化工企业如何进行碳核算?
化工行业属于我国碳市场覆盖的八大行业之一,本篇参考国家发改委发布的《中国化工生产企业 温室气体排放核算方法与报告指南》(以下简称《指南》)为大家详解化工企业碳核算流程。该《指南》适用于除石油化工企业和氟化工企业之外的化工生产企业,石油化工和氟化工另有指南。
碳排放量的核算主要有三种方式:排放因子法、质量平衡法、实测法。
排放因子法(基于计算)
特点:排放因子法是适用范围最广、应用最为普遍的一种碳核算办法。
计算公式:
根据IPCC提供的碳核算基本方程:温室气体(GHG)排放=活动数据(AD)×排放因子(EF)
其中,
AD是导致温室气体排放的生产或消费活动的活动量,如每种化石燃料的消耗量、石灰石原料的消耗量、净购入的电量、净购入的蒸汽量等;
EF是与活动水平数据对应的系数,包括单位热值含碳量或元素碳含量、氧化率等,表征单位生产或消费活动量的温室气体排放系数。EF既可以直接采用IPCC、美国环境保护署、欧洲环境机构等提供的已知数据(即缺省值),也可以基于代表性的测量数据来推算。我国已经基于实际情况设置了国家参数,例如《工业其他行业企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》的附录二提供了常见化石燃料特性参数缺省值数据。
适用范围:
该方法适用于国家、省份、城市等较为宏观的核算层面,可以粗略的对特定区域的整体情况进行宏观把控。但在实际工作中,由于地区能源品质差异、机组燃烧效率不同等原因,各类能源消费统计及碳排放因子测度容易出现较大偏差,成为碳排放核算结果误差的主要来源。
质量平衡法(基于计算)
特点:可以根据每年用于国家生产生活的新化学物质和设备,计算为满足新设备能力或替换去除气体而消耗的新化学物质份额。
计算公式:
对于二氧化碳而言,在碳质量平衡法下,碳排放由输入碳含量减去非二氧化碳的碳输出量得到:
二氧化碳(CO2)排放=(原料投入量×原料含碳量-产品产出量×产品含碳量-废物输出量×废物含碳量)×44/12
其中,是碳转换成CO2的转换系数(即CO2/C的相对原子质量)。
适用范围:
采用基于具体设施和工艺流程的碳质量平衡法计算排放量,可以反映碳排放发生地的实际排放量。不仅能够区分各类设施之间的差异,还可以分辨单个和部分设备之间的区别。尤其当年际间设备不断更新的情况下,该种方法更为简便。一般来说,对企业碳排放的主要核算方法为排放因子法,但在工业生产过程(如脱硫过程排放、化工生产企业过程排放等非化石燃料燃烧过程)中可视情况选择碳平衡法。
实测法(基于测量)
实测法基于排放源实测基础数据,汇总得到相关碳排放量。这里又包括两种实测方法,即现场测量和非现场测量。
现场测量一般是在烟气排放连续监测系统 (CEMS)中搭载碳排放监测模块,通过连续监测浓度和流速直接测量其排放量;非现场测量是通过采集样品送到有关监测部门,利用专门的检测设备和技术进行定量分析。二者相比,由于非现场实测时采样气体会发生吸附反映、解离等问题,现场测量的准确性要明显高于非现场测量。
第一步为确定排放源,企业可细分到反应装置和具体设备。
以化学原料和化学制品制造为例,行业中通用企业、合成氨或甲醇企业的主要排放单元包括:主体装置、合成氨装置、甲醇装置、利用 CO2 装置(如纯碱装置等)、其他公用及配套工程等。
直接排放源主要包括:煤或天然气等蒸汽重整设备(即合成气制备设备)、合成气变换设备、下游利用 CO2 生产设备(如碳化塔、降膜蒸发器等)、蒸汽锅炉、电站锅炉、火矩、自有车辆等。
间接排放源主要包括:使用外购电力和热力的设备。
合成氨企业排放单元和排放源识别简图:
第二步为选择温室气体排放量计算方法。
国际上已经发布相关核算标准,国内也已陆续出台各行业核算标准,总体可分为公用工程排放和工业过程排放两类。细分来看,报告主体的温室气体(GHG)排放总量应等于燃料燃烧 CO2 排放量,加上废气火炬燃烧 CO2 排放量,加上工业生产过程 CO2 排放量,减去企业 CO2 回收利用量,再加上企业净购入电力和热力隐含的 CO2排放量。
第三步为收集活动数据和选择排放因子。
企业可自行实测或采用推荐参数。一般来讲,燃料消费量、原料投入量、产品产出量等数据可通过企业日常运营记录获得,相关物质的含碳量、碳氧化率等数据可以依据国家标准测定,或采用推荐值。然后,企业可运用计算工具计算碳排放量,并最终汇总得到排放数据。
化工企业如何进行碳核算?
国家机构改革后,应对气候变化和减排职责划归至生态环境部,后续化工行业正式纳入全国碳市场管控后,生态环境部可能会出台相关指南,核算范围、温室气体种类等可能会有变化。
第一步:确定企业边界
企业应以法人企业为边界,核算和报告边界内所有生产设施产生的温室气体排放。生产设施范围包括直接生产系统、辅助生产系统、以及直接为生产服务的附属生产系统。辅助生产系统包括厂区内供电、供水、化验、机修、运输等;附属生产系统包括职工食堂、车间浴室等。
对于从事多种产业活动的企业可将核算边界再细分为多个核算单元,便于企业判断排放源的优先次序,识别减排机会,制定减排方案,增加透明度和精细度,更精确地识别CO2排放源。核算单元的划分可根据管理结构、厂房分布、产品或产业活动等情况自行决定。
第二步:确定排放源和气体种类
在企业边界范围内识别排放源,化工企业可能涉及的排放源类别和气体种类如下:
(1)直接排放(范围一)
① 化石燃料燃烧排放
化石燃料在各种类型的固定或移动燃烧设备中(如锅炉、燃烧器、熔炉、烤炉、内燃机等)与氧气充分燃烧生成的CO2排放量,应计入企业碳排放总量;
② 工业生产过程排放
⇨化石燃料和其它碳氢化合物用作原材料产生的CO2排放,包括放空的废气经火炬处理后产生的CO2排放量,应计入企业碳排放总量;
⇨碳酸盐使用过程(如石灰石、白云石等用作原材料、助熔剂或脱硫剂)产生的CO2排放量,应计入企业碳排放总量;
⇨硝酸或己二酸生产过程的N2O排放,其CO2排放当量应计入企业碳排放总量;
③ 其他温室气体排放
温室气体包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6)和三氟化氮(NF3)。
若企业边界范围内还存在A、B中未涉及的温室气体排放,例如企业通过厌氧工艺处理工业废水会产生CH4排放,应根据其他相关指南要求核算其CO2排放计入企业碳排放总量。
(2)外购电力/热力排放(范围二)
企业净购入的电力、热力,会间接导致发电/热厂产生CO2排放,这部分CO2排放量应计入企业碳排放总量。
(3)CO2回收利用
企业回收法人边界内向大气排放的CO2并作为产品外供给其它单位,这部分CO2量应在企业碳排放总量中予以扣减。