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近幾年來,我們一直講VOCs減排,隨著雙碳目標(biāo)的落地實施,VOCs減排過程中的碳排放需要我們格外關(guān)注!因質(zhì)量守恒,VOCs治理過程中,碳排放基本是個增量過程(因有電耗、燃?xì)庀牡阮~外碳排放,但排除部分工藝如冷凝回收后的化工產(chǎn)品才能有回用價值等極端特殊情況,需特別計算對待) 。下文為一則文獻(xiàn)內(nèi)容論述,供參考。
實際的VOCs污染治理過程中,通過增加處理設(shè)備、改進(jìn)處理工藝提升治理效率,一般會造成運行能耗上升。目前處理效率比較高的治理方式為熱力氧化或焚燒技術(shù),廢氣的收集和處理過程消耗大量的電力和天然氣,逐步成為企業(yè)碳排放的重要來源之一。為推進(jìn)“3060”雙碳目標(biāo),在VOCs高效治理的同時必須兼顧碳減排。 目前碳排放核算主要針對組織或產(chǎn)品層面,沒有針對項目層面, 因此,開展VOCs治理項目層面碳排放核算 ,1)有利于對企業(yè)碳排放源進(jìn)行深入挖掘減排潛力;2)有助于對項目方案進(jìn)行比選,在VOCs治理效率提升和碳排放削減之間尋求平衡點;(3)有利于對廢氣治理項目精細(xì)化管理,綜合計算項目投入與產(chǎn)出。
1、碳來源分析與核算方法
①電力消耗
VOCs廢氣通過風(fēng)機進(jìn)行收集、輸送需要消耗電力,風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)機效率等參數(shù)都會影響其電力消耗。近年來,由于VOCs無組織排放控制要求不斷加強,企業(yè)通過提高風(fēng)量、風(fēng)壓的方式提高廢氣收集效率,造成耗電量進(jìn)一步增加。
②化石燃料燃燒
采用焚燒法或熱力氧化法處理VOCs時,需要在較高的溫度下使VOCs與氧氣進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)進(jìn)口VOCs濃度低于2g/m3時,不能進(jìn)行自持燃燒,需要額外的天然氣助燃。
③VOCs燃燒
采用焚燒法或熱力氧化法處理VOCs時,VOCs與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳,該過程相當(dāng)于化石燃料燃燒,上述處理工藝的處理效率均達(dá)到95%以上,說明絕大部分的VOCs轉(zhuǎn)化為二氧化碳,這部分的碳排放量也是不可忽視的。
④核算方法探討
(1)現(xiàn)有核算方法
根據(jù)北京市《二氧化碳核算和報告要求 其他行業(yè)》(DB11/T 1787-2020)的要求,核算邊界包括化石燃料燃燒排放、消耗外購電力產(chǎn)生的排放和消耗外購熱力產(chǎn)生的排放。以上核算邊界,沒有考慮VOCs最終燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量。
以某企業(yè)為例,VOCs廢氣采用“濃縮+RTO”處理工藝,根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù),去除1噸VOCs需要消耗電力3.0萬kWh/噸,消耗天然量5400m3/噸,折合二氧化碳排放量為29.8tCO2 。該過程中電力消耗產(chǎn)生的二氧化碳排放量占總量的61%,主要是廢氣經(jīng)過濃縮預(yù)處理后,提高了VOCs濃度、降低了廢氣總量,節(jié)約了后續(xù)RTO處理過程的天然氣消耗。
(2)拓展核算
目前,VOCs通常以非甲烷總烴(以碳計)表征,去除1噸VOCs(非甲烷總烴,以碳計),燃燒過程產(chǎn)生的二氧化碳量為3.7tCO2,占到處理過程總碳排放量的11%。
由于這部分二氧化碳是VOCs焚燒產(chǎn)生的,其排放量是相對固定的,但由于治理過程的電力、天然氣消耗量的差異,這部分碳排放量所占比例不是固定的,該比例數(shù)值越高越好。
2、思考與建議
1、VOCs處理效率提升的邊際成本
假設(shè)車間內(nèi)廢氣是均勻的,收集效率增加通常意味著風(fēng)量增加。如風(fēng)機特性曲線所示,若風(fēng)機不換,風(fēng)量上升至則風(fēng)壓相應(yīng)下降;若通過更換電機保持壓力不變,風(fēng)量增加10%,按照風(fēng)機定律則風(fēng)機的功率則增加33%,造成電耗增加較多。
即使風(fēng)量和風(fēng)壓的增加能夠提升VOCs的收集效率,但是由于車間內(nèi)VOCs分布的不均勻性,通常會造成VOCs收集濃度的下降,反而增加廢氣增濃預(yù)處理和燃燒過程的能耗。
綜合來看,隨著廢氣治理效率的提升,收集過程和處理過程的能耗會相應(yīng)的增加,且邊際成本越來越高。
2、VOCs處理產(chǎn)生的碳排放成本
上述案例計算結(jié)果表明,VOCs處理過程的碳排放主要來源于電力消耗和天然氣燃燒,去除1噸VOCs產(chǎn)生的碳排放高達(dá)33.5tCO2,此外還會產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物。因此,在當(dāng)前減污降碳協(xié)同增效的背景下, 僅僅通過末端治理改造削減VOCs的代價是比較高的。
3、VOCs治理低碳化路徑
(1)源頭削減。采用源頭削減的方式減少VOCs的使用和產(chǎn)生有助于降低末端治理的壓力,可以采取相對簡單的工藝進(jìn)行治理即可達(dá)標(biāo)。如汽車行業(yè)中涂漆、色漆水性化后,噴漆室的廢氣經(jīng)過文丘里水洗后即可以達(dá)標(biāo)排放,無須進(jìn)入RTO處理。
(2)選擇低碳處理技術(shù)。采取局部密閉、減風(fēng)增濃、濃縮預(yù)處理等技術(shù),在控制風(fēng)量的前提下提高VOCs的收集效率和廢氣濃度,降低后續(xù)處理過程的能源消耗。如2018年《國家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄(大氣污染防治領(lǐng)域)》載明的“包裝印刷行業(yè)節(jié)能優(yōu)化及廢氣收集處理一體化技術(shù)”可以使排風(fēng)量減少70%以上,VOCs濃度可提高3倍以上,減風(fēng)增濃后可以直接進(jìn)入氧化設(shè)備凈化。
(3)加強設(shè)備運行控制?!吨匚廴咎鞖鈶?yīng)急減排措施制定技術(shù)指南(2020年修訂版)》要求A級企業(yè)VOCs治理設(shè)施“安裝DCS或PLC系統(tǒng),連續(xù)測量并記錄治理設(shè)施控制指標(biāo)溫度、壓力(壓差)、時間和頻率值”,通過收集設(shè)備運行參數(shù)反饋于優(yōu)化控制,使治理設(shè)施保持在高效運行狀態(tài)。
本文標(biāo)簽: 去除1噸VOCs產(chǎn)生的碳排放高達(dá)33.5噸CO2
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