生物質(zhì)能源推動“減污降碳”協(xié)同增效的處置核算實(shí)例分析

文_王希莉 浙江省經(jīng)濟(jì)信息發(fā)展有限公司

生物質(zhì)能源是唯一可以實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)，并能以氣、液、固三種燃料形態(tài)替代石油的可再生能源。同時(shí)“減污降碳”協(xié)同處置是實(shí)現(xiàn)新發(fā)展理念、實(shí)現(xiàn)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展的必然要求，更是發(fā)揮可再生能源優(yōu)勢，推動能源革命的必然選擇。

環(huán)境污染物與二氧化碳排放的高度同源性是實(shí)現(xiàn)“減污降碳”協(xié)同增效的理論基礎(chǔ)。為了響應(yīng)國家建設(shè)“無廢城市”的號召，踐行綠色發(fā)展策略，有必要推進(jìn)生物質(zhì)固廢與建筑垃圾資源化利用，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建低投入高產(chǎn)出、低消耗少排放、能循環(huán)可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，推進(jìn)固體廢物再生產(chǎn)品的市場化應(yīng)用。

生物質(zhì)能源主要有兩個(gè)作用：一是可以用來發(fā)電；二是可以作為燃料。本文針對主要生物質(zhì)固廢處理裝置開展“減污降碳”協(xié)同處置相關(guān)核算，對于生物質(zhì)能源的推廣具有重大意義。

1 核算依據(jù)和核算對象

1.1 核算依據(jù)

本研究的核算依據(jù)主要是《工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》。

1.2 核算對象

1.2.1 高溫?zé)峤庋b置

高溫?zé)峤庋b置的熱解溫度為650 ～700℃。單套高溫?zé)峤庋b置年處理生物質(zhì)固體廢棄物3.17 萬t，用電量50.72萬kWh/a，產(chǎn)蒸汽5.25 萬t/a，產(chǎn)生物質(zhì)炭0.95 萬t。處置生物質(zhì)固廢能力為3 ～5t/h，產(chǎn)生物質(zhì)炭0.9 ～1.5t/h，生物質(zhì)燃?xì)?00 ～1500Nm3/h。高溫?zé)峤庋b置工藝流程如圖 1 所示。

圖 1 高溫?zé)峤庋b置工藝流程圖

1.2.2 中溫?zé)峤庋b置

中溫?zé)峤庋b置的熱解溫度為400℃。單套中溫?zé)峤庋b置年處理生物質(zhì)固廢3.17 萬t，用電量58.64 萬kWh/a，產(chǎn)蒸汽3.17 萬t/a，產(chǎn)生物質(zhì)炭1.2 萬t。處置生物質(zhì)固廢能力為3 ～5t/h，產(chǎn)生物質(zhì)炭1.1～1.9t/h，蒸汽3 ～5t/h。中溫?zé)峤庋b置工藝流程如圖 2 所示。

圖 2 中溫?zé)峤庋b置工藝流程圖

1.2.3 氣化裝置

氣化裝置熱解溫度為800℃。單套氣化裝置年處理生物質(zhì)固廢1.58 萬t，用電量26.31 萬kWh/a，產(chǎn)蒸汽3.48 萬t/a，產(chǎn)生物質(zhì)炭0.24 萬t。處置生物質(zhì)固廢能力為2t/h，產(chǎn)生物質(zhì)炭0.3t/h，蒸汽4.4t/h。氣化裝置工藝流程如圖3所示。

圖 3 氣化裝置工藝流程圖

2 碳排放和污染物排放核算

2.1 計(jì)算條件

高溫?zé)峤庋b置單套年處理生物質(zhì)固廢3.17 萬t，產(chǎn)蒸汽5.25t/a，產(chǎn)生生物質(zhì)炭0.95 萬t；中溫?zé)峤庋b置單套年處理生物質(zhì)固廢3.17 萬t，年產(chǎn)蒸汽3.17 萬t，產(chǎn)生生物質(zhì)炭1.2萬t；氣化裝置單套年處理生物質(zhì)固廢1.58 萬t，年產(chǎn)蒸汽3.48 萬t，產(chǎn)生生物質(zhì)碳0.24 萬t。

蒸汽參數(shù)均采用160℃、0.6Mpa，查詢EasyQuery2.6 軟件得蒸汽焓值2759.26kJ/kg，天然氣熱值389.31GJ/萬Nm3，供熱鍋爐效率取0.85，熱力排放因子取0.11t/GJ，標(biāo)煤熱值29.3076GJ/t。

污染物排放方面，由于3 種裝置的各項(xiàng)數(shù)據(jù)不確定，裝置自身的污染物排放暫不考慮。參照國家發(fā)展改革委提供的數(shù)據(jù)，工業(yè)鍋爐每燃燒1tce，產(chǎn)生二氧化硫8.5kg，氮氧化物7.4kg，煙氣1 萬m3；廢氣中氮氧化物含量為70mg/m3（企業(yè)廢氣監(jiān)測數(shù)據(jù)）。

2.2 高溫?zé)峤庋b置

經(jīng)核算，高溫?zé)峤庋b置單套裝置年實(shí)現(xiàn)固廢處理3.17 萬t的同時(shí)，產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)饪商娲济?815tce，可替代天然氣438 萬m3，實(shí)現(xiàn)減少碳排放15935t。根據(jù)生物質(zhì)處理量來估算，每處理1t 生物質(zhì)固廢，可實(shí)現(xiàn)供熱4.570GJ，減少碳排放0.503t。據(jù)測算，單套裝置每年可減少二氧化硫排放59.5t，減少氮氧化物排放46.9t。

2.2.1 碳排放

主要從年可替代燃煤量(與燃煤鍋爐供熱相比)、年可替代天然氣量(與天然氣鍋爐供熱相比)、年減少二氧化碳排放三個(gè)方面計(jì)算。

①年可替代燃煤量(與燃煤鍋爐供熱相比)：

52500×2759.26÷1000÷0.85÷29.3076=5815t

②年可替代天然氣量(與天然氣鍋爐供熱相比)：

52500×2759.26÷1000÷0.85÷389.31=438 萬m3

③年減少二氧化碳排放：

52500×2759.26÷1000×0.11=15935t

2.2.2 污染物排放

主要從年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量、年減少二氧化硫排放、年減少氮氧化物排放三個(gè)方面計(jì)算。

①年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗：

5.25÷7.5=0.7 萬t

②年減少二氧化硫排放：

7000×0.0085=59.5t

③年減少氮氧化物排放：

7000×0.0074-7000×104×70×10-9=46.9t

2.3 中溫?zé)峤庋b置

經(jīng)核算，中溫?zé)峤庋b置單套裝置年實(shí)現(xiàn)固廢處理3.17 萬t的同時(shí)，產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)饪商娲济?511tce，可替代264萬m3的天然氣，實(shí)現(xiàn)減少碳排放9622t。根據(jù)生物質(zhì)處理量來估算，每處理1t 生物質(zhì)固廢，可實(shí)現(xiàn)供熱2.759GJ，減少碳排放0.304t。污染物方面，單套裝置每年可減少二氧化硫排放35.7t，減少氮氧化物排放28.14t。

2.3.1 碳排放

主要從年可替代燃煤量(與燃煤鍋爐供熱相比)、年可替代天然氣量(與天然氣鍋爐供熱相比)、年減少二氧化碳排放三個(gè)

方面計(jì)算。

①年可替代燃煤量(與燃煤鍋爐供熱相比)：

31700×2759.26÷1000÷0.85÷29.3076=3511t

②年可替代天然氣量(與天然氣鍋爐供熱相比)：

31700×2759.26÷1000÷0.85÷389.31=264 萬m3

③年減少二氧化碳排放：

31700×2759.26÷1000×0.11=9622t

2.3.2 污染物排放

主要從年減少標(biāo)煤消耗量、年減少二氧化硫排放、年減少氮氧化物排放三個(gè)方面計(jì)算。

①年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗：

3.17÷7.5=0.42 萬t

②年減少二氧化硫排放：

4200×0.0085=35.7t

③年減少氮氧化物排放：

4200×0.0074-4200×104×70×10-9=28.14t

2.4 氣化裝置

經(jīng)核算，氣化裝置單套裝置年實(shí)現(xiàn)固廢處理1.58 萬t 的同時(shí)，產(chǎn)生的生物質(zhì)燃?xì)饪商娲济?855tce，可替代290 萬m3的天然氣，實(shí)現(xiàn)減少碳排放10562t。根據(jù)生物質(zhì)處理量來估算，每處理1t 生物質(zhì)固廢，可實(shí)現(xiàn)供熱6.077GJ，減少碳排放0.669t。污染物方面，單套裝置每年減少二氧化硫排放39.1t，減少氮氧化物排放30.82t。

2.4.1 碳排放

主要從年可替代燃煤量(與燃煤鍋爐供熱相比)、年可替代天然氣量(與天然氣鍋爐供熱相比)、年減少二氧化碳排放三個(gè)方面計(jì)算。

①年可替代燃煤量(與燃煤鍋爐供熱相比)：

34800×2759.26÷1000÷0.85÷29.3076=3855tm3

②年可替代天然氣量(與天然氣鍋爐供熱相比)：

34800×2759.62÷1000÷0.85÷389.31=290 萬m3

③年減少二氧化碳排放：

34800×2759.62÷1000×0.11=10562t

2.4.2 污染物排放

主要從年減少標(biāo)煤消耗量、年減少二氧化硫排放、年減少氮氧化物排放三個(gè)方面計(jì)算。

①年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗：

3.48÷7.5=0.46 萬t

②年減少二氧化硫排放：

4600×0.0085=39.1t

③年減少氮氧化物排放：

4600×0.0074-4600×103×70×10-9=30.82t

3 減污降碳效果分析

三類核算裝置的碳排放和污染物排放情況匯總?cè)绫?所示，三種裝置在減污降碳的效果方面各有優(yōu)勢所在。

表1 碳排放和污染物排放核算情況匯總

“減污降碳”匯總表如表 2 所示。

表 2 生物質(zhì)固廢資源化“減污降碳”匯總表

4 結(jié)語

作為一種重要的清潔、可再生能源，生物質(zhì)能源的應(yīng)用將在未來低碳能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重大作用，生物質(zhì)能源立足于農(nóng)林剩余物綜合利用的縣域綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)，具備工農(nóng)互補(bǔ)的特點(diǎn)，對推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和富農(nóng)惠農(nóng)具有重要意義。同時(shí)，推廣生物質(zhì)能源對于改善我國能源結(jié)構(gòu)、電力部門深度脫碳、促進(jìn)固體廢物資源化建設(shè)無廢城市也具有重要意義。