廢舊輪胎裂解碳排放計算方法研究#嚴(yán)選材料

1、廢舊輪胎裂解碳排放計算方法研究時間：2016-09-05 來源：中國輪胎循環(huán)利用網(wǎng) 點(diǎn)擊： 172劉囡南（中科鋼研節(jié)能科技有限公司，北京，100081）摘要：溫室效應(yīng)引起的全球性氣候變化導(dǎo)致了近些年持續(xù)多發(fā)的自然災(zāi)害，碳排放正是溫室效應(yīng)的重要成因。如何科學(xué)有效的計算碳排放，分析碳排放的成因成為各國環(huán)境學(xué)者一直在研究探討的話題。廢輪胎熱裂解是廢輪胎綜合利用的有效途徑，可以將廢輪胎真正意義上的吃干榨盡，熱裂解可以有效減少碳排放，關(guān)于廢輪胎熱裂解過程碳排放的計算對企業(yè)申請貸款及政府扶持資金等有著重要的作用。關(guān)鍵詞：廢輪胎熱裂解碳排放計算方法碳交易引言近年來，全球變暖引發(fā)的全球性氣候變化導(dǎo)致了大量的自

2、然災(zāi)害，世界各國都開始重視環(huán)保問題。造成全球變暖的主要原因是溫室氣體的大量產(chǎn)生，而溫室氣體的主要組成部分就是二氧化碳（CO2），二氧化碳排放與現(xiàn)代工業(yè)化大發(fā)展過程中大量使用各種化石能源（煤炭、石油、天然氣）息息相關(guān)。減少化石能源的消耗，增加對可循環(huán)再生資源尤其是固體廢棄物的有效利用對二氧化碳的減排尤為重要。我國的汽車工業(yè)近幾年來得到了高速發(fā)展，按照當(dāng)今中國發(fā)展的水平，廢舊輪胎產(chǎn)生量會在目前的1018萬噸基礎(chǔ)上大幅增長，預(yù)計到2020年廢舊輪胎產(chǎn)生量將達(dá)到2000萬噸。目前我國對廢舊輪胎處理方式主要是破碎利用、再生膠、輪胎翻新和土法煉油。廢舊輪胎處理主要是以生產(chǎn)再生膠和膠粉為主，但其產(chǎn)生的廢舊橡

3、膠制品仍然無法實現(xiàn)輪胎的再生循環(huán)利用。熱裂解是廢舊輪胎循環(huán)利用的最終環(huán)節(jié)，是將廢舊輪胎吃干榨盡的重要手段。在節(jié)能工作中，經(jīng)常需要統(tǒng)計分析二氧化碳減排量的問題。廢輪胎熱裂解在減少碳排放方面起到了重要作用，熱裂解企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碳排放計算方法是否科學(xué)將直接影響企業(yè)融資和政府項目扶持補(bǔ)助。1 計算原理廢輪胎熱裂解過程因為涉及到化學(xué)變化過程，且裂解的最終產(chǎn)物為輪胎油，因此在項目執(zhí)行過程中多參照石化行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。中國化工生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）中，化工生產(chǎn)企業(yè)的全部排放包括化石燃料燃燒的二氧化碳排放、工業(yè)生產(chǎn)過程排放、二氧化碳回收利用量、凈購入的電力和熱力消費(fèi)引起的二氧化碳排放。

4、因為不涉及二氧化碳的回收利用，對應(yīng)到廢輪胎熱裂解企業(yè)，二氧化碳排放總量包括了燃燒不凝氣/天然氣/石油液化氣的二氧化碳排放、工業(yè)生產(chǎn)過程排放、使用的電力和熱力消耗引起的排放，如下圖表1 所示。具體核算工作流程主要包括：（1）確定計算邊界，此次研究的內(nèi)容是廢舊輪胎熱裂解的碳排放計算方法，因此只考慮核心工藝生產(chǎn)設(shè)備的CO2排放量。（2）確定排放源和氣體種類，廢輪胎熱裂解的熱量來源為輪胎熱裂解過程中產(chǎn)生的不可冷凝氣以及輔助加熱所消耗的電能，不可冷凝氣燃燒過程將產(chǎn)生CO2，加熱所需的用電量折算成燃油消耗排放的CO2計入總量。廢輪胎熱裂解產(chǎn)生的不凝氣不經(jīng)過排空直接脫硫后可進(jìn)入燃燒系統(tǒng)循環(huán)利用，正常生產(chǎn)條件

5、下不存在工業(yè)生產(chǎn)過程排放；（3）識別碳源流及其類別，此過程主要是為了區(qū)分燃料是燃燒使用還是原材料使用，也是為了利用碳質(zhì)量平衡法核算裂解過程CO2排放量時避免重復(fù)計算或漏算；（4）收集各個碳源流的含碳量數(shù)據(jù)，包括廢輪胎含碳量、輪胎油和炭黑的含碳量如下圖1；（5）核算凈購入的電力和凈購入的熱力導(dǎo)致的CO2排放量；（6）匯總計算裂解過程CO2排放總量。2 計算方法國外在碳排放計量時遵循三可原則（可測量、可報告、可核查），在工廠安裝CO2濃度測量裝置和煙氣流量計，通過直接方法測量碳排放量。而我國主要采用排放因子為基礎(chǔ)的計算方法。為了有效證明輪胎裂解過程是減少碳排放的過程，我們將輪胎裂解產(chǎn)出炭黑的CO2

6、排放量和原油制炭黑排放的CO2量進(jìn)行對比。碳排放在計算時包含原料反應(yīng)生成的CO2、燃料燃燒產(chǎn)生的CO2和生產(chǎn)用電折合成燃油燃燒產(chǎn)生的CO2。對比過程我們要確保以下信息基本相同，1、碳排放源的基本信息；2、采用的監(jiān)測設(shè)備和方式；3、數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計、處理、匯總和保存方式；4、質(zhì)量控制與保證措施；5、其他有關(guān)信息。二氧化碳（CO2）包含1個碳原子和2個氧原子，分子量為44（C-12、O-16）。二氧化碳在常溫常壓下是一種無色無味氣體，空氣中含有約1%二氧化碳。液態(tài)碳和固態(tài)碳是生物體（動物植物的組成物質(zhì)）和礦物燃料（天然氣，石油和煤）的主要組成部分。一噸炭在氧氣中燃燒后能產(chǎn)生大約3.67噸二氧化碳（C

7、的分子量為12，CO2的分子量為44，44/12=3.67）。我們在計算二氧化碳排放量時，有些提到的是“減排二氧化碳量”（即CO2），有些提到的是“碳排放減少量”（以碳計，即C），因此，減排CO2與減排C，其結(jié)果是相差很大的。因此要分清減排量的具體含義，它們之間是可以轉(zhuǎn)換的，即減排1噸碳相當(dāng)于減排3.67噸二氧化碳，下文介紹的均是CO2減排量。目前我國生產(chǎn)炭黑用原料油主要有兩種，分別是乙烯焦油和煤焦油，其中以煤焦油（包括蔥油和防腐油）為主。依據(jù)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)工藝水平的不同，一噸煤焦油可以提煉20%30%蔥油，提煉50%左右炭黑，即每生產(chǎn)一噸炭黑用油量2噸，用電450kW。煤焦油中含炭量約為91%

8、，2噸煤焦油折合含炭1820kg，一噸炭黑中炭總量999.9kg。計算時將煤焦油中炭總量減去炭黑中炭總量即為生產(chǎn)過程原料消耗產(chǎn)生的CO2排放量，炭排放在大氣中以二氧化碳的形式存在，根據(jù)相對分子量計算燃燒排放二氧化碳量3007kg。煤焦油制取炭黑過程耗電量450kWh，查詢“折標(biāo)系數(shù)”或者使用重油量折算140kg（重油熱值9200kcal,發(fā)電效率30%，重油含炭量91%），1重油燃油燃燒產(chǎn)生二氧化碳468kg。和相加得出采用傳統(tǒng)煤焦油制取原生炭黑排出的二氧化碳總量為3475kg。廢輪胎裂解制取炭黑需要的原料為廢輪胎，加熱介質(zhì)主要依靠裂解過程產(chǎn)生的不可冷凝氣以及電輔助加熱。每生產(chǎn)一噸炭黑需要消耗

9、輪胎量2856kg，每公斤輪胎裂解需要消耗熱量350kcal，輪胎充分裂解需要消耗熱量為999600kcal。輪胎裂解所需的熱量由裂解生成的不可冷凝氣燃燒提供，不可冷凝氣燃燒熱值10280kcal/kg，燃燒過程效率值80%，計算得到不可冷凝氣總需求量122kg，不可冷凝氣的含碳量大概在75%左右，不可冷凝氣在燃燒過程產(chǎn)生二氧化碳量334kg。輪胎熱裂解制取炭黑用電量為500kWh，折合燃油量156kg，燃油燃燒產(chǎn)生二氧化碳520kg。和相加得出廢輪胎裂解炭黑過程排出的二氧化碳總量為854kg。經(jīng)過上述計算對比，采用輪胎裂解方法比傳統(tǒng)原生方法生產(chǎn)每噸炭黑減少二氧化碳排放量2621kg。以工信部

10、規(guī)定的廢舊輪胎綜合利用項目指導(dǎo)意見中對廢輪胎裂解項目產(chǎn)能的要求，新建生產(chǎn)線產(chǎn)能最低為2萬噸。因此采用輪胎熱裂解工藝制備炭黑每年可生成炭黑約7000噸，減少二氧化碳排放量1.83萬噸。3 碳交易廢舊輪胎熱裂解過程是一個資源循環(huán)再生利用的過程，項目的有效實施減少了二氧化碳排放量，為我國建設(shè)和諧社會、應(yīng)對氣候危機(jī)、實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)大的支撐，為遏制全球變暖趨勢做出了積極的貢獻(xiàn)。目前全球范圍內(nèi)共有20多個碳排放交易平臺，交易標(biāo)的主要有兩種，一是二氧化碳排放配額，以及由此衍生出來的類似期權(quán)與期貨的金融衍生品，二是相對復(fù)雜的減排項目。按照碳交易市場的發(fā)展現(xiàn)狀來看，有望超過石油市場，成為世界第一大市

11、場。我國也在進(jìn)行碳排放交易的試點(diǎn)工作，近些年來借助市場化的手段確定北京、天津、上海，重慶、湖北，廣東和深圳市7省市開展碳排放交易試點(diǎn)，開展低碳城市建設(shè)。中國即將于2017年全面啟動全國碳排放交易市場，首期納入的企業(yè)涉及11個行業(yè)7000多家大型企業(yè)。2無論是國內(nèi)的碳排放交易市場還是國際間的氣候變化談判，都離不開碳計量。目前計量在我國低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性作用遠(yuǎn)沒有體現(xiàn)出來，碳計量還有廣闊的發(fā)展空間。實施碳排放交易的基礎(chǔ)是要對參與交易的企業(yè)能準(zhǔn)確計量排放量。中國電力、熱力、石油化工、煉焦、冶煉等行業(yè)排在碳排放量的前列。短期內(nèi)做到對行業(yè)內(nèi)所有企業(yè)的計量CO2排放量是不可能的。企業(yè)根據(jù)申報排

12、放量進(jìn)行自檢，同時環(huán)保部門對企業(yè)實行監(jiān)督性檢測。盡管理論上可行，但實際操作中也存在一些問題：（1）缺乏法定的數(shù)據(jù)計算方法；（2）實時檢測設(shè)備成本太高；（3）數(shù)據(jù)覆蓋面小。行業(yè)有了統(tǒng)一的排放量計算方法并得到環(huán)保部等的支持有利于企業(yè)在碳排放交易中有理有據(jù)，合法獲利。除了準(zhǔn)確計算碳排放量外，目前我國在碳排放交易中還存在著一些不足，1、碳排放交易起步較晚，基礎(chǔ)薄弱，制度標(biāo)準(zhǔn)欠缺；2、地方規(guī)定參差不齊，交易過程缺乏法律保障；3、交易量少，流動性差。4 結(jié)論沒有計量就沒有交易，低碳經(jīng)濟(jì)的特征是減少碳排放，構(gòu)筑低能耗低污染的經(jīng)濟(jì)發(fā)展體系。碳排放交易是通過增加成本一直無節(jié)制的CO2排放，遏制全球變暖的趨勢，維持社會的可持續(xù)發(fā)展。但是目前無論歐美發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家都沒有在碳計量方法上達(dá)成一致意見。中國單位生產(chǎn)產(chǎn)值的能耗比世界平均水平高很多，降低能耗需要建立規(guī)范的評價體系、計量方法和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。尤其是節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的新技術(shù)更需要科學(xué)有效的CO2排放量計算方法做依托，支撐行業(yè)未來的發(fā)展。廢輪胎作為城市化進(jìn)程的產(chǎn)物，不加利