型陶瓷產品生產占比[5],降低生產過程水耗、能耗,淘汰落后機電設備和工藝設施,提升能效水平。

(2)推進陶瓷產業園區循環化改造,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上,促進低品位陶瓷原料化利用,推廣使用煤矸石、冶金礦渣、玻璃廢料等工業廢棄物作為陶瓷生產原料。

(3)實施窯爐節能低碳化改造,推進窯爐實施寬體化、雙層窯爐、窯爐保溫結構優化等改造[6],主要降低燒成窯能耗。

3.4 推進大氣污染防治協同控制

(1)充分考慮四川省大氣污染排放現狀以及陶瓷行業產業污染物排放特征,開展超低排放改造試點示范,加大陶瓷行業氮氧化物、揮發性有機物(VOCs)以及溫室氣體協同減排力度,提升陶瓷企業污染物治理水平。

(2)開展陶瓷工業VOCs排放特征研究,制定低VOCs含量原輔材料替代實施計劃,試點采用活性炭吸脫附催化燃燒技術對陶瓷生產過程VOCs進行治理方法。

(3)在陶瓷原料、陶釉料礦物的開采和粉碎過程中采用濕式作業,或在密閉的環境下處理原料,拋光、打磨采用噴水濕式作業,減少粉塵擴散,采取視頻監控等智能監管手段,強化對堆場等無組織排放的監控。

3.5 加快先進適用節能低碳技術應用

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

(2)開展以連續球磨機為代表的球磨機節能技術改造,通過同時進出料連續工作,有效地解決間歇性球磨機產量低、能耗高、污染大等問題短板,減少設備占地面積。

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

3.6 提升減污降碳協同支撐保障能力

(1)推動成立四川省陶瓷行業協會,加強行業管理,統籌管理全省陶瓷行業節能減排、綠色低碳發展、經濟指標和能源消費統計核算等,促進陶瓷行業規范化、綠色低碳發展。

(2)加強陶瓷行業減污降碳協同標準體系建設,加快制定四川省陶瓷工業大氣污染排放標準、陶瓷行業企業溫室氣體核算報告標準等地方標準。

(3)加強陶瓷行業減污降碳協同增效基礎科學和機理研究,依托省內高校、科研院所,開展陶瓷生產新技術、新工藝等減污降碳協同技術開發應用。

4 結語

綜上所述,四川省應發揮清潔能源資源優勢,深挖陶瓷行業節能降碳技術改造潛力,以提升資源綜合利用水平為關鍵、以減污降碳技術創新為驅動,著力提升陶瓷生產能源消費清潔化、低碳化水平,加快先進適用節能低碳技術應用,推進大氣污染物與溫室氣體協同控制,推動數字化、智能化生產,夯實“西部瓷都”建設基礎,全面建設中國(西部)巖板生產基地,確保如期實現行業碳達峰目標。