水泥生产企业CO2排放计算方法几个问题的探讨（上）

刘全有

（平凉祁连山水泥有限公司，甘肃 平凉 744024）

0 前 言

《中国水泥生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》和国标GB/T32151.8－2015《温室气体排放核算与报告要求》第8部分，即《水泥生产企业温室气体排放核算与报告要求》是我国水泥生产企业CO2排放核算方法与报告的标准文件（简称《文件》）。这两个《文件》相互补充，相得益彰，对水泥企业碳排放和碳配额核定提供了根本遵循，对我国构建“环境友好型社会”具有“里程碑”意义。笔者通过学习和运用，拟对这两个《文件》中CO2排放计算方法的几个问题进行探讨，试图提出修正的计算方法。

1 企业边界和补充数据报表边界CO2排放核算与报告的内容及意义理解

《文件》把水泥生产企业CO2排放核算与报告边界分为企业边界和补充数据表边界两部分。企业边界是指从原燃材料进入生产厂区开始到水泥（含商品熟料）生产出厂所有生产设施产生的排放（含自有石灰石矿山生产设施产生的排放），所有生产设施包括直接生产设施、辅助生产设施和直接为生产服务的附属设施。这些设施的排放活动涉及化石燃料净消耗量产生的排放，替代燃料和废弃物中非生物质碳燃烧产生的排放，原料碳酸盐分解产生的排放，生料中非燃料碳煅烧产生的排放，净购入使用的电力热力对应的排放五个方面。而补充数据报表核算边界仅指原燃材料进入生产厂区开始到水泥熟料烧成的整个熟料生产过程直接生产设施产生的排放（不含石灰石生产产生的排放），排放活动仅包括这一边界的化石燃料净消耗量产生的排放，原料碳酸盐分解产生的排放，净购入使用的电力热力对应的排放。具体来说，是指生料原料烘干和生料煅烧用煤、烘窑用柴油汽油净消耗量产生的排放，生料磨系统、水泥窑系统、煤磨系统净购入使用的电力热力对应的排放，不包括分摊至这一边界的辅助生产设施的化石燃料净消耗量、净购入使用的电力热力产生的排放。因此，企业边界排放量大于补充数据报表边界排放量。

虽然对水泥企业分配碳排放配额、水泥企业进行碳市场交易来源于补充数据报表边界，但企业边界数据对补充报表边界的数据能够提供完整的比对数据，从而能够准确核算补充报表边界的CO2排放。同时，企业如果有协同处理废弃物设施时，还可以根据核定的废物处理量核增配额。因此，企业边界的排放与补充报表边界同等重要，不可或缺。

2 对《文件》规定CO2排放计算方法的理解及对不同水泥企业的影响

两个边界的CO2排放量，虽然包含的排放活动及活动水平不同，但计算方法相同，都是以活动水平×排放因子直接计算，特别是在补充数据报表边界，tCO2/吨熟料＝三项排放活动排放量总和÷熟料产量，国家核定的排放基准值也是如此，这就等于把所有水泥生产企业放在同一绝对水平上看待。对于原料碳酸盐分解产生的排放、生料中非燃料碳煅烧产生的排放，由于只与煅烧温度有关，并且煅烧温度高于分解温度，CO2能够充分析出，对于所有水泥生产企业来说，用熟料产量（熟料产量＋窑头粉尘排放量＋旁路放风粉尘量）、生料消耗量计算的碳排放量，都是一致的，可以放在同一绝对水平上看待。但不同企业在用能上存在差异，尤其是海拔高度、熟料强度等级和水泥强度等级，对用能影响明显。生产吨水泥、熟料，海拔越高，用能越高，熟料强度等级、水泥强度等级越高，用能也越高。即使企业规模、技术装备、人员技能、管理水平均相同，但所在地海拔不同、市场需求不同生产不同强度等级的水泥、熟料，用能也会不同。同时，计算碳排放量的排放因子基本上都是缺省值，水泥企业碳排放多少关键在于化石燃料净消耗量、替代燃料或废弃物净消耗量、净购入使用的电力热力等活动水平上。因此，应考虑海拔高度、熟料强度等级和水泥强度等级对化石燃料净消耗量、替代燃料或废弃物净消耗量、净购入使用的电力热力等活动水平的影响，但《文件》中并没有考虑，这对受上述因素影响的企业有失公允，特别是不利于高海拔水泥企业持续健康发展，而且我国高海拔水泥企业大多处在经济欠发达地区，也不利于当地经济发展。

3 对国标能耗与《文件》企业边界相关数据的理解

涉及内容是对国标16780-2012《水泥单位产品能源消耗限额》（简称《国标》，下同）能耗与《文件》企业边界的化石燃料净消耗量、替代燃料或废弃物净消耗量、净购入使用的电力热力与趋同性理解。

《国标》与《文件》中化石燃料相同，都是煤、油或气体，只是计算边界不同，《国标》是指用于烘干原燃材料、水泥混合材和烧成熟料的原煤用量，以及点火用油或用气量，不包括《文件》企业边界要求计入的其他用途的净消耗量，比如采暖用煤、职工食堂用煤、茶炉用煤等。值得注意的是，对于废弃物作为替代燃料时，烘干废弃物的原煤净消耗量《国标》要求单独统计，并从化石燃料净消耗总量中扣除，但《文件》没有规定扣除。《国标》对于替代燃料净消耗量，也要求单独统计，不包括在化石燃料净消耗量内，与《文件》的规定一致。

《国标》中的电耗是指生产过程中的电耗，计算范围是从原燃材料进入生产厂区开始到熟料、水泥（含包装）出厂，既包括直接生产设施用电，也包括辅助生产设施用电，只不过是把辅助生产设施用电全部摊至水泥粉磨及包装当中，不包括《文件》中的自建基建技措项目用电和直接为生产服务的附属系统用电，也不包括采用废弃物作为替代原料、替代燃料和水泥混合材时，处理废弃物的电耗。同时，《国标》在计算可比熟料综合煤耗时，把余热发电网供电量、余热净利用量折算成标煤，从熟料综合煤耗中扣除，但在计算熟料综合电耗、水泥综合电耗时又包含余热发电网供电量，并统一折算成标煤，分别计算可比熟料综合能耗、可比水泥综合能耗。这样一减一加，能耗总量实质上就是，化石燃料净消耗量＋净购入使用的电力，不包括余热发电网供电量。因此，《国标》中的电耗也可理解为净购入使用的电力。同理，《国标》不包括但《文件》中包括的自建基建技措项目用电和直接为生产服务的附属系统用电，采用废弃物作为替代原料、替代燃料和水泥混合材时，处理废弃物的电耗也可理解为净购入使用的电力。

4 《国标》修正系数及影响对《文件》中相关数据的修正衔接

《国标》三个修正系数及其影响对《文件》中的化石燃料净消耗量、替代燃料或废弃物净消耗量、净购入使用的电力热力修正衔接。

为消除不同水泥生产企业受海拔高度、熟料强度等级、水泥强度等级影响，熟料综合煤耗、熟料综合电耗、熟料综合能耗、水泥综合电耗、水泥综合能耗“不可比”实际，《国标》特引入了海拔高度、熟料强度等级、水泥强度等级修正系数，并分别个别修正和综合修正。修正系数及修正具体如下。

4.1 海拔修正系数

水泥企业所在地海拔高度超过1 000m时进行海拔修正，海拔修正系数公式为：

式中：K—海拔修正系数；

PO—海平面环境大气压，为101 325Pa；

PH—当地环境大气压（Pa），来源于可研报告或当地气象局。

4.2 熟料强度等级修正系数

熟料强度等级修正系数公式为：

式中：a—熟料强度等级修正系数；

A—统计期内熟料平均28d抗压强度，A按《国标》附录A的规定计算，MPa；

52.5—统计期内熟料平均28 d抗压强度修正到52.5MPa。

4.3 水泥强度等级修正系数

水泥强度等级修正系数公式为：

式中：d—水泥强度等级修正系数；

B—统计期内水泥加权平均强度，MPa；

42.5—统计期内水泥平均强度修正到42.5MPa。

4.4 可比熟料综合煤耗综合修正

式中：efe—处理废弃物消耗的燃料折算到每吨熟料的标煤耗。

4.5 可比熟料综合电耗综合修正

4.6 可比水泥综合电耗综合修正

4.7 可比水泥综合能耗综合修正

式中：eh—烘干混合材消耗燃料折算的吨水泥标煤量。

从上述综合修正系数看出，无论是熟料综合煤耗、熟料综合电耗、熟料综合能耗，还是水泥综合电耗、水泥综合能耗都分别考虑了三个修正系数的综合影响。但在具体应用上，一些规定有待探讨。（1）烘干生料原料和混合材化石燃料净消耗量。《国标》把烘干生料原料化石燃料净消耗量与烧成用煤一样，按K×a进行修正，而对烘干混合材化石燃料净消耗量只按标煤折算，没有考虑K或d的影响，修正不统一。由于烘干生料原料和混合材装置属于生料煅烧、水泥粉磨的前置程序，目的是提高主机设备运行效率，对熟料强度、水泥强度等级没有影响或者影响不明显，但受海拔高度影响明显，因此，均按K修正更为合理。（2）包装系统净购入使用的电力。《国标》把包装系统净购入使用的电力，用K×d进行修正，但包装电力与袋重和包装机性能、职工熟练水平有关，与水泥强度等级没有直接关联，但受海拔高度影响，按K修正更为合理。（3）辅助生产设施净购入使用的电力。《国标》把辅助生产设施净购入使用的电力全部摊至水泥粉磨及包装中，用K×d进行修正。对于水泥生产企业，辅助生产设施主要是锅炉、水泵房、空压机房、机修、检验等，这些辅助设施虽然与生产活动有关联，但较之直接生产设施，没有直接关联，对熟料强度、水泥强度等级影响不明显，但受海拔高度影响明显，基于谨慎性考虑，按K修正更为合理。

对于《国标》不并入计算而《文件》并入计算的自建基建技改措施项目净购入使用的电力，直接为生产服务的附属系统净购入使用的电力和化石燃料（办公楼、职工食堂、茶炉、保健站等）净消耗量，由于与生产活动没有关联，但受海拔高度影响，均按K修正更为合理。

对于替代燃料和废弃物净消耗量，《国标》不并入计算而《文件》并入计算的烘干替代燃料的原煤净消耗量，采用废弃物作为替代原料、替代燃料时处理废弃物净购入使用的电力热力，由于主要工艺和技术装备在熟料烧成工段，按K×a进行修正较为合理。

对于《国标》不并入计算而《文件》并入计算的采用废弃物作为水泥混合材时，处理废弃物净购入使用的电力热力，由于与烘干混合材净购入使用的电力热力相同，按K修正更为合理。

5 企业边界碳排放活动及活动水平的修正汇总

5.1 化石燃料净消耗量综合修正

修正的化石燃料净消耗量=熟料烧成的化石燃料净消耗量×K×a＋熟料生产工段烘干生料原料的化石燃料净消耗量×K＋水泥生产工段烘干混合材的化石燃料净消耗量×K＋辅助生产系统的化石燃料净消耗量×K＋自建项目和直接为生产服务的附属系统的化石燃料净消耗量×K＋废弃物作为替代燃料时，烘干废弃物的化石燃料净消耗量×K×a。

5.2 替代燃料或废弃物净消耗量综合修正

修正的替代燃料或废弃物净消耗量＝替代燃料或废弃物净消耗量×K×a。

5.3 净购入使用的电力热力综合修正

修正的净购入使用的电力热力＝熟料生产工段（不含原材料烘干装备）净购入使用的电力热力×K×a＋水泥生产工段（不含混合材烘干装备）净购入使用的电力热力×K×d＋包装工段净购入使用的电力热力×K＋自建项目和直接为生产服务的附属系统的净购入使用的电力热力×K＋熟料生产工段烘干原材料净购入使用的电力热力×K＋烘干混合材净购入使用的电力热力×K＋采用废弃物作为替代原料、替代燃料时处理废弃物净购入使用的电力×K×a＋废弃物作为替代水泥混合材时处理废弃物净购入使用的电力×K。

6 补充数据边界碳排放活动的修正汇总

6.1 化石燃料净消耗量综合修正

修正的化石燃料净消耗量=熟料生产工段（不含生料原料烘干装备）的化石燃料净消耗量×K×a＋熟料生产工段烘干生料原料的化石燃料净消耗量×K。

6.2 净购入使用的电力热力的综合修正

修正的净购入使用的电力热力＝熟料生产工段直接生产设施（不含原燃材料烘干装备）净购入使用的电力热力×K×a＋熟料生产工段烘干原材料净购入使用的电力×K。

7 海拔高度、熟料强度等级、水泥强度等级对企业边界和补充数据报表边界CO2排放核算案例比较

7.1 基本情况

某水泥生产企业地处西北高原，厂区海拔1 250m，自有石灰石矿山（专门为水泥熟料生产提供原料和水泥生产提供混合材）海拔1 500m，日产熟料3 000t，建有余热发电系统，所用化石燃料为烟煤、柴油，无替代燃料和废弃物处理，厂区技改项目外包。2016年核查确认的企业边界的活动水平数据如下：

（1）为满足环保要求，除水泥有库存外，熟料、生料期初期末库存为零。

（2）水泥产量100万吨，其中P·O42.5强度等级水泥70万吨，P·O42.5R（低碱）20万吨，P·II 52.5强度等级水泥10万吨。

（3）普通熟料产量65.5万吨，低碱熟料产量17万吨，窑头粉尘及旁路防风粉尘0.1万吨；普通熟料强度等级53.4MPa，低碱熟料强度等级55.2MPa。普通生料产量100.87万吨，低碱生料产量26.01万吨。

表1 化石燃料净消耗量归集分配表

（4）石灰石矿山外购电量1 278 950kWh（用电量均为外购），余热发电网供电量23 813 580kWh，厂区外购电量56 541 210kWh（含外包技改项目用电3 377kWh）；西北区域CO2排放因子为0.667 1（tCO2/ MWh）。

（5）海拔高度对应的环境大气压：厂区87 430Pa，石灰石矿山84 616Pa。

（6）化石燃料净消耗量归集分配（见表1）。

（未完待续）