本計算案例展示了水泥碳足跡計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。
計算案例背景與目標
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。這是碳足跡計算的基準單位，所有數據都歸一化到此。
系統邊界：從搖籃到墳墓(Cradle-to-Grave),包括：
A1-A3：上游階段(原料獲取、運輸、生產(chǎn));
A4-A5：下游階段(運輸到工地、施工建造);
B1-B5：使用階段(維護維修);
C1-C4：壽命結束階段(拆除、廢棄物運輸、處置、回收)。
目標：量化生產(chǎn)和使用1噸該型號水泥所產(chǎn)生的溫室氣體總排放量(以二氧化碳當量，CO2e表示),識別碳排熱點(diǎn)，為減排策略提供數據支持。
生命周期階段分解與數據收集
假設為一家水泥廠(chǎng)進(jìn)行計算，收集了以下典型數據：
A1-A3：原材料獲取、運輸與生產(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(kāi)采、電力消耗、炸藥使用等。
數據：生產(chǎn)1噸水泥約需1.5噸生料。開(kāi)采過(guò)程碳排放因子約為10kgCO2e/噸生料。
計算：1.5噸生料×10kgCO2e/噸=15kgCO2e。
2.A2：原料運輸
活動(dòng)：原材料通過(guò)柴油卡車(chē)從礦山運輸到工廠(chǎng)(平均距離50公里)。
數據：柴油卡車(chē)排放因子約為“0.12kgCO2e/噸·公里”。
計算：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)
(1)生料粉磨：消耗電力。
電耗：約30kWh/噸水泥。
排放因子(基于中國區域電網(wǎng)):0.6101kgCO2e/kWh。
計算：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(guò)程排放無(wú)法避免。
化學(xué)反應：CaCO3→CaO+CO2。
計算：約生成520kgCO2/噸熟料。生產(chǎn)1噸水泥約需0.65噸熟料。
計算：0.65噸熟料/噸水泥×520kgCO2e/噸熟料=338kgCO2e。
燃料燃燒：煤粉在回轉窯中燃燒提供熱量。
煤耗：約0.1噸標準煤/噸水泥。
煤炭排放因子：2.64kgCO2e/公斤煤。
計算：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。
計算：40kWh×0.6101kgCO2e/kWh=24.4kgCO2e。
A1-A3階段小計：15(A1)+9(A2)+18.3(粉磨電)+338(過(guò)程排放)+264(燃料)+24.4(終粉磨電)=668.7kgCO2e/噸水泥。
A4：產(chǎn)品運輸(工廠(chǎng)到建筑工地)
活動(dòng)：水泥通過(guò)柴油罐車(chē)運輸至工地，平均距離100公里(按照散裝水泥計算碳排放，袋裝水泥則高出一倍以上，見(jiàn)附件4的比較計算案例)。
計算：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
水泥本身在使用階段(作為混凝土的一部分)通常被認為是惰性的，不直接排放CO2。主要的排放來(lái)自于施工過(guò)程中的能耗(如攪拌、泵送)以及長(cháng)期的維護、修復(如修補混凝土結構)。
此部分計算復雜，高度依賴(lài)于具體項目。本例中做一個(gè)簡(jiǎn)化假設：施工和維護產(chǎn)生的碳排放占水泥自身A1-A3階段碳排放的5%。
計算：668.7kgCO2e×5%=33.4kgCO2e。
C1-C4：壽命結束階段
活動(dòng)：建筑拆除、水泥混凝土廢棄物運輸至填埋場(chǎng)或回收站。
假設：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，但拆除和運輸過(guò)程仍會(huì )產(chǎn)生排放。
簡(jiǎn)化計算：
拆除能耗：5kgCO2e/噸水泥(估算)
廢棄物運輸(50公里)：1噸廢棄物×50公里×0.12kgCO2e/噸·公里=6kgCO2e
回收收益(負值):由于作為骨料替代，避免了開(kāi)采天然骨料，可抵扣-15kgCO2e/噸水泥。
C階段小計：5+6-15=-4kgCO2e。
碳足跡匯總
見(jiàn)附表：1噸水泥的全生命周期碳足跡
結論：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(guò)以上計算，可以清晰地識別出碳排熱點(diǎn)：
1.熟料生產(chǎn)是絕對核心(占A1-A3的90%以上)。
過(guò)程排放(47.6%)：技術(shù)上是最大的挑戰，目前的思路主要是通過(guò)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(zhù)降低化石碳排。
2.電力消耗(6.0%)：通過(guò)技術(shù)升級(如輥壓機終粉磨系統)降低電耗，以及采購綠色電力(光伏、風(fēng)電)或自發(fā)綠電來(lái)實(shí)現減排。
3.降低熟料系數：在水泥產(chǎn)品標準允許范圍內，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、最立竿見(jiàn)影的減排措施。
4.運輸與施工：優(yōu)化物流網(wǎng)絡(luò )，減少運輸距離;在施工現場(chǎng)推廣節能技術(shù)和設備。
案例的局限性與不確定性
數據來(lái)源：本例使用了行業(yè)平均數據和公開(kāi)排放因子。最精確的計算應使用工廠(chǎng)自身的實(shí)際能耗、物料平衡和運輸日志數據。
地域差異：電網(wǎng)排放因子(電力碳強度)因國家/地區而異，對結果影響較大。
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。更精確的計算需要與具體的建筑項目生命周期評估(LCA)相結合。(崔源聲)
