碳排放技术--能源介质碳减排计算方法

发布日期:2021-9-13 10:09:46浏览次数:11614


近年来,中国能源革命不断向纵深发展,推动能源向高质量发展推进,并有序推动形成“双循环”新发展格局和绿色能源体系,力争实现2030年前碳排放达峰、2060年前达到碳中和目标,目前通过节约能源使用是减少二氧化碳排放的有效途径。我们在为企业规划节能优化工作时,经常需要计算节能措施为企业带来的二氧化碳减排量。文献中关于碳排放方面的资料比较零散,不方便使用。有必要将目前的化石能源的碳减排计算的相关资料进行整理,方便节能减排工程技术人员使用


计算碳排放量需要首先确定二氧化碳排放系数。二氧化碳排放系数的确定必须知道能源的平均低位发热量、折标准煤系数、单位热值含碳量、碳氧化率。其中前两项数据可参考《综合能耗计算通则》(GB/T 2589-2008),单位热值含碳量为理论数值,后两项数据可参考《省级温室气体清单编制指南》(发改办气候[2011]1041号)。二氧化碳排放系数计算公式:以原煤为例,二氧化碳排放系数=平均低位发热量*折标准煤系数*单位热值含碳量*碳氧化率。各类能源二氧化碳排放系数计算如下表1。


表1、各类能源二氧化碳排放系数

能源介质名称

平均低位发热量(kJ/kg)

折标准煤系数(kgce/kg)

单位热值含碳量(Tc/TJ)

碳氧化率

二氧化碳排放系数(kg-CO2/kg)

原煤

20908

0.7143

26.37

0.94

1.9003

焦炭

28435

0.9714

29.5

0.93

2.8604

原油

41816

1.4286

20.1

0.98

3.0202

燃料油

41816

1.4286

21.1

0.98

3.1705

汽油

43070

1.4714

18.9

0.98

2.9251

煤油

43070

1.4714

19.5

0.98

3.0179

柴油

42652

1.4571

20.2

0.98

3.0959

液化石油气

50179

1.7143

17.2

0.98

3.1013

炼厂干气

46055

1.5714

18.2

0.98

3.0119

油田天然气

38931

1.3300

15.3

0.99

2.1622


碳排放量计算原理:首先求出使用的碳量,然后将碳量乘以每吨碳转化为CO2的重量比即可得到CO2排放量。该重量比的计算方法:碳(C)的分子量为12,与氧(O2)发生化学反应后变为二氧化碳(CO2)的分子量为44,每吨C产生的CO2量=44/12=3.67吨。


值得关注的是燃料油的折碳量不是1.000,而是0.864,这是因为燃料油中含有氢(H)元素,该元素燃烧后不会释放CO2的,可以理解为燃料油是由碳(86.4%)和氢(13.6%)组成。由此类推,如果使用氢气作为燃料,其折碳量为0t/t。常用能源介质碳排放计算系数见表2。


表2 常用能源介质碳排放计算系数

能源名称

单位

二氧化碳排放系数 (吨)

折碳量(吨)





燃料油

3.17

0.864

炼厂干气

3.01

0.820

催化烧焦

3.67

1.000

万度

6.37

1.736

3.5MPa蒸汽

0.347

0.095

1.0MPa蒸汽

0.337

0.092

0.35MPa蒸汽

0.301

0.082


装置或单元之间交换的高于规定温度的热进料、热出料热量和烟气热量,实际和统一能量换算系数均为1.0。其它类型的能源介质,折合为标油(表2中的燃料油)进行计算。换算系数见表3。


 表3 燃料、电及耗能工质的统一能量换算系数

序号

类  别

单位

能量折算值(MJ)

能源折算值

(kg标油)

1

kWh

10.89

0.22

2

新鲜水

t

7.12

0.15

3

循环水

t

4.19

0.06

4

软化水

t

10.47

0.20

5

除盐水

t

96.30

1.0

6

除氧水

t

385.19

6.5

7

凝汽式蒸汽轮机凝结水

t

152.8

1.0

8

加热设备凝结水

t

320.3

6.0

9

燃料油

t

41868

1000

10

燃料气

t

39775

950

11

催化烧焦

t

39775

950

12

工业焦炭

t

33494

800

13

10.0MPa级蒸汽

t

3852

92

14

3.5MPa级蒸汽

t

3684

88

15

1.0MPa级蒸汽

t

3182

76

16

0.3MPa级蒸汽*

t

2763

66

17

<0.3MPa级蒸汽*

t

2303

55

18

低温余热**

1MJ

0.5MJ

0.012

 注:

* 如果为饱和蒸汽,则按焓值计算。

**即输出、输入规定温度以上的1MJ低温余热量时,折半按0.5MJ计。因为1.4286kg 标煤=10000千卡,1kg标油=10000千卡,所以1kg标油=1.4286kg标煤。


根据二氧化碳排放系数,计算碳减排量。碳减排量=Σ(能源介质消耗量*二氧化碳排放系数)。二氧化碳排放量的计算方法是节能优化技术中重要的基础知识。


上海慧得节能科技有限公司是一家专门从事系统能量优化的公司,该公司以华贲教授创立的过程工业能量流"三环节"理论为指导,从工艺过程优化入手,通过设备改进、余热回收等方式进行碳减排量优化,同时公司自主研发的新产品和专利技术为碳减排提供了新的途径。已经完成了100余项节能优化项目,项目涉及石油化工、多晶硅、煤化工、氯碱化工、液化天然气、区域能源系统和新能源等多个工业领域,具有丰富的实践经验。近年来,上海慧得节能科技有限公司在降低企业能耗,提高能效的同时,开发了多项技术,可以有效降低工业企业的碳排放量,为企业的长远发展创造空间。


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