《中国电解铝生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》解析 .pdf
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1、 CQC中国电解铝生产企业温室气体排放 核算方法与报告指南(试行) 解析 中国电解铝生产企业温室气体排放 核算方法与报告指南(试行) 解析 中国质量认证中心 2016 年 5 月 CQC中国电解铝生产企业温室气体排放 核算方法与报告指南(试行) 解析 中国电解铝生产企业温室气体排放 核算方法与报告指南(试行) 解析 编 审 委 员 会 编 审 委 员 会 主 编 王克娇 宋向东 程秀芹 副 主 编 于 洁 陈之莹 张丽欣 编写人员 黄叶飞 刘 旸 洪大剑 审定人员 张丽欣 王振阳 张建宇 徐 军 王 峰 马旭辉 董方达 CQC序 言 序 言 “十三五”时期是我国全面建成小康社会的决胜阶段,也是
2、我国实现 2020年、2030 年控制温室气体排放行动目标的关键时期,我国应对气候变化工作面临着新形势、新任务、新要求。 十八届五中全会确立了创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念,提出加快推动低碳循环发展,主动控制碳排放,这对做好应对气候变化工作提出了更高的要求。在 2015 年 12 月联合国气候大会召开前,中国明确提出计划于 2017 年正式启动全国碳排放交易体系,第一阶段将涵盖石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、电力、航空等重点排放行业,届时中国的碳排放交易市场将成为全世界最大的碳排放交易市场。 根据国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要提出的建立完善温室气体统计核算制度,逐步建立碳排
3、放交易市场的目标,推动完成国务院 “十二五”控制温室气体排放工作方案 (国发2011 41 号)提出的加快构建国家、地方、企业三级温室气体排放核算工作体系, 实行重点企业直接报送温室气体排放数据制度的工作任务,国家发展改革委先后组织制定和印发了 24 个行业的温室气体排放核算方法与报告指南(试行) (以下简称指南 ) ,并明确开展全国重点企(事)业单位温室气体排放报告工作,通过此项工作全面掌握重点单位温室气体排放情况,加快建立重点单位温室气体排放报告制度,完善国家、地方、企业三级温室气体排放基础统计和核算工作体系,加强重点单位温室气体排放管控,为实行温室气体排放总量控制、开展碳排放权交易等相关
4、工作提供数据支撑。为保证全国重点企(事)业单位温室气体排放报告工作的顺利开展,提高各省市报送单位的报送水平和报告质量, 提升地方各级政府应对气候变化主管部门综合能力,培养全国碳排放权交易专业从业人员,在国家发展改革委应对气候变化司的CQC统一指导下,中国质量认证中心针对其中 11 个行业指南编写了系列解析丛书,丛书包括背景介绍、指南解析、活动水平数据和排放因子获取、案例分析等主要章节,针对指南中的重点内容由浅入深进行了详细解读;同时,编写组结合多年对各种行业开展温室气体排放核算及核查的工作经验, 通过案例帮助读者深入理解指南的要求,逐步核算企业自身温室气体排放量,建立温室气体排放核算和报告的质
5、量保证和文件存档制度。 经国家发展改革委应对气候变化司组织专家审定,该套教材已正式印发。教材可作为各级企(事)业单位用于温室气体报送工作的指导手册,同时也可以作为第三方核查机构、咨询公司等从业人员的专业培训教材,各级地方政府应对气候变化主管部门能力建设的教材,大中专院校的专业辅助教材。 温室气体报送是一项漫长而繁琐的工作, 希望读者能通过阅读学习本书以熟悉各个行业指南 ,为建立地方温室气体排放报送制度和报送平台,促进全国碳排放权交易市场的蓬勃发展贡献力量。 鉴于时间紧迫以及编者对指南的理解难免有不足之处,热诚欢迎各界读者及行业专家给予指导勘正。 中国质量认证中心 CQC1 目目 录录 第一章
6、行业概述1 第一节 电解铝行业的发展与现状 1 第二节 电解铝工艺流程4 第二章 中国电解铝生产企业温室气体核算方法与报告指南(试行) 解析9 第一节 术语与定义解析9 第二节 核算边界解析 13 第三节 核算步骤与核算方法解析 15 第四节 质量保证与文件存档解析 27 第三章 电解铝生产企业活动水平数据及排放因子测定方法 30 第一节 典型活动数据获取方式 30 第二节 排放因子数据的获取方式 36 第三节 通用计量设备的管理 38 第四章 电解铝生产企业温室气体核算与报告案例 43 第一节 案例描述 43 第二节 温室气体排放报告 45 第三节 计算过程与说明 53 附件:中国电解铝生产
7、企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行) CQC1 第一章第一章 行业概述行业概述 第一节第一节 电解铝行业的电解铝行业的发展与现状发展与现状 铝是一种轻金属,在地壳中铝元素含量仅次于氧和硅,居第三位。铝不仅重量轻,质地坚,而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性,是国民经济发展的重要基础性原材料。 一、生产情况一、生产情况 我国的电解铝产量自 2001 年以 433 万吨跃居世界第一位以来,已经连续 11年稳居世界第一,2013 年电解铝产量达到 2000 万吨,占全球总量的 40%多。中国电解铝产量占世界比重逐年提高,目前已接近 50%,具体如下图所示。 图图 1.1 电
8、解铝产量电解铝产量1 我国电解铝产能主要集中在西北地区, 主要包括内蒙古、 甘肃、 青海等省份,另外贵州、河北等省也具备很大的产能,2012 年各省产量如表 1-1 所示。 1 http:/www.world-aluminium.org/statistics/#data CQCCQC2 表表 1-1 2012 年我国电解铝产量情况表年我国电解铝产量情况表2 (单位:吨)(单位:吨) 地区地区 原铝(电解铝)产量原铝(电解铝)产量 累计同比增长(累计同比增长(%) 全国 19,883,326 13.18 河北 19,001 8.16 山西 1,055,739 0.82 内蒙古 1,794,036
9、 7.37 辽宁 263,159 24.4 吉林 25,866 -13.51 江苏 112,506 2.3 浙江 153,394 0.23 福建 149,969 1.07 山东 1,968,899 5.91 河南 3,688,396 -5.24 湖北 286,319 -19.27 湖南 335,930 2.66 广西 656,208 2.01 重庆 267,867 21.77 四川 621,458 7.53 贵州 1,043,488 19.25 云南 894,707 2.18 陕西 298,910 4.13 甘肃 1,760,045 60.02 青海 2,031,950 20.08 宁夏 1,
10、523,505 28.72 新疆 931,974 220.09 2 http:/ 根据网址数据整理 CQCCQC3 二、消费情况二、消费情况 铝具有优良的延展性和可塑性,适合各种冷、热压成型,既可以做成厚度仅为 0.006mm 的铝箔,也可以冷拨成极细的丝,还可以通过掺入铜、硅、锌等其它元素制成铝合金,获得的铝合金强度甚至可以超过结构钢,但仍具有质轻的优点。 近几十年来,铝已成为应用最为广泛的金属之一,尤其是在运输、建筑、包装等行业,这三大行业每年消耗量约占铝总消耗量的约占 60%,在电子电气、家用电器、日用五金等方面,铝的应用也越来越广泛。 从具体行业来看,中国铝消费行业主要集中在建筑和交通
11、运输行业,分别占38%和 16%左右,其次为耐用消费品、电力电子,分别占 13%、15%左右,其他领域影响相对较小3。虽然产能过剩,但是供求关系仍基本处于平衡状态,具体如表 1-2 所示。 表表 1-2 2004 年年2012 年中国铝供需平衡表年中国铝供需平衡表(单位:万吨单位:万吨) 4 年份年份 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 产量 667 780 940 1256 1360 1298 1565 1806 2230 消费量 596 710 870 1200 1250 1380 1569 1763 2185 平衡 71 70 70
12、56 110 -82 -4 43 45 三、进出口情况三、进出口情况 国家税收政策的变化是国内企业减少原铝出口, 逐步增加铝制品出口的一个重要原因。从 2006 年 11 月份起,国内电解铝出口取消了 15%的出口退税,同时加征 15%的出口关税。从 2011 年 7 月起,国家取消了所有非合金铝条、杆、型材等制品的出口退税。近年来,中国铝制品的产量增长迅速,产品技术也不断加强, 铝制品出口逐渐取代原铝, 成为中国铝出口的主要形式, 并保持较高的增速。 3 中国铝行业发展研究报告 (2012-2013) :中铝网铝行业发展研究中心 4 铝手册 (2013 版) :上海期货交易所 CQCCQC4
13、 2013 年全年铝及其制品进口量 182 万吨,出口量 300 万吨,2015 年 1-11 月我国铝及其制品出口量 433.5 万吨5。 四、电解铝行业面临的节能减排压力四、电解铝行业面临的节能减排压力 电解铝产业对环境影响大,属于高耗能、高污染、高排放行业。电解铝会耗费大量的电力,化石能源发电会排放 CO2,同时电解铝生产过程中因为阳极效应会产生其他温室气体,如 CF4和 C2F6,并且会对臭氧层造成不利的影响。 由于我国电解铝行业高能耗、高排放的特点,并且产能过剩。2009 年国务院审议通过的有色金属产业调整和振兴规划 ,明确提出了“今后三年原则上不再核准新建、改扩建电解铝项目”。“十
14、一五”期间,我国累计淘汰落后电解铝能力 84 万吨。到 2010 年底,国内氧化铝、电解铝企业平均规模分别达到 115 万吨/年和 22.5 万吨/年,达到了国际平均水平。 2011 年 1 月,工信部等部委又印发再生有色金属产业发展推进计划 ,加快了再生有色金属利用步伐。2012 年 1 月,国家制定了铝工业“十二五”发展专项规划6,其目标提到:“十二五”期间铝行业要继续淘汰落后产能,到 2015年完成 1500 万吨及以上电解铝技术改造,电解铝直流电耗降到 12500 千瓦时/吨及以下,年节约电力 100 亿千瓦时,氧化铝综合能耗降到 500 千克标煤/吨,电解铝电耗等主要技术指标处于世界
15、领先水平。 第二节第二节 电解铝工艺流程电解铝工艺流程 铝生产包括有 4 个环节: 铝矿石开采氧化铝制取电解铝冶炼铝加工生产。其中氧化铝生产方法有 4 类方法,即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。碱法生产氧化铝有拜耳法、烧结法以及拜耳-烧结联合法等。由于我国铝土矿资源的特殊性,氧化铝生产工艺主要为拜耳法、5 中国海关信息网:http:/www.haiguan.info/ 6 铝工业“十二五”发展专项规划 :工信部,http:/ CQCCQC5 烧结法和联合法。 由于电解铝环节是铝生产过程中温室气体排放的重要来源, 先面主要介绍电解铝生产工艺。 目前,世界上大部分铝
16、都是用电解方法来生产。铝电解主要采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法,以冰晶石氟化盐作为熔剂,氧化铝为熔质组成电解质体系。具体电解工艺流程图如下: 图图 2.1 电解铝生产工艺流程电解铝生产工艺流程 一、电解铝生产主要原材料一、电解铝生产主要原材料 电解铝生产主要原材料有氧化铝、冰晶石、氟化铝、氟化钠、碳阳极等。 氧化铝也称作铝氧,是从铝矿石中提取出来的。目前,生产氧化铝用的砂石主要有铝土矿、霞石、蓝晶石、明矾石和高岭土等,我国主要采用铝土矿作为制取氧化铝的原料。随着科学技术进步和生产管理水平的提高,氧化铝单耗不断降低,国内电解铝企业氧化铝单耗基本上处于一级标准 1930 kg/t 铝,水平
17、先进的企业甚至已经低于 1920 kg/t 铝7。铝行业清洁生产评价指标体系给出 1920 kg/t铝,与目前平均水平相比减少 10 kg/t 铝,表明大多企业仍存在改进空间。 冰晶石(Na3AIF6)是由氟化钠和氟化铝组成,其组成为:Al 占 12.8%,Na7 孙宏等,铝冶炼行业清洁生产工艺分析,环境保护与循环经济; 电解槽 阳极组装 残极块 预焙阳极块 氧化铝 烟气净化 氟化盐 净化后烟气排空 直流电 铸造车间 铝液 铝锭 CQCCQC6 占 32.8%,F 占 54.4%。生产上使用的冰晶石主要有四种:天然冰晶石,人造冰晶石,浮选冰晶石和再生冰晶石。 氟化铝是白色坚硬的粉末,在电解高温
18、下易挥发,易水解。在电解过程中,由于氟化铝的不断挥发和水解,需不断补充氟化铝以调整电解液的成分。 氟化钠是白色粉末,易溶于水。电解过程中掺配大量的氟化钠的主要作用是调整分子比。理论上,氟化物是不消耗的,然而在电解高温下氟化物的挥发及水解会造成氟化物损失,大部分会被烟气带走,通过降低电解温度,可以减少氟化钠的挥发。清洁生产一级指标值为 22 kg/t 铝,目前,我国电解铝企业氟化盐消耗水平离一级标准还有较大的差距。 炭阳极是预焙槽中的阳极,因为加进电解槽前需要先制成,所以叫预焙阳极块。现代的阳极块一般采取振动成型法成型,成型后的产品送至焙烧炉烧成。炭阳极理论消耗量为 393 kg/t 铝,目前国
19、内电解铝企业大多单耗处于 420430 kg/t铝,先进的企业可以达到 420 kg/t 铝8。阳极炭的利用率低,主要原因是纯度不高,电解管理不善等造成阳极氧化。随着科技进步和生产管理水平的提高,目前国内企业阳极单耗已经接近国外企业的先进水平。 二、电解铝生产主要工序二、电解铝生产主要工序 霍尔埃鲁铝电解工艺经历了预焙、自焙、预焙槽的发展历程,随着世界铝工业技术水平的不断提高, 铝电解槽从以前的 50-60kA 侧插自焙阳极电解槽逐步发展到当今的超大容量预焙阳极电解槽。 先进的大型点式下料预焙阳极电解槽的采用,极大地促进了原铝工业的发展。 老式的自焙槽工艺,电解槽中不断地加入沥青和炭的混合物,
20、利用电解槽中的热自热形成一个大阳极。预焙电解槽是现代先进的电解技术,使用的是由特殊焙烧炉制成的预焙阳极。预焙电解槽技术根据氧化铝给料方式可分为:点式中间8 孙宏等,电解铝行业清洁生产工艺分析,环境保护与循环经济; CQCCQC7 下料(PFPB) 、棒式打壳中间下料(CWPB) 、边部下料(SWPB)三类。 我国铝电解技术水平自上世纪 80 年代以来有了很大的提高,在不断学习国外先进技术的同时,我国自行研发了 160kA、180kA、200kA 系列电解槽成套技术和装备,并且研制出超大容量 280kA 和 320kA 电解槽技术,各项技术经济指标均达到了世界先进水平。根据铝行业准入条件的有关规
21、定,对报请核准的电解铝淘汰落后生产能力置换项目提出了严格要求,要求企业必须采用 400KA及以上大型预焙槽工艺,且新建生产线阳极效应系数要小于 0.08 个/槽日。 冰晶石氧化铝电解法中熔融冰晶石是溶剂,氧化铝为溶质,碳棒为阳极,铝液为阴极,在强大的直流电下,温度达到 950-970,在电解槽内的两极上进行电化学反应。阳极产物主要是二氧化碳和一氧化碳气体,并含有一定的氟化氢等有毒有害气体和固体粉尘,阳极主要有以下两类反应产生二氧化碳排放: 23223C43COAl OAl 22CCOO 在电解过程中,会产生两种碳氟化合物:四氟化碳(CF4)和六氟化二碳(C2F6) 。在正常操作期间,电解铝生产
22、过程中检测不到 PFCs 气体。PFCs 主要产生于电解槽发生“阳极效应”的异常波动期间和电解槽启动时。铝生产过程中,阳极效应不时发生,它们持续时间从几秒钟到几分钟不等,其特点是电解槽操作电压突然从正常水平 4.2-5.0V 升高到 25-50V。阳极效应是槽电压升高的主要原因,也是原铝生产中导致 PFCs 排放的主要原因。通常,当槽电压上升至 8.0 伏以上时认为电解槽开始进入阳极效应状态,当槽电压低于 6.0 伏时,认为阳极效应被熄灭。 在冰晶石氧化铝电解法发明之前,德国的本生(JBunsen)和法国的德维叶(CDeville)在 1854 年曾经成功地电解 NaAlCl4熔盐制得金属铝。
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