试议排放量水泥企业CO2排放量计算方案分析

1007-0745（2013）09-0368-02
摘要：从水泥企业CO2排放计算出发，研究了CO2排放运营边界和计算CO2排放量常用的

论文大全www.udooo.com

方法，以南方某日产水泥厂5000t熟料为例，通过计算该厂原料煅烧、窑灰煅烧、燃料燃烧和电力消耗的CO2排放系数，依据该计算方法对该厂2011年CO2排放量与熟料生产产生的排放量进行了计算，以期为其他水泥行业的计算提供可行的科学依据。
关键词：水泥企业 CO2排放运营边界 计算CO2排放量
1、引言
随着世界经济的快速增长，环境问题日益严重，特别是温室气体排放已经成为全球关注的焦点。水泥行业作为能源、资源消耗密集型工业，是国民经济的主要支柱产业之一，也是CO2排放大户。据统计，2005 年我国水泥产量10.64亿吨，CO2排放量5.8亿吨，占全国排放量的11%，2010年我国水泥产量约为18.68亿t，由水泥工业产生的CO2 排放量也达到10多亿t，水泥工业排放的CO2占我国全社会CO2总排放量的20%左右。由此可见，实现水泥行业CO2减排对于2020年CO2下降目标有非常重要的意义。

2、水泥企业生产CO2排放运营边界确定

运营边界指二氧化碳排放源类型的区分。IPCC指南的计算方法中只考虑了生产过程排放和能源排放；CSI方法则把CO2分为直接排放和间接排放：直接CO2排放指企业排放源的排放；间接排放指企业活动所导致的排放主要是指由外购电力等导致的排放、从其他企业外购熟料、第三方生产、加工燃料或替代燃料、由第三方进行原燃料和产品的运输。对于企业层面，间接CO2排放是必须考虑和计算的。

3、水泥企业生产CO2排放计算方法

水泥生产过程中，以原料分解、燃料燃烧和电力消耗所排放的CO2分别占水泥生产碳排放量的59%、26%和12%[3]。生料中碳酸盐矿物分解是水泥生产产生CO2的主要气体源。水泥熟料煅烧过程中和生料中的碳酸钙分解，其反应式为：
CaCO3+热 — CaO+CO2（1）
MgCO3+热 — MgO+CO2 （2）

3.1水泥生产直接排放产生的CO2计算

3.

1.1基于熟料产量计算

计算公式如下： CO2排放量=熟料产量×Eftker（Eftker为熟料的排放因子）；
Eftker = CaO含量（%）×MCO2 / McaO+MgO含量（%）×MCO2 / MMgO （3）
3.

1.3燃料燃烧产生的CO2

熟料煅烧是水泥工业的核心工艺，由生料煅烧成熟料需要消耗大量的能量，这来源于燃料的燃烧[4]。我国水泥厂主要采用煤炭作为燃料，煤炭燃烧产生大量的CO2。通过单位熟料综合煤耗和排放因子的乘积可以计算出相应的CO2排放量。
燃料CO2排放量 = 熟料产量×单位熟料生产燃料CO2排放系数（4）
单位熟料生产燃料CO2排放系数=（单位熟料生产实物燃料消耗量×单位燃料低位发热值（实测数据）×碳氧化率（实测数据）×1000kg/标准煤发热值）×44/12 （5）

3.2水泥生产间接排放产生的CO2计算

外购电力的CO2排放量计算基于耗电量和不包括运输配送损失的电力二氧化碳排放系数[5]来计算，公式可写为（6）。其中余热发电项目抵减的二氧化碳排放量基于余热发电量及工厂提供的电力二氧化碳排放系数来计算。
CO2排放量=消耗的电力度数×电力排放因子（6）

4、某水泥企业日产5000t水泥熟料生产线排放CO2计算

该水泥厂生产区有六条新型干法水泥熟料生产线、两座1.2万千瓦的低温余热发电站和两座0.9万千瓦的纯低温余热发电站，共年产水泥317万吨、熟料740万吨、发电量

3.3亿度，总资产47.8亿元。该生产线基本信息如表1：

表 12011年该水泥生产线基本活动数据

4.1原料煅烧排放的CO2

（1）生料反应生成的CO2
本文计算采用熟料法计算排放量，其中熟料化学成分的实测分析得到CaO含量63.25%、MgO含量为3.58%的有效数据，由CaO和MgO的含量及公式（3），计算的生成1t熟料可产生0.5364t CO2/t熟料。
（2）水泥窑灰的处理煅烧
该生产线将来自窑尾收尘器和增湿塔收集的窑灰直接添加到生料中煅烧CO2排放计算公式为：
（7）
其中：EFckd=水泥窑灰排放因子，单位吨CO2/吨窑灰；
EFcli=熟料排放因子，单位为吨CO2/吨熟料；
d 为窑灰的相对煅烧速率；
根据该生产线的窑灰清理频率统计，与投料量对照得到d=0.12，将 EFcli=0.5364代入，得EFckd=0.0437。在该回转窑生产系统中，窑灰量占熟料量的3%，故生产1t 熟料由煅烧窑灰产生的CO2为：1×0.03×0.0437=0.0013t CO2/t熟料。

4.2燃料煅烧排放的CO2

该生产线一年停窑检修一次，除使用少量燃油作再启动外，全部使用煤炭，燃油排放的 CO2可以忽略，燃料煤燃烧产生的CO2可由公式（5）计算得出燃烧1t煤产生的CO2为2.256t（其中原煤平均碳排放系数为 25.8×10-6kg CO2/KJ，碳氧化率为0.98可查得中国能源统计年鉴，煤的低位发热值取样测得为24340KJ/Kg），吨熟料煤耗为0.132t煤/吨熟料，故生产1t熟料产生的CO2排放为0.132×2.256=0.298t CO2/t熟料。

4.3消耗电力排放的CO2

间接CO2排放量计算时不考虑由于运输所引起的排放量，则间接排放只计算由于电力消耗产生的CO2排放。依据公式（6），查得2011年南方区域电网的碳排放因子为0.9489t CO2/Mwh。则生产1t熟料由耗电引起的CO2排放为0.065×0.9489=0.0617t CO2/t 熟料；生产1t水泥由耗电引起的CO2排放为0.092×0.9489=0.0873t CO2/t水泥；其中自有余热发电产生的直接排放为0.036×0.9489=0.0342t CO2/t。表2为各种排放源对应的CO2排放系数。
表 2水泥生产过程CO2排放系数

4.4总排放量计算

由测算的排放因子计算该生产线的总排放量为：0.8357×155+203×0.0873=147.26万t CO2，其中熟料生产产生的排放为：0.8974×155=139.10万t CO2。
5、结论
“水泥企业CO2排放量计算案例分析”为企业确定二氧化碳排放量基准线和准确计算，为其实施具体的减排的目标及技术方案提供了参考。对于企业实现水泥工业CO2减排和实现2020年国内生产总值CO2排放比2005年下降40%～45%也有一定意义。
参考文献：
汪澜.再论中国水泥工业CO2的减排[J].中国水泥，2008（2）：36
汪澜. 水泥生产CO2排放量计算方法及评述[J].应用研究
[3]中国水泥工业碳排放研究
[4]马忠诚，汪澜. 水泥工业CO2减排及利用技术进展[J].材料导报.2011，25（10）
[5]EPA. United States Environmental Protection Agency. Climate Leaders Greenhouse Gas Inventory Protocol Core Module Guidance： Indirect Emissions from Purchases/Sales of Electricityand Steam[R]. U.S. Environmental Protection Agency， 2008.