工业企业温室气体排放计算方法和原则.docx
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工业企业温室气体排放计算方法和原则
\化工生产企业温室气体排放量计算方法和原则
摘要
为了应对气候变化，建立一套能够量化温室气体排放的系统是企业实现节能减排目标的基础。
本文通过介绍国内外已有的温室气体排放评价与管理的标准，探讨符合化工（纯碱）企业自身实际情况的温室气体排放计算方法和评价原则。
化工产品是高耗能的，也是温室气体排放的主要来源之一。
工业革命以来，大量的温室气体，主要是二氧化碳的排出，导致全球气温升高、两极冰川融化，气候发生变化。
温室气体指的是在大气中能吸收地面反射的（地面吸收太阳辐射后的热幅射及地面反射的太阳辐射），并重新发射热辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳等。
它们的作用类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用，使地球表面变得更暖。
这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。
水蒸汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）、氢氟氯碳化物类（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）、一氧化碳、臭氧等是地球大气中主要的温室气体。
水蒸汽（H2O）是含量最高的，在大气压中约占1到4KPa，地球低层大气中的水蒸汽气压直接受地球海洋表面水的温度影响，通过大气形成水循环，由于水蒸汽主要是自然产生的，人类活动产生的水汽量可以忽略不计；因此我们现在所说的温室气体（GreenhouseGas/GHG）是指二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）、氢氟氯碳化物类（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）六种。
本人于2014年8月份中旬参加了中国石化“化工生产企业温室气体排放量计算方法”评价会，现就理解的温室气体排放量计算方法和评价原则作一探讨。
1、术语和定义
1.1直接温室气体排放DirectGHGEmission
企业拥有或控制的排放源，产生的温室气体排放。
主要是指企业在正常生产过程中向大气中排放的温室气体，包括固定燃烧排放、移动燃烧排放、工艺排放和逸散排放。
1.2固定燃烧排放StationaryCombustionEmission
企业生产电力、热力或蒸汽以及加工工艺物流、热流体等所需要的固定燃烧设备所造成的排放，如锅炉、工业窑炉、热媒炉、反应加热炉、燃气轮机、补燃式废热锅炉等等。
1.3移动燃烧排放MobileCombustionEmission
企业运输工具在使用过程中的排放，如通勤车辆、厂内运输车辆、叉车、铲车等。
1.4工艺排放ProcessEmission
也叫工业生产过程排放，原材料在工业生产加工过程中除燃料燃烧之外的物理或化学变化造成的温室气体排放。
如乙烯氧化生产乙二醇的二氧化碳排放量，己内酰胺生产过程中N2O的排放。
1.5逸散排放FugitiveEmission
企业生产设备接缝、密封有意或无意泄漏，以及废水处理等过程中产生的温室气体排放，如制冷和空调器设备产生的冷媒体泄漏。
1.6能源间接温室气体排放indrectGHGemissionrelatedtoEnergy
企业消费的净购入的电力、净购入热力或蒸汽而造成的温室气体排放，这些排放不在企业内部产生，不属于企业拥有或控制的排放。
企业购入后如转供其他企业，应从购入数量中扣除。
但本企业产生的直接温室气体排放，部分外供其他企业的电力或热力，则不应从本企业排放量中扣除。
1.7温室气体回收利用GHGRecovery
由报告主体产生的，但又被回收利用作为原材料或外销产品从而避免排放到大气中的二氧化碳。
此定义存在分歧，主要是“避免排放到大气中的二氧化碳”，对报告主体来说是避免排放了，但对最终用户来说，有可能这些用户使用后还是排放到大气中了。
因此有些人员认为，如果最终用户不能避免排放，不能计算回收利用核减量。
从鼓励减排、综合利用资源考虑，此处不应考虑最终用户的使用情况，因为最终用户千差万别且报告主体无法控制。
1.8排放因子EmissionFactor（EF）
与活动水平数据相对应的系数，对于某个特定的排放源，可用于量化单位活动水平的温室气体排放量。
排放因子是通过抽样测量或统计分析获得，表示在某一给定条件下某一活动水平的代表性排放率。
参见下文4.2表，因各种燃料燃烧排放因子变量不容易由企业直接测量，因此设置代表性排放率来近似计算。
1.9全球暖化潜值GlobalWarningPotential（GWP）
将单位质量的某种温室气体在给定时间段内的辐射强度影响与等量二氧化碳辐射强度影响相关联的系数。
政府间气候变化专门委员会第一工作组第四次评审报告“自然科学基础”中给出了各种温室气体百年时间尺度上的GWP值，其中二氧化碳GWP值为1。
1.10二氧化碳当量CarbonDioxideEquivalent
在幅射强度上与某种温室气体单位质量相当的二氧化碳量。
温室气体的二氧化碳当量等于给定气体总质量乘以它的全球暖化潜值。
1.11营运边界OperationalBoundaries
企业设定的计算温室气体排放量时生产边界和计算范围。
一般应以企业法人为边界，核算所有生产设施产生的温室气体排放，包括直接生产系统、辅助生产系统和附属生产系统。
2、温室气体计算原则
化工生产企业温室气体的排放量计算方法和原则与ISO14061-1相一致。
计算排放量的基础是基于企业的统计报表，或者分析、测算的数据，鼓励逐渐过渡到实际测量值较精确的数据。
如无准确的实测数据，不同燃料的排放因子或相关参数可参照国家统一规定执行。
温室气体计算以满足促进温室气体的量化、监测、报告和验证的“相关性”、“完整性”、“一致性”、“透明性”、“准确性”的要求，降低温室气体（GHG）的排放，促进碳排放贸易，促进温室气体限额或信用贸易。
相关性是指温室气体的计算清单恰当地反应了企业实际温室气体排放情况，符合统计、管理、报告以及制定节能减排计划等方面的不同需求。
完整性是指覆盖整个企业营运边界，包含直接排放和能源间接排放源，有特殊的生产工艺和过程应作说明。
一致性是指用统一的方法，进行营运边界设定、数据的采集统计、计算和报告，以及对相关的因素进行说明。
透明性是指有明确的数据收集方法和计算过程，并对数据来源进行说明，恰当指明所引用的核算计算方法学，并披露任何的有关假定或推定。
准确性是指尽量保证在目前可知的范围内，减少计算过程的各种偏差或不确定性。
3、温室气体计算方法
3.1基本的几种方法
⑴全碳物料平衡法
物料平衡：
产品或物料的理论量与实际用量之间的比较，并适当考虑可允许的正常偏差。
如锅炉原煤燃烧和工业窑炉煤的燃烧，应考虑全碳全碳平衡，除了碳燃烧后的形成二氧化碳，还存在于烟气飞灰和焦渣中仍没有燃烧的碳元素成份。
全碳物料平衡法适用于温室气体产生量与产品需求量相近，相差在5%以上的产品，如纯碱、乙二醇、丙烯腈等。
如乙二醇的二氧化碳排放量，可以用主原料乙烯中的碳含量，减去总产量乙二醇中的碳含量计算。
⑵排放尾气浓度法
排放尾气浓度法主要适用于排放点集中明确，并且具备了检测测量数据，特别是温室气体排放量与产品需要二氧化碳量相差较大的情况。
⑶部分碳平衡法
部分碳平衡法适用于温室气体产生量与产品需求量相近，相差在5%以上的产品，如醋酸乙烯装置等。
3.2排放源及温室气体种类
⑴燃料燃烧排放，含固定燃烧排放和移动燃烧排放。
工业窑炉如石灰窑燃烧焦炭，一般列入固定燃烧排放。
⑵工艺排放，即工业生产过程排放。
如果存在硝酸或己二酸等生产过程，还应包括这些生产过程中排放的N2O。
⑶能源间接温室气体排放，即净购入电力和热力蒸汽消费引起的CO2排放。
计算产品的间接温室气体排放便于了解企业实际排放量，方便同行业比较，计算时直接排放量和间接排放量应单列。
⑷CO2回收利用量，外销可以从排放量中扣减。
⑸其他温室气体排放，即逸散排放源。
如汽车冷媒、制冷空调、消防器材、工业废水处理以及化粪池的排放。
3.3氨碱厂温室气体计算物料平衡法
⑴燃料燃烧排放
固定燃烧源和移动燃烧源，1万吨原煤参见4.2常见燃料排放因子。
4.2示意表为典型固定燃烧源排放因子，没有考虑到实际机械不完全燃烧热损失大小。
运输用柴油和汽油可参见下表：
示例：
100吨柴油和汽油温室气体排放
种类
活动数据（吨）
温室气体种类
原始排放因子（kg/kj）
中国热值（kj/kg）
排放因子EF（kgs/kgo）
全球变暖潜值GWP
排放量（tco2e）
柴油
100
CO2
74100
42652
3.160513
1
316.05
100
CH4
3.9
42652
0.000166
25
0.42
100
N2O
3.9
42652
0.000166
298
4.96
汽油
100
CO2
69300
43070
2.984751
1
298.48
100
CH4
25
43070
0.001077
25
2.69
100
N2O
8
43070
0.000345
298
10.27
其中排放因子等于原始因子乘以低位发热量。
⑵能源间接温室气体排放
购电量为每1万度电，排放二氧化碳8.367吨。
示例：
购入1万吨低压蒸汽量温室气体排放
温室气体
低压蒸汽
购热量
实煤耗
消耗原煤
原始排放因子
原煤发热量
排放因子
GWP
排放当量
单位
吨
GJ
KG/GJ
吨
KJ/KG
吨
CO2
10000
33620
55.51
1866.21
107000
23369
2.5005
1
4666.4
CH4
10000
33620
55.51
1866.21
1
23369
2.3E-05
25
1.1
N2O
10000
33620
55.51
1866.21
1.5
23369
3.5E-05
298
19.5
其中列入典型实煤发热量耗23369kJ/kg，对应的吉焦实煤耗为55.51kg/GJ，实际排放因子为原因排放因子乘以实煤低位发热量再除以109，排放当量4666.4等于实煤1866.21乘以排放因子2.5005。
购入热量应以实际值计算，如购入0.5MPa250℃焓为2691KJ/kg，应减去环境20℃水焓84KJ/kg，实际1万吨低压蒸汽购热量为26070GJ。
实煤耗为供热单位的供热标准煤耗，除以原煤折标系数，如无供热标准煤耗数值，可取值39kgce/GJ.
⑶逸散排放
示例：
某公司年逸散排放数据
排放源
活动数据（t）
温室气体种类
排放因子
GWP
排放量（tco2e）
空调及冰柜冷媒
48.43
HFC-32
0.055
675
1798.0
52.64
HFC-125
0.055
3500
10133.9
109.50
HFC-134A
0.055
1100
6624.7
汽车冷媒
0.006
HFC-134a
0.15
1430
1.3
冰水机冷媒
0.20
HFC-407C
0.08
1773.85
28.4
冷媒合计
18586.3
CO2灭火器
0.124
CO2
1
1
0.12
七氟丙烷灭火系统
0.00
HFC
0.02
3220
0.0
SF6高压开关
0.134
SF6
0.005
22800
15.3
化粪池
3323.3
CH4
0.3
25
24227.4
工业废水处理
574.60
CH4
0.25
25
3591.3
汇总
46420.4
其中：
工业废水处理数值为含废物量。
化粪池排废物量按人数计算，其中在公司住宿人数500人，白班人数3784人，倒班人数5836人，总500×40×0.001×1×21+3784×40×0.001×1×21×8/24+5836×40×0.001×1×22.5×8/24=3323.3吨。
⑷工艺排放
氨碱行业，在石灰窑中焦炭燃烧分解石灰石，焦炭燃烧基本上属于按固定燃烧源全部排放；石灰石大部分进入产品，少一部分的二氧化碳进入大气，计算方法有二种。
方法一碳物料平衡法，根据石灰石量计算二氧化碳排放
GEi=CO2排放量（tCO2）=M×w（CaCO3）×EF×GWP
其中：
M——统计期内石灰石消耗总量（不含碎石和返石），单位为t/年，1321974吨；
w（caco3）——采购的石灰石所含CaCO3质量百分比，如2013年某厂采购的石灰石所含CaCO3质量百分比为90.37%；
EF——排放因子；实质是二氧化碳分解量减去进入成品量。
其中，EF=W1×W2×（1-W3）
W1——质量比石灰石CO2气体产生率，取值0.44；
W2——化学反应转化率；此数据为假定或经验推定值，石灰石分解率取值约为96%。
W3——CO2气体进产品百分比；根据正常液体内石灰石携带率为每生产一吨纯碱，携带68千克100%石灰石进入液体内（其中28千克为固体砂石，其他为反应碳酸钙，此数据为假定或经验推定值），计算未分解进入液体内的石灰石。
根据某厂年总产量，计算未分解进入液体内的90.37%石灰石为74330吨。
计算出进入液体率5.63%，其他分解率96%，得出石灰石总分解率为90.6%，总分解二氧化碳的476217吨。
然后根据2013年产品产量质量989158吨纯碱及小苏打10672吨，倒推得到进入产品的CO2气体为414941吨，计出CO2气体进产品百分比W3=87.3%；排放二氧化碳61276吨。
GWP——全球变暖潜值CO2为1。
从以上计算过程看，有多个不确定的数值。
首先统计期内石灰石消耗总量（不含碎石和返石）要准确；其次采用采购的石灰石所含CaCO3质量百分比也不太准确，石灰石中含有的碳酸镁没有考虑，考虑后应为96.46%；第三石灰石分解率96%为估算或假定数据；第四液体中携带的石灰石量也为估计或经验推定值；因此此方法虽然正确，但因多个计量因素的不确定性，数值不是很准确，容易出假数据。
如考虑碳酸镁的质量，1321974吨96.46%石灰石分解率90.6%，总分解二氧化碳508309吨，减去成品中414941吨，石灰石分解排放二氧化碳93368吨。
方法二碳平衡法，等摩尔当量法
根据化学方程式，我们知道，石灰窑产生的二氧化碳和灰乳中氧化钙存在定量的摩尔当量关系。
只要知道灰乳产量量比浓度，可以反推二氧化碳分解产生量。
公式为：
二氧化碳排放量GEi=（Fhi×Chi×fs×44/1000-Psi×44/100-Pbi×44/84）
其中，Fhi为灰乳体积量立方米，Chi为灰乳浓度为kmol/m3，fs为含碳酸碳酸镁后灰乳浓度修正系数。
Psi纯碱产量，Pbi小苏打产量。
注：
Chi为灰乳浓度为kmol/m3，纯碱行业常用浓度为tt，二者关系为1tt=0.025kmol/m3。
示例，某氨碱装置石灰石纯度90.37%含碳酸镁1.09%（年数据），年
生产灰乳总量2587569立方米，灰乳浓度164.73tt，该装置年生产纯碱989158吨，生产小苏打10672吨，则该装置二氧化碳排放量为：
GEi=2587569×164.73×0.025×（90.37/100+6.09/84）/（90.37/100）×44/1000-989158×0.997×44/106-10672×44/84=91539（吨）
其中上述有一个假定或推定：
即碳酸镁的分解率和碳酸钙的分解率相等。
4.1全球变暖潜值GWP，维基百科数据
气体名称
化学式
寿命（年）
特定的时间跨度的全球变暖潜能值（GWP）
20年
100年
500年
二氧化碳
CO2
1
1
1
甲烷
CH4
12
72
25
7.6
一氧化二氮
N2O
114
289
298
153
二氯二氟甲烷
CCl2F2
100
11000
10900
5200
二氟一氯甲烷
CHClF2
12
5160
1810
549
四氟化碳
CF4
50000
5210
7390
11200
六氟乙烷
C2F6
10000
8630
12200
18200
六氟化硫
SF6
3200
16300
22800
32600
三氟化氮
NF3
740
12300
17200
20700
在温室气体排放量计算中，二氧化碳GWP取1，甲烷取25，一氧化二氮取298，HFC视不同种类取值为675、1100、1430、3220、3550，六氟化硫取22800，全氟碳化物（PFCs）也视不同种类取值。
4.2常见燃料排放因子，一万单位原料
排放源
活动数据（吨）
温室气体种类
原始排放因子（kg/Tj）
低位实测热值（kj/kg）
排放因子EF（kg/kg）
GWP
排放量（tco2e）
说明
A
B
C
D
E＝C×D/109
F
G=E×F
无烟煤
10000
CO2
98300
20353
2.0
1
20007.0
10000
CH4
1
20353
2.035E-05
25
5.1
吨
10000
N2O
1.5
20353
3.05E-05
298
91.0
烟煤
10000
CO2
94600
23369
2.21
1
22107.1
10000
CH4
1
23369
2.34E-05
25
5.8
吨
10000
N2O
1.5
23369
3.5E-05
298
104.5
天然气
10000
CO2
56100
38931
2.181
1
21.8
10000
CH4
1
38931
3.89E-05
25
0.0097
（m³）
10000
N2O
0.1
38931
3.89E-06
298
0.0116
柴油
10000
CO2
74100
42652
3.16
1
31605.1
10000
CH4
3
42652
0.000128
25
32.0
（t）
10000
N2O
0.6
42652
2.56E-05
298
76.3
焦炭
10000
CO2
98300
23598
2.32
1
23196.8
10000
CH4
1
23598
2.36E-05
25
5.9
吨
10000
N2O
1.5
23598
3.54E-05
298
105.5
液化石油气
10000
CO2
63100
50179
3.17
1
31662.9
10000
CH4
1
50179
5.02E-05
25
12.5
吨
10000
N2O
0.1
50179
5.02E-06
298
15.0
乙炔
10000
CO2
3.38
1
33846.2
10000
CH4
0
25
0
（m³）
10000
N2O
0
298
0
引用文献：
本文参考“中国石化集团公司经济技术研究院”未公开公布发表的企业标准，主要起草人，田涛。
参考内容不一一注明。
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