PDF《第2章：采掘工业排放》

第2章:采掘工业排放 第2章采掘工业排放 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》 2.

1 第3卷:工业过程与产品使用 作者 Lisa Hanle(美国) Pedro Maldonado(智利)、Eiichi Onuma(日本)、Milos Tichy(捷克共和国)、和Hendrik G. van Oss (美国) 参加作者 Victor O. Aume(美国)、George H. Edwards(美国)和M. Michael Miller(美国) 2.2 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》 第2章:采掘工业排放 目录

2 采掘工业排放.2.6 2.1 导言.2.6 2.2 水泥生产.2.7 2.2.1 方法学问题.2.7 2.2.1.1 方法选择 2.7 2.2.1.2 选择排放因子 2.11 2.2.1.3 选择活动数据 2.13 2.2.1.4 完整性 2.15 2.2.1.5 建立一致的时间序列 2.15 2.2.2 不确定性评估.2.16 2.2.2.1 排放因子不确定性 2.16 2.2.2.2 活动数据不确定性 2.16 2.2.3 质量保证/质量控制(QA/QC)、报告和归档.2.18 2.2.3.1 质量保证/质量控制(QA/QC)2.18 2.2.3.2 报告和归档 2.18 2.3 石灰生产.2.19 2.3.1 方法学问题.2.19 2.3.1.1 方法选择 2.19 2.3.1.2 选择排放因子 2.21 2.3.1.3 选择活动数据 2.23 2.3.1.4 完整性 2.24 2.3.1.5 建立一致的时间序列 2.24 2.3.2 不确定性评估.2.24 2.3.2.1 排放因子不确定性 2.25 2.3.2.2 活动数据不确定性 2.25 2.3.3 质量保证/质量控制(QA/QC)、报告和归档.2.25 2.3.3.1 质量保证/质量控制(QA/QC)2.25 2.3.3.2 报告和归档 2.26 2.4 玻璃生产.2.26 2.4.1 方法学问题.2.26 2.4.1.1 方法选择 2.27 2.4.1.2 选择排放因子 2.29 2.4.1.3 选择活动数据 2.29 2.4.1.4 完整性 2.30 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》 2.3 第3卷:工业过程与产品使用 2.4.1.5 建立一致的时间序列 2.30 2.4.2 不确定性评估.2.30 2.4.2.1 排放因子不确定性 2.30 2.4.2.2 活动数据不确定性 2.30 2.4.3 质量保证/质量控制(QA/QC)、报告和归档.2.31 2.4.3.1 质量保证/质量控制(QA/QC)2.31 2.4.3.2 报告和归档 2.31 2.5 其它碳酸盐过程使用.2.31 2.5.1 方法学问题.2.31 2.5.1.1 方法选择 2.32 2.5.1.2 选择排放因子 2.34 2.5.1.3 选择活动数据 2.35 2.5.1.4 完整性 2.35 2.5.1.5 建立一致的时间序列 2.37 2.5.2 不确定性评估.2.38 2.5.2.1 排放因子不确定性 2.38 2.5.2.2 活动数据不确定性 2.38 2.5.3 质量保证/质量控制(QA/QC)、报告和归档.2.38 2.5.3.1 质量保证/质量控制(QA/QC)2.38 2.5.3.2 报告和归档 2.38 参考文献 2.40 公式 公式 2.1 方法 1:基于水泥生产的排放.2.8 公式 2.2 方法 2:基于熟料生产数据的排放.2.10 公式 2.3 方法 3:基于炉窑中碳酸盐原材料给料的排放 2.11 公式 2.4 熟料的排放因子.2.12 公式 2.5 未回收到炉窑中 CKD 的修正因子.2.13 公式 2.6 方法 2:基于分类型的国家石灰生产数据的排放 2.20 公式 2.7 方法 3:基于碳酸盐给料的排放.2.21 公式 2.8 石灰生产的方法

1 缺省排放因子 2.22 公式 2.9 石灰生产的方法

2 排放因子.2.22 公式 2.10 方法 1:基于玻璃生产的排放.2.27 公式 2.11 方法 2:基于玻璃生产过程的排放.2.27 公式 2.12 方法 3:基于碳酸盐给料的排放.2.28 2.4 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》 第2章:采掘工业排放 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》 2.5 公式 2.13 玻璃生产的方法

1 缺省排放因子 2.29 公式 2.14 方法 1:基于消耗的碳酸盐质量的排放 2.32 公式 2.15 方法 2:其它碳酸盐过程使用的方法.2.33 公式 2.16 方法 3:其它碳酸盐过程使用的碳酸盐给料方法 2.33 图图2.1 估算水泥生产中 CO2 排放的决策树 2.9 图2.2 估算石灰生产中CO2 排放的决策树.2.20 图2.3 估算玻璃生产中CO2 排放的决策树.2.28 图2.4 估算碳酸盐其它过程使用中CO2 排放估算的决策树.2.34 表表2.1 分子式、分子量和常见碳酸盐物种的二氧化碳含量*2.7 表2.2 掺配水泥'

配方'

和综合产品混合的熟料含量(根据美国标准ASTM C-150 和C-595;

美 于描述其它国家的情况)2.14 国数据可用 表2.3 水泥生产的缺省不确定性值.2.17 表2.4 计算石灰生产的排放因子的基本参数.2.22 表2.5 估算石灰生产中CO2 排放的缺省不确定性 2.25 表2.6 不同玻璃类型的缺省排放因子和碎玻璃比率 2.29 表2.7 碳酸盐的排放和非排放使用.2.36 表2.7(续)碳酸盐的排放和非排放使用.2.37 第3卷:工业过程与产品使用 2.6 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》

2 采掘工业排放 2.1 导言 本章概述了与过程有关的二氧化碳(CO2)排放的估算方法,这些排放产生于生产中使用碳酸盐原 材料和各种采掘工业产品.从碳酸盐中释放 CO2 有两大途径:煅烧和酸引起的 CO2 释放造成 CO2 释放 的主要过程是碳酸化合物的煅烧,在煅烧期间通过加热形成金属氧化物.对于方解石矿石或碳酸钙,此 处显示的典型煅烧反应为: CaCO3 + 加热 ? CaO + CO2 酸引起的 CO2 释放示例公式为: CaCO3 + H2SO4 ? CaSO4 + H2O + CO2 这种情况出现在各种工业中,但通常是因为在升级非碳酸材料的酸化过程中存在少量碳酸盐杂质. 例如,在用硫酸处理磷酸盐矿石产生磷酸时,要酸化的磷酸盐浓度可能包含少量比例的碳酸盐矿石.总之,这些碳酸盐杂质酸化释放的 CO2 量比较少. 因此本章的重点是煅烧碳酸盐材料造成的排放.尽管释放煅烧相关排放的主要过程类似于采掘工业 中的源类别,但是因为它们对全球排放的贡献相对重要,所以强调这三个源类别.这些源类别是水泥生 产、石灰生产和玻璃生产.除了这些源类别外,本章考虑了其它各种采掘工业中消耗碳酸盐产生的排 放,包括水泥、纯碱使用和非冶金镁生产的碳酸消耗. 石灰石和其它碳酸盐材料还消耗在各种其它工业,本章未予尽述.示例包括碳酸盐在金属熔炼和提 炼(例如钢铁生产和诸如铜等基本金属)中用作熔剂1 和调渣2 剂,还包括用作化学工业(例如肥料)中 的给料.本章概述了估算碳酸盐使用排放的方法,这些方法也适用于其它工业.优良作法是将使用石灰 石、白云石和其它碳酸盐的排放分配到产生排放的工业源类别(例如钢铁生产). 如整个第

3 卷对工业过程和产品使用(IPPU)所述,以下概述的排放估算方法仅考虑过程相关的排 放,不考虑能源相关的排放.清单编制者应确保能源部门考虑了这些工业中能源相关的排放,而且要确 保能源部门和 IPPU 部门之间没有重复计算排放.例如,水泥制造中消耗燃料时产生的 CO2 排放计算应 考虑化石燃料和废弃物燃料(轮胎、废油、油漆等)的燃烧.但是这些燃烧相关的排放应纳入能源相关 的排放,不应纳入 IPPU,IPPU 应仅包括煅烧中产生的排放. 尽管甲烷(CH4)和氧化氮(N2O)的排放源可能是某些采掘工业源类别,在当前的科学知识基础 上,这些排放假定为可以忽略不计,因此本章没有详细阐述.CO2 排放可能产生于本章未说明的其它采 掘相关活动,若知道并可以估算这些活动,则应将这些活动纳入清单. 本章中的源类别有着方法层的共同方式.方法

1 和2基于消耗的原材料或制造的产品数量估算,同 时采用表示每单位质量 CO2 排放量的排放因子.方法

3 说明了根据特定地点的原材料化学物质直接计 算.如果使用特定地点的原材料数据,至关重要的是要考虑原材料和燃料中碳酸盐的所有来源(不仅仅 是石灰石).所有碳酸盐燃烧工业的基本排放计算都很类似.这些计算均基于常见的分子量和 CO2 比率,为了方便使用,这些在下表 2.1 中列出.

1 熔剂是用于降低矿物热处理(如熔化金属)的热度或其他能量要求的原材料,如石灰石、白云石、石灰和硅砂. 熔剂还可能发挥调渣剂的双重作用.

2 矿渣是在在金属矿石熔炼或后续炉(例如钢)中通过添加调渣剂(通常由石灰、石灰石和/或白云石) 有意形成 的残余硅酸盐熔化物.矿渣包含大多数非挥发性杂质,这些杂质可能是从矿石中剥离的,也可能是产生于在熔炼 过程中添加的任何熔剂产生的成分. 第2章:采掘工业排放 表2.1 分子式、分子量和常见碳酸盐物种的二氧化碳含量* 碳酸盐 矿石名称 分子量 排放因子(吨CO2/吨碳酸盐) ** CaCO3 方解石*** 或文石 100.0869 0.43971 MgCO3 菱镁石 84.3139 0.52197 CaMg(CO3)2 白云石*** 184.4008 0.47732 FeCO3 菱铁矿 115.8539 0.37987 Ca(Fe,Mg,Mn) (CO3)2 铁白云石**** 185.0225?215.616

0 0.40822?0.47572 MnCO3 菱锰矿 114.9470 0.38286 Na2CO3 碳酸钠或纯碱 106.0685 0.41492 来源:CRC 化学物理手册(2004) * 使用这些数据的最终结果(即,排放估算)应四舍五入为不超过两位有效数字. ** 排放的 CO2 比例假定为 100% 煅烧,例如

1 吨方解石如果完全煅烧,会产生 0.43971 吨的 CO2. *** 方解石是石灰石中主要的矿物.像高镁或含镁石灰石这些术语指得是在一般的 CaCO3 分子式中用少量 Mg 来代替 Ca,常 见于石灰石. **** 铁白云石所示的分子量范围假定 Fe、Mg 和Mn 的含量至少为 1.0%. 2.2 水泥生产 2.2.1 4.1.1 方法学问题 在水泥生产中,CO2 是在生产熟料的过程中产生的,熟料是的一种球状中间产品,然后磨细与少量 硫酸钙 [石膏(CaSO4・2H2O)或硬石膏(CaSO4)]加入到水凝水泥(通常是波兰特水泥).生产熟料 时,主要成分为碳酸钙(CaCO3)的石灰石被加热或煅烧成石灰(CaO),同时放出 CO2 作为其副产 品.然后 CaO 与原材料中的二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化铁(Fe2O3)进行反应产生熟料 (主要是水硬硅酸钙).非CaCO3 的碳酸盐的原材料比例通常很小.其它碳酸盐(如果有)主要以杂质 的形式存在于初级石灰石原材料之中.在熟料制造过程中最好有少量 MgO(通常为 1-2%)用作熔剂, 但是如果含量超过就会对水泥造成问题(van Oss 和Padovani,2002).水泥可以完全由进口熟料制成 (磨成),这种情况下水泥生产设施可以考虑为具有零过程相关 CO2 排放.如2.2.1.2 节所述,在制造 熟料期间可能会生成水泥窑尘(CKD).排放估算应考虑与 CKD 有关的排放. 没有与建筑水泥生产有关的其它排放.若通过将石灰加到波兰特水泥(或其熟料)生产建筑水泥, 在石灰生产项下还应考虑与石灰有关的排放.将重质碳酸钙添加到波兰特水泥或其熟料生产建筑水泥 时,不会导致其它排放. 2.2.1.1 方法选择 图2.1 中的决策树说明了优良作法是根据国情选择最合适的方法.在方法

1 中,排放基于从水泥生 产数据推断出的熟料生产估算,并按熟料的进出口量进行修正.直接来自水泥产量的排放估算(即,在 未首先估算熟料产量的情况下,直接将排放因子应用于水泥产量)不会被视为优良作法,因为这种作法 未考虑熟料进出口量. 在方法

2 中,排放估算直接依据熟料生产数据(而不是从水泥产量推断出熟料产量)和国家或缺省 排放因子.方法

3 的计算,根据所有原材料和燃料来源中所有碳酸盐给料的权重和成分、碳酸盐的排放 因子和实现煅烧的比例.方法

3 取决于特定工厂的数据.如果清单编制者将企业级数据视为不可靠或高 度不确定,则优良作法是采用方法 2. 方法

2 和方法

3 还应包括 CKD 的修正.方法

2 包括未回收到炉窑中与 CKD 有关排放修正.方法

3 还应考虑 CKD.与方法

2 不同,当使用方法

3 时,因未煅烧的 CKD 且未回收到炉窑中而造成的排放将 从总排放估算中减去. 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》 2.7 第3卷:工业过程与产品使用 2.8 《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》 如果工厂中安装和采用了 CO2 捕获技术,优良作法是在高层方法排放计算中扣除捕获的 CO2.缺省 假设是没有出现 CO2 捕获和储存(CCS).任何计算 CO2 捕获的方法均应考虑,在过程中捕获的 CO2 排放可能与燃烧和过程有关.如果燃烧和过程排放要单独报告(例如水泥生产),则清单编制者应确保 CO2 的相同数量没有被计算两次.在这些情况下,捕获的 CO2 总量应................