陶瓷磚(板)碳排放量核算方法及需要關(guān)注的幾個問題*

張 武 陳世清 魏建勛 張 鈺

(1 北京國建聯(lián)信認證中心 北京 100831)(2 廣東東鵬控股股份有限公司 廣東 佛山 528031) (3 建筑材料工業(yè)技術(shù)情報研究所 北京 100024)

氣候變化是當今人類社會面臨的嚴峻挑戰(zhàn)，給全球經(jīng)濟、社會和可持續(xù)發(fā)展帶來了重大影響。自上世紀80年代，全球氣候變暖日益受到國際社會的廣泛關(guān)注，發(fā)展以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟已成為各國政府共同推進的經(jīng)濟發(fā)展模式。目前，中國正在大力推進生態(tài)文明建設，推動綠色低碳、氣候適應型和可持續(xù)發(fā)展，加快制度創(chuàng)新，強化政策行動。如2015年9月25日的《中美元首氣候變化聯(lián)合聲明》中提到：中國到2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降60%～65%，這充分顯示出國家對于減排的信心與決心。

為實現(xiàn)國家節(jié)能減排的總體部署，推動建材行業(yè)積極自主減排，促進建筑陶瓷行業(yè)的低碳發(fā)展，低碳認證技術(shù)委員會于2016年12月30發(fā)布并實施NPVC-LC-TS0005-2016《陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品評價方法及要求》。該技術(shù)文件可作為低碳產(chǎn)品認證的主要依據(jù)，為陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)計算單位產(chǎn)品碳排放量提供指導。

1 陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)碳排放來源

根據(jù)NPVC-LC-TS0005-2016《陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品評價方法及要求》，陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)(產(chǎn)品適用標準包括：國家標準GB/T 4100-2015《陶瓷磚》、國家標準GB/T 23266-2009《陶瓷板》和行業(yè)標準JC/T 2195-2013《薄型陶瓷磚》等)碳排放的來源主要是：化石燃料燃燒排放的CO2、陶瓷燒成工序中碳酸鹽分解產(chǎn)生的CO2和凈購入的電力消耗產(chǎn)生的CO2。其對應的核算方法如下：

1.1 化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2排放

燃料燃燒排放是指陶瓷磚(板)生產(chǎn)中燃燒的化石燃料，如煤、柴油、重油、水煤氣、天然氣、液化石油氣等產(chǎn)生的CO2排放。另外，還包括核算邊界內(nèi)用于生產(chǎn)的機動車輛消耗汽油、柴油等車用化石燃料產(chǎn)生的CO2排放。

目前陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)所用到的化石燃料主要有：煙煤、粉煤、柴油、天然氣、頁巖氣等。燃燒化石燃料的設備主要有：煤氣發(fā)生爐、蒸汽鍋爐(不常見)、原料干燥器、噴霧干燥塔(制粉)、坯體干噪器/爐、燒結(jié)窯爐、挖掘機(柴油)、叉車(柴油燃燒排放，部分企業(yè)采用電動叉車則無直接排放)等。尤為重要的是，當陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)使用煤制水煤氣作為燃料時，水煤氣制備過程會產(chǎn)生一定數(shù)量的副產(chǎn)品，如煤焦油和爐渣等。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)使用水煤氣作為燃料時，其制氣過程中煤焦油的產(chǎn)生率一般為干煤質(zhì)量的3%～4.5%(與原煤的性質(zhì)、煤氣發(fā)焦爐的結(jié)構(gòu)和狀況以及原煤中的揮發(fā)分含量有關(guān))；爐渣的產(chǎn)生率為干煤質(zhì)量的8%～11%(與煙煤的性質(zhì)、煤氣發(fā)焦爐的結(jié)構(gòu)和狀況以及原料煤中的灰分含量有關(guān))。由于這些副產(chǎn)品通常由陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)外銷給其它企業(yè)，因而在計算化石燃料燃燒CO2排放時一定要扣除這兩部分所含的CO2排放。

根據(jù)NPVC-LC-TS0005-2016《陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品評價方法及要求》，結(jié)合陶瓷磚(板)的實際情況，化石燃料燃燒CO2排放的計算公式可簡化為以下幾種情況：

1.1.1 燒成采用煤制氣的水煤氣作為燃料、制粉采用水煤漿作為燃料

E燃燒=AD煙煤×EF煙煤+AD柴油×EF柴油-AD煤焦油×EF煤焦油-AD爐渣×EF爐渣

(1)

煤焦油及爐渣均為生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品，企業(yè)外售。

式中：E燃燒——化石燃料燃燒活動產(chǎn)生的CO2排放量，tCO2；

AD煙煤，AD柴油，AD煤焦油，AD爐渣——統(tǒng)計期內(nèi)煙煤，柴油，煤焦油，爐渣的活動水平數(shù)據(jù)，GJ；

EF煙煤，EF柴油，EF煤焦油，EF爐渣——統(tǒng)計期內(nèi)煙煤/柴油/煤焦油/爐渣的CO2排放因子，tCO2/GJ；

活動水平數(shù)據(jù)AD煙煤、AD柴油、AD煤焦油、AD爐渣，排放因子EF煙煤、EF柴油、EF煤焦油、EF爐渣可按下列公式計算：

AD煙煤=FC煙煤×NCV煙煤

(2)

AD柴油=FC柴油×NCV柴油

(3)

AD煤焦油=FC煤焦油×NCV煤焦油

(4)

AD爐渣=FC爐渣×NCV爐渣

(5)

EF煙煤=CC煙煤×α煙煤×ρ1

(6)

EF柴油=CC柴油×α柴油×ρ1

(7)

EF煤焦油=CC煤焦油×α煤焦油×ρ1

(8)

EF爐渣=CC爐渣×α爐渣×ρ1

(9)

式中：FC煙煤，F(xiàn)C柴油——統(tǒng)計期內(nèi)凈消耗煙煤，柴油的質(zhì)量，t；

FC煤焦油，F(xiàn)C爐渣——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)外售煤焦油，爐渣的質(zhì)量，t；

NCV煙煤，NCV柴油，NCV煤焦油，NCV爐渣——統(tǒng)計期內(nèi)煙煤，柴油，煤焦油，爐渣的低位發(fā)熱值，GJ/t；

CC煙煤，CC柴油，CC煤焦油，CC爐渣——統(tǒng)計期內(nèi)煙煤，柴油，煤焦油，爐渣單位熱值含碳量，tC/GJ;

α煙煤，α柴油，α煤焦油，α爐渣——統(tǒng)計期內(nèi)煙煤，柴油，煤焦油，爐渣碳氧化率，wt%;

ρ1——CO2與C的分子量之比，44/12。

根據(jù)所收集的相關(guān)數(shù)據(jù)及對應公式可計算出陶瓷磚(板)化石燃料燃燒時所產(chǎn)生的CO2排放量。

1.1.2 以天然氣作為燒成及制粉用燃料

E燃燒=AD天然氣×EF天然氣+AD柴油×EF柴油

(10)

式中：E燃燒——化石燃料燃燒活動產(chǎn)生的CO2排放，tCO2；

AD天然氣(FC天然氣×NCV天然氣)——統(tǒng)計期內(nèi)天然氣的活動水平數(shù)據(jù)，GJ；

FC天然氣——統(tǒng)計期內(nèi)凈消耗天然氣的質(zhì)量，Nm3；

NCV天然氣——統(tǒng)計期內(nèi)天然氣的低位發(fā)熱值，GJ/Nm3;

EF天然氣——統(tǒng)計期內(nèi)天然氣的CO2排放因子，tCO2/GJ；

式中其它字母的含意同上。

根據(jù)所收集的相關(guān)數(shù)據(jù)及對應公式可計算出陶瓷磚(板)化石燃料燃燒時所產(chǎn)生的CO2排放量。

1.1.3 以天然氣作為燒成用燃料、水煤漿作為制粉用燃料

E燃燒=AD天然氣×EF天然氣+AD煙煤×EF煙煤+AD柴油×EF柴油

(11)

式中相關(guān)字母的含意同上。

根據(jù)所收集的相關(guān)數(shù)據(jù)及對應公式可計算出陶瓷磚(板)化石燃料燃燒時所產(chǎn)生的CO2排放量。

1.2 過程排放

過程排放主要指陶瓷原料中含有的方解石、菱鎂礦、石灰石、白云石和輕質(zhì)碳酸鹽等中的碳酸鹽，如碳酸鈣(CaCO3)和碳酸鎂(MgCO3)等，在陶瓷燒成過程中高溫下發(fā)生分解釋放出CO2。過程排放產(chǎn)生的CO2量可按下式計算：

E過程=F石灰石×η石灰石×(C石灰石CaCO3×ρ2+C石灰石MgCO3×ρ3)+F白云石×η白云石×(C白云石CaCO3×ρ2+C白云石MgCO3×ρ3)+F方解石×η方解石×(C方解石CaCO3×ρ2+C方解石MgCO3×ρ3)+F輕質(zhì)碳酸鈣×η輕質(zhì)碳酸鈣×(C輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3×ρ2+C輕質(zhì)碳酸鈣MgCO3×ρ3)+F其它碳酸鹽類原料×η其它碳酸鹽類原料×(C其它碳酸鹽類原料CaCO3×ρ2+C其它碳酸鹽類原料MgCO3×ρ3)

(12)

式中：E過程——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)過程CO2排放量，tCO2;

F石灰石，F(xiàn)白云石，F(xiàn)方解石，F(xiàn)輕質(zhì)碳酸鈣，F(xiàn)其它碳酸鹽類原料——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)相應原料的消耗量，t；

η石灰石，η白云石，η方解石，η輕質(zhì)碳酸鈣，η其它碳酸鹽類原料——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)相應原料的利用率，wt%；

C石灰石CaCO3，C白云石CaCO3，C方解石CaCO3，C輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3，C其它碳酸鹽類原料CaCO3——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)相應原料中CaCO3的質(zhì)量分數(shù)，wt%；

C石灰石MgCO3，C白云石MgCO3，C方解石MgCO3，C輕質(zhì)碳酸鈣MgCO3，C其它碳酸鹽類原料MgCO3——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)相應原料中MgCO3的質(zhì)量分數(shù)，%wt；

ρ2——CO2與CaCO3之間分子量換算系數(shù)，44/100;

ρ3——CO2與MgCO3之間分子量換算系數(shù)，44/84。

根據(jù)上述的計算公式，如果生產(chǎn)企業(yè)能夠準確地測算碳酸鹽類礦物的消耗量，則核算過程排放產(chǎn)生的CO2量將非常精準。但根據(jù)筆者近幾年碳排放的核查經(jīng)驗，由于陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)所用的原料種類較多，且企業(yè)很難準確地區(qū)分所用的原料是屬于碳酸鹽類礦物還是硅酸鹽類礦物，因此絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)在計算生產(chǎn)過程排放的CO2時概念不清晰、數(shù)據(jù)計算不準確。為遵循碳排放量核算的保守性原則，同時便于生產(chǎn)企業(yè)計算過程排放產(chǎn)生的CO2量，建議不能準確測算碳酸鹽類礦物消耗量的生產(chǎn)企業(yè)可按各認證單元陶瓷磚(板)中粉料中的CaO和MgO的含量進行CO2的測算。

1.3 凈購入電力產(chǎn)生的CO2排放

凈購入電力產(chǎn)生的CO2排放，主要指陶瓷生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)用電設備消耗凈購入電力所含的CO2排放。主要耗電工藝、工段包括：原料堆場與配送、原料破碎、球磨、攪拌、篩分、坯體成形、施釉、坯體干燥、冷卻、產(chǎn)品輸送等。該部分排放實際發(fā)生在生產(chǎn)電力企業(yè)控制的設施上。國家主管部門發(fā)布的CO2排放因子介于0.81～0.91 kgCO2/kW·h之間，這已考慮到電廠發(fā)電效率和輸變電設備及線路消耗。陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)作為不帶礦山的終端用戶可采用0.86 kgCO2/kW·h這一排放因子進行計算。這一排放因子也是NPVC-LC-TS0005-2016《陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品評價方法及要求》所選定的數(shù)值。

根據(jù)NPVC-LC-TS0005-2016《陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品評價方法及要求》的規(guī)定，凈購入電力產(chǎn)生的CO2排放量可按下式計算：

E電力=EA電力×EF電網(wǎng)=EA電力×0.86

(13)

式中：EA電力——統(tǒng)計期內(nèi)企業(yè)凈外購生產(chǎn)用電量，MW·h；

EF電網(wǎng)——電網(wǎng)CO2排放因子，tCO2/MW·h。根據(jù)認證技術(shù)規(guī)范，取0.86。

根據(jù)“NPVC-LC-TS0005-2016《陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品評價方法及要求》附錄A 陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品碳排放計算方法”中A1 計算范圍(陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品CO2的計算范圍僅包括從原材料進廠到產(chǎn)品出廠整個制造過程的直接排放與間接排放)的要求，企業(yè)在統(tǒng)計電力消耗時僅需統(tǒng)計生產(chǎn)系統(tǒng)的用電消耗，可不包括附屬生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)管理部門的電力消耗，如公司辦公大樓、職工宿舍、食堂、熔塊的制備、色料的制備等。

在此特別提示，各生產(chǎn)企業(yè)在統(tǒng)計電力消耗時應特別關(guān)注線路損失(在電力網(wǎng)傳輸分配過程中產(chǎn)生的有功功率損失和電能損失統(tǒng)稱為線路損失。線損的種類可分為統(tǒng)計線損、理論線損、管理線損、經(jīng)濟線損和定額線損等5類)。建議各生產(chǎn)企業(yè)在統(tǒng)計電力消耗時以公司安裝的總電表上的讀數(shù)為準。若此電表的電量包含了附屬生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)管理部門的電力消耗，則應在計算電力消耗時給以扣除。

2 陶瓷磚(板)生產(chǎn)過程中CO2總排放量

陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)CO2排放總量按下式計算：

E=E燃燒+E過程+E電力

(14)

式中：E——企業(yè)CO2排放總量，tCO2

根據(jù)我們對相關(guān)陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)的核算結(jié)果進行分析可知，當生產(chǎn)企業(yè)采用煤制水煤氣作為燃料時，燃料燃燒排放的CO2量(E燃燒)占排放總量的75%左右、凈購入電力排放的CO2量(E電力)占排放總量的25%左右、剩余的是過程排放的CO2量(E過程)，不到排放總量的1%；當生產(chǎn)企業(yè)采用天然氣作為燃料時，燃料燃燒排放的CO2量(E燃燒)占排放總量的55%左右、凈購入電力排放的CO2量(E電力)占排放總量的44%左右、剩余的是過程排放的CO2量(E過程)，其數(shù)量也不到排放總量的1%。因此有專家建議，在核算陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)的CO2排放總量時可以不考慮過程排放。

3 單位產(chǎn)品CO2排放量

陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)單位產(chǎn)品的CO2排放量可按下式計算：

E單位=(E燃燒+E過程+E電力)/Q

(15)

式中：E單位——生產(chǎn)1 m2陶瓷磚(板)產(chǎn)生的CO2排放量，tCO2/m2;

Q——統(tǒng)計期內(nèi)陶瓷磚(板)合格品的總產(chǎn)量，m2。

4 需要關(guān)注的幾個問題

1)為準確核算燃料燃燒及凈購入電力產(chǎn)生的CO2排放量，各生產(chǎn)企業(yè)均應準確計量統(tǒng)計期內(nèi)所消耗的各種化石燃料的數(shù)量和電力資源。這項工作對于進行碳排放量核算來說十分重要。

2)針對燃燒水煤氣的陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)，由于煤制氣過程中的另外一種副產(chǎn)品(爐渣)通常含有600 kcal/kg左右的熱值(由于煤氣發(fā)生爐的型號及操作手法不同，因而不同的生產(chǎn)企業(yè)差別較大)，且爐渣的產(chǎn)生率為干煤質(zhì)量的8%～11%(與煙煤的性質(zhì)、煤氣發(fā)焦爐的結(jié)構(gòu)和狀況以及原料煤中的灰分含量有關(guān))，因而在計算化石燃料燃燒排放時建議扣除爐渣所含的CO2排放。

3)在統(tǒng)計電力消耗時，建議各生產(chǎn)企業(yè)以公司安裝的進廠總電表及生產(chǎn)線電表作為活動水平數(shù)據(jù)的依據(jù)。若進廠總電表的電量包含附屬生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)管理部門的電力消耗，則在計算電力消耗時應預以扣除。

4)針對過程排放，如果生產(chǎn)企業(yè)能夠準確地測算碳酸鹽類礦物的消耗量，則過程排放產(chǎn)生的CO2數(shù)量可準確計算。若不能準確計算時，則建議按粉料中的CaO和MgO的含量來推算過程排放的CO2數(shù)量。這一核算方式也符合碳排放量核算的保守性原則。

5)數(shù)據(jù)統(tǒng)計期應在產(chǎn)品正常和穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，基于可計量、可追溯的統(tǒng)計期進行統(tǒng)計。一般情況下應以財務年為統(tǒng)計期。

6)在進行碳排放核算時，應按NPVC-LC-TS0005-2016《陶瓷磚(板)低碳產(chǎn)品評價方法及要求》規(guī)定，對吸水率E≤0.5%的陶瓷磚(板)、吸水率0.5%10%的陶瓷磚(板)分別進行統(tǒng)計和核算。

7)為早日實現(xiàn)綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展,建議有條件的陶瓷磚(板)生產(chǎn)企業(yè)盡早使用清潔能源如天然氣作為能源。從近幾年的核算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，采用天然氣作為能源的生產(chǎn)企業(yè)，其單位產(chǎn)品CO2的排放量只是傳統(tǒng)企業(yè)的75%～80%。這一結(jié)果也和煤氣站的水煤氣轉(zhuǎn)化率(75%左右)較吻合。