平板玻璃行業(yè)如何從低碳走向碳中和

劉志海

1 我國實現(xiàn)碳中和的決心空前

2020年9月22日，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話強調(diào)，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

2020年9月30日， 國家主席習(xí)近平在聯(lián)合國生物多樣性峰會上通過視頻發(fā)表重要講話，再次強調(diào)了“中國將秉持人類命運共同體理念，繼續(xù)做出艱苦卓絕努力，提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和，為實現(xiàn)應(yīng)對氣候變化《巴黎協(xié)定》確定的目標(biāo)做出更大努力和貢獻?！?/p>

2020年11月3日，《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標(biāo)的建議》中提出：“降低碳排放強度，支持有條件的地方率先達到碳排放峰值，制定二〇三〇年前碳排放達峰行動方案?！?/p>

2020年12月12日，國家主席習(xí)近平在氣候雄心峰會上通過視頻發(fā)表題為《繼往開來，開啟全球應(yīng)對氣候變化新征程》的重要講話，宣布中國國家自主貢獻一系列新舉措， “到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上?！?/p>

2020年12月18日，中央經(jīng)濟工作會議將做好碳達峰、碳中和工作列為2021年的八項重點任務(wù)之一。會議確定我國二氧化碳排放力爭在2030年前達到峰值 力爭2060年前實現(xiàn)碳中和；要抓緊制定2030年前碳排放達峰行動方案，支持有條件的地方率先達峰。

2 碳中和概述

2.1 碳中和定義

《劍橋英語詞典》英語詞源的定義，碳中和（carbon neutrality或者carbon neutral）是指社會（商業(yè)行為、組織與個人）排放二氧化碳總量與去除（remove）環(huán)境（大氣）中存在的二氧化碳總量相等，從而達到二氧化碳凈零的排放狀態(tài)。

維基百科的定義，碳中和是指通過平衡二氧化碳排放與碳去除（carbon removal），通常是通過碳補償（carbon offset），或簡單地完全取消二氧化碳排放（向“后碳經(jīng)濟”過渡），來實現(xiàn)二氧化碳凈零排放（net zero carbon dioxide emissions）。

IPCC特別報告《全球變暖1.5℃》的碳中和定義是：當(dāng)一個組織在一年內(nèi)的二氧化碳（CO2）排放通過二氧化碳去除技術(shù)應(yīng)用達到平衡，就是碳中和或凈零二氧化碳排放。

《PAS 2060：2010 碳中和證明規(guī)范》中碳中和定義：處于碳中性的狀態(tài)。“碳中性的”定義是：標(biāo)的物溫室氣體排放導(dǎo)致大氣中全球溫室氣體排放量凈增長為零的情形。

碳中和，是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

2.2 企業(yè)實現(xiàn)碳中和狀態(tài)的方式及步驟

2.2.1 實現(xiàn)碳中和狀態(tài)的方式

碳中和狀態(tài)大致可以通過以下兩種方式實現(xiàn)：

（1）減少碳排放，是實現(xiàn)碳中和的基礎(chǔ)

通過采取提高能源利用效率、節(jié)能技改、可再生能源利用、植樹造林、碳捕捉封存、回收利用等一系列有效措施，來減少因生產(chǎn)、生活等活動而產(chǎn)生的碳排放。此方式雖不能完全實現(xiàn)“碳中和”，但減少碳排放是實現(xiàn)碳中和的基礎(chǔ)和前提。

（2）平衡抵消碳排放，實現(xiàn)碳排放凈零增長

通過特殊的方式進行碳消除，來平衡二氧化碳排放。通常是通過碳補償或通過從大氣中移除或封存二氧化碳的過程，來彌補其他地方的排放。碳補償一般通過向?qū)I(yè)機構(gòu)購買碳減排量或資助相關(guān)的碳減排項目來實現(xiàn)，即通過市場交易的方式，購買碳減排量以抵消自身排放量，此方式以自愿為基本原則，通常由排放者（買方）、減排者（賣方）和中介（交易機構(gòu)）三方來共同完成。

2.2.2 實現(xiàn)碳中和狀態(tài)的步驟

企業(yè)實現(xiàn)碳中和，主要包括以下幾個步驟：

（1）測算碳足跡，建立低碳體系

參照GB/T 32151.7—2015《溫室氣體排放核算與報告要求 第7部分：平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)》核算方法，測算企業(yè)的碳足跡。碳足跡測算是針對企業(yè)所有可能產(chǎn)生溫室氣體的來源，進行排放源清查與數(shù)據(jù)搜集，以了解企業(yè)溫室氣體排放源及量化所搜集的數(shù)據(jù)信息。然后按照RB/T 259—2018《平板玻璃企業(yè)溫室氣體排放核查技術(shù)規(guī)范》核查企業(yè)溫室氣體排放量。建立企業(yè)低碳體系，管理碳足跡，是企業(yè)實現(xiàn)碳中和的首要環(huán)節(jié)。

（2）減少碳排放

對企業(yè)排放源清查，詳細了解企業(yè)的碳排放源及量后，按照國家政策及行業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求，制定出切實可行的減排措施，從而減少因企業(yè)生產(chǎn)運營等活動中所產(chǎn)生的碳排放。

（3）購買可用的“綠色電力”；購買經(jīng)核準(zhǔn)的碳抵免額來“中和”剩余的二氧化碳排放量。通過購買這些“負排放量”，購買方得以平衡和抵消其剩余的碳排放，從而實現(xiàn)碳中和。

3 平板玻璃行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

參照GB/T 32151.7—2015《溫室氣體排放核算與報告要求 第7部分：平板玻璃生產(chǎn)企業(yè)》核算方法，測算出平板玻璃行業(yè)的年排放總量。其總量為行業(yè)所有生產(chǎn)系統(tǒng)的化石燃料燃燒產(chǎn)生的排放量、原料配料中碳粉氧化產(chǎn)生的排放、原料碳酸鹽分解產(chǎn)生的排放以及企業(yè)購入的電力、熱力消費的排放量之和，同時扣除輸出的電力、熱力所對應(yīng)的排放量。

2019年我國平板玻璃產(chǎn)量94 461.22萬重量箱，同比增長0.53%。經(jīng)測算，全行業(yè)約排放二氧化碳3 395.05萬t，同比增長0.1%，單位產(chǎn)品平均二氧化碳排放強度359.41 t/萬重量箱，同比減少0.42%。近幾年我國平板玻璃行業(yè)碳排放量情況見表1。

表1 近幾年我國平板玻璃行業(yè)碳排放量情況

3.1 絕對值增長，相對值減少

由表1看出，我國平板玻璃行業(yè)碳排放總量處于增長態(tài)勢，而單位產(chǎn)品平均碳排放強度則處于下降態(tài)勢。說明我國平板玻璃行業(yè)節(jié)能減排工作取得重大成效，但其成效尚未抵消產(chǎn)量帶來的碳排放絕對值的增長。

就實現(xiàn)碳中和而言，業(yè)內(nèi)應(yīng)確立這樣的信念：企業(yè)或整個行業(yè)需要關(guān)注的能源消耗量和二氧化碳排放量，不只是相對值，更要緊的是絕對值。絕對值才是企業(yè)或整個行業(yè)需要補償?shù)窒念~度。

3.2 尚未達到高峰

由表1看出，我國平板玻璃行業(yè)碳排放總量近幾年處于低增長態(tài)勢。國家統(tǒng)計局月度數(shù)據(jù)顯示，2020年1—11月我國平板玻璃累計產(chǎn)量同比增長1.3%。假如按單位產(chǎn)品平均二氧化碳排放強度同比減少0.5%考慮，全行業(yè)二氧化碳排放總量將增加約0.8%?？梢耘袛啵壳拔覈桨宀Ａ袠I(yè)碳排放接近但尚未達到高峰。

4 平板玻璃行業(yè)實現(xiàn)碳中和的主要途徑

4.1 節(jié)能將是平板玻璃行業(yè)實現(xiàn)碳中和最重要、最經(jīng)濟的手段

我國平板玻璃行業(yè)碳排放類型構(gòu)成如表2所示，其中外購電力與燃料消耗帶來的CO2排放量占總排放量的73%。因此，能源消耗是平板玻璃行業(yè)碳排放的主要來源，節(jié)能依然是平板玻璃行業(yè)實現(xiàn)CO2減排的主要途徑。

表2 我國平板玻璃行業(yè)碳排放類型構(gòu)成

要充分認(rèn)識到節(jié)能工作對實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要性，把節(jié)能作為“第一能源”納入行業(yè)和企業(yè)日常管理。具體而言，平板玻璃行業(yè)應(yīng)從原料改進、能量轉(zhuǎn)換、提高熱效率等方面全面部署節(jié)能減排（減碳）工作。

4.1.1 通過能量轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能

（1）使用低碳燃料

2019年7月1日，國家生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、財政部聯(lián)合發(fā)布的《工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理方案》（環(huán)大氣[2019]56號）中明確要求：“對以煤、石油焦、渣油、重油等為燃料的工業(yè)爐窯，加快使用清潔低碳能源以及利用工廠余熱、電廠熱力等進行替代。”

平板玻璃行業(yè)常用燃料相關(guān)參數(shù)（GB/T 32151.7—2015）見表3。從表3的數(shù)據(jù)可以看出，目前在平板玻璃行業(yè)常用燃料中，天然氣是相對的低碳燃料，其次是焦?fàn)t煤氣。

表3 平板玻璃行業(yè)常用燃料相關(guān)參數(shù)（GB/T 32151.7—2015）

生產(chǎn)企業(yè)、行業(yè)主管部門、行業(yè)協(xié)會要達成共識，采取一定的行政手段，強制性淘汰使用高碳的劣質(zhì)燃料，鼓勵使用低碳清潔燃料。

（2）推廣應(yīng)用全氧或富氧燃燒技術(shù)

玻璃熔窯引入氧氣燃燒系統(tǒng)可分為全氧燃燒和富氧燃燒兩種。全氧燃燒是指用工業(yè)氧氣代替空氣來燃燒燃料，可以使燃料燃燒更加完全。富氧燃燒是通過提高助燃空氣中的氧氣比例強化燃燒，達到高效節(jié)能的目的。

采用全氧或富氧燃燒具有以下優(yōu)點：提高能源利用率。采用富氧氣體作為氧化劑，可以減小過量空氣系數(shù)，即氧化劑的體積，從而減小排煙損失；另一方面，可以促進燃料的完全燃燒，減小飛灰含碳量，提高燃料的燃燒效率。易于二氧化碳的分離及處理。富氧燃燒使得煙氣中的二氧化碳體積分?jǐn)?shù)提高，從而給二氧化碳的分離創(chuàng)造了一定條件，可使二氧化碳處理更有效率。富氧燃燒產(chǎn)生的煙氣主要由水和二氧化碳組成，采用水分離技術(shù)在后端能比較容易地捕集到二氧化碳。強化玻璃熔窯內(nèi)部傳熱。隨著氧濃度的提高，直接的影響就是造成玻璃熔窯內(nèi)部溫度場的提高，使燃燒變得較為穩(wěn)定，因此可以強化和穩(wěn)定玻璃熔窯內(nèi)部換熱。

（3）探索應(yīng)用玻璃空中熔化技術(shù)

玻璃空中熔化技術(shù)是使用高達10 000 ℃的等離子燃燒火焰和全氧燃燒火焰的聯(lián)合加熱將吹入窯內(nèi)的玻璃粒狀配合料熔化成玻璃。此方法可將玻璃配合料在極短時間內(nèi)加熱到高溫熔化，大幅度降低了玻璃熔化的能源消耗。

（4）探索應(yīng)用玻璃熔窯全電熔或電助熔技術(shù)

電力是目前最清潔的能源之一，尤其是光電、風(fēng)電、水電等綠色電力，不存在碳排放問題。所以生產(chǎn)企業(yè)、科研單位要加大大型玻璃熔窯電熔技術(shù)研發(fā)力度，盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。要研究平板玻璃生產(chǎn)的電助熔和化石燃料的最佳組合方案，使能源燃料的二氧化碳產(chǎn)生及排放達到最低。

4.1.2 通過提高燃燒效率實現(xiàn)節(jié)能

（1）玻璃熔窯內(nèi)保溫孵化及燃燒器改進

采用玻璃熔窯內(nèi)保溫孵化技術(shù)及燃燒器改進技術(shù)，有利于節(jié)約能源，尤其有利于減少氮氧化物的產(chǎn)生及排放。同時，因為減少燃燒空氣量的使用，使煙氣中二氧化碳的濃度提高，有利于二氧化碳的分離及處理，從而減少碳排放。

（2）低溫熔化技術(shù)

降低玻璃熔化溫度的途徑一般有兩種，一是在不失去實用性的前提下，采用低溫熔化玻璃的化學(xué)組成；二是開發(fā)盡可能多的使用碎玻璃的辦法。據(jù)某試驗研究報告指出，使用碎玻璃20%以上的玻璃熔窯，每增加10%的碎玻璃用量，熔窯操作溫度可以降低5 ℃，每使用l t碎玻璃可節(jié)省30～40 m3的天然氣。

4.1.3 通過原料改進技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能

在平板玻璃生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)使用的原料中含有碳酸鹽如石灰石、白云石、純堿等碳酸鹽在高溫狀態(tài)下熱分解產(chǎn)生的CO2排放、及生產(chǎn)過程中碳粉中的碳被氧化成CO2排放量占總排放量的約27%。所以合理調(diào)整配合料配方，控制配合料的氣體率，同時采取添加活性原料、合理增加碎玻璃的利用率等手段，可以有效減少原料在生產(chǎn)過程中的CO2排放量。

（1）合理調(diào)整配合料配方，控制配合料的氣體率。比如合理減少玻璃組成中Na2O的含量，可直接達到降低CO2的排放量。據(jù)資料，在鈉鈣硅玻璃中，每減少玻璃化學(xué)組成中1%的Na2O，若按600 t/d熔窯計算，每年玻璃配合料中可減少純堿用量約3 672 t，可直接減少CO2的排放量約為1 527 t。

（2）采用配合料塊化、?；皖A(yù)熱技術(shù)。配合料塊化、?；皖A(yù)熱技術(shù)， 可以大大降低熔化溫度，減少燃料的用量，故燃燒生成的CO2也隨著減少。資料表明，如以流化床預(yù)熱或特殊預(yù)熱器預(yù)熱，則CO2的排放量可降低15%以上。

4.2 研發(fā)天然氣摻氫清潔燃料在玻璃行業(yè)的應(yīng)用

氫能是一種二次清潔能源，也是一種零碳能源，具有“清潔、高效、安全、可持續(xù)”等特點，被譽為未來世界能源架構(gòu)的核心。2019年3月，世界能源理事會發(fā)布的《氫能—工業(yè)催化劑（加速世界經(jīng)濟在2030年以前實現(xiàn)低碳目標(biāo)）》中把生產(chǎn)過程中有大量CO2排放的氫（由煤、焦、石油和天然氣等炭素材料或碳氫化合物等經(jīng)重整脫碳反應(yīng)以及使用非綠色電力電解水而得的氫）稱為“灰氫”，把通過CO2捕集、利用和封存技術(shù)處理后避免CO2排放的氫稱為“藍氫”，用綠色電力電解水制得的氫被稱為“綠氫”，顯然是“灰氫不可取，藍氫可以用，廢氫應(yīng)回收，綠氫是方向”。

天然氣摻氫清潔燃料（HCNG），是將氫氣與天然氣按一定比例混合而得到的代用氣體燃料，是“淺氫燃料”的一種。該燃料充分利用了氫氣和天然氣兩種燃料的優(yōu)點，改變了天然氣的燃燒特性，減少其燃燒量，將成為化石能源向氫能經(jīng)濟過渡、加速氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最可行方案。

近年來，日本、澳大利亞、德國、意大利等多個國家已經(jīng)在試點通過天然氣輸配管網(wǎng)摻混氫氣。2019年9月，我國國家電投集團公司在遼寧朝陽完成了國內(nèi)首個天然氣摻氫示范項目第一階段工程，填補了國內(nèi)在技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)方面的空白。

目前，天然氣摻氫需進一步試點，尚不具備大規(guī)模推廣的條件，但應(yīng)看到氫能在天然氣行業(yè)的應(yīng)用將成為一種趨勢。目前，中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（標(biāo)協(xié)2020[289]號）文件批復(fù)了《天然氣摻氫混氣站技術(shù)規(guī)程》的立項申請，由城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施分會暨北京城市管理科技協(xié)會組織實施編制工作。該標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施將有利于我國天然氣摻氫技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

4.3 參與碳匯項目及再生能源項目

4.3.1 參與碳匯項目

碳匯，是指通過植樹造林、森林管理、植被恢復(fù)等措施，利用植物光合作用吸收大氣中的二氧化碳，并將其固定在植被和土壤中，從而減少溫室氣體在大氣中濃度的過程、活動或機制。

玻璃企業(yè)應(yīng)有計劃的及早通過碳交易等形式積極參與碳匯項目，以實現(xiàn)企業(yè)碳中和。盡管從企業(yè)經(jīng)濟運行來看，會較大程度的增加成本，但從企業(yè)未來生存來看，這是唯一的出路。

4.3.2 參與再生能源項目

眾所周知，玻璃是光伏發(fā)電和光熱發(fā)電再生能源項目的基礎(chǔ)材料，所以光伏玻璃和光熱玻璃生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)，應(yīng)將其產(chǎn)品作為投資參與光伏發(fā)電和光熱發(fā)電再生能源項目，并盡可能地使用光伏發(fā)電和光熱發(fā)電再生能源，以抵消平衡經(jīng)營運行中的碳排放，達到碳中和的目的。

5 結(jié)語

趨于形勢所迫，平板玻璃行業(yè)及業(yè)內(nèi)每個企業(yè)必須制定成為碳中和企業(yè)的路線圖，必須采取多種措施減少碳排放，目標(biāo)是實現(xiàn)碳中和。雖然在技術(shù)和財力等方面面臨“巨大挑戰(zhàn)”，但對于整個行業(yè)及每個企業(yè)可持續(xù)發(fā)展而言，這是必須達到的目標(biāo)，更是未來玻璃行業(yè)及企業(yè)在環(huán)境發(fā)展中的必備條件。