基于过程分析法的碳排放计量的分析——以华德精工制造公司为例<br/>

基于过程分析法的碳排放计量的分析——以华德精工制造公司为例

2012-01-29王大川艾晓艳居鸣华

环境科学导刊 2012年1期

王大川，吴勇，艾晓艳，吕利，陈彬，居鸣华

近年来，大气中温室气体的浓度急剧上升，2010年11月24日世界气象组织发布的《2009年度温室气体公报》显示，2009年大气中主要温室气体的浓度再次突破了有历史纪录以来的最高点，全球CO2平均浓度比1750年前增加了38%，N2O、CH4平均浓度分别比1750年前增加了19%和158%［1］。世界各国已关注到面临气候变化的严峻形势，并采取了相应的措施来应对。

在西方国家，通常用二氧化碳当量来衡量温室气体的排放，二氧化碳当量是指对于给定的温室气体，用一定时间 (通常是100a)来衡量，这些气体会产生同样的GWP值从而导致全球变暖。基于这一原理，西方国家从概念内涵、计算方法以及案例计算研究三个方面开展了碳计量工作［2，3］，Shafik在20世纪90年代就发现了149个国家的二氧化碳和人均收入之间呈正向线性关心;Birdsall研究了人口增长对温室气体排放产生的两种方式;Friedl在21世纪初发现人均GDP和二氧化碳排放量之间存在立方关系。而在我国碳计量研究仍处于初级阶段，2001年陈泮勤对我国温室气体排放、监测进行了研究;2005年，我国学者张德英用系统拟真的方法对我国工业部门碳排放量进行了估算;2006年徐国泉等定量分析了1995～2004年中国碳排放量与人均碳排放量;2007年杜婷婷研究了中国十年来经济发展与温室气体排放之间的相依关系;2008年谭丹等测算了各行业单位GDP碳排放量变化。

本文以华德精工制造公司为例，以过程分析法为基础，分析了产品在生产过程中各个环节因耗能而排放的温室气体，量化了各个工艺环节的碳排放量。

1 应用简介

1.1 过程分析法的基本内涵

过程分析法以过程分析为基本出发点，通过生命周期清单分析得到所研究对象的输入和输出数据清单，量化研究对象在生命周期中的碳排放［4］。此方法是基于生命周期评价理论提出的。这里的生命周期包含了产品从原材料的准备到产品的制造、包装运输和最终回收利用整个生命周期系统［5］。

与其它的方法相比，该法在对某一活动进行分析评价时，既要评价活动本身直接产生的环境问题，也要考虑与活动相关产生的伴随效应，它包含了该活动所有的过程、成分和输入输出。

1.2 过程分析法的基本原则

过程分析法在用于评价时有4个基本原则:①产品的比较。比较可以是一个阶段的不同产品，也可以是一产品的不同阶段比较;②产品的整个生命周期。过程分析法的最重要的原则是必须把产品的整个生命周期考虑在内，包括从原材料的准备到产品的制造、包装运输和最终回收利用;③环境影响因素。在进行研究时所有的环境因素都必须考虑在内，只考虑有限的方面影响碳计量结果;④定量化。过程分析法在进行碳计量的过程中将产品的各个阶段定量化，只有这样产品比较才有意义，并提供一定的科学依据。

1.3 过程分析法在本研究中的应用简介

本研究主要采用过程分析法，对四川华德精工制造有限公司整个厂区的碳排放总量进行了计量，得出了该公司2009年的碳排放量，并计算了该公司2009年万元产值CO2的排放量。再根据工艺过程中各环节的分配系数，计算出该公司各工艺环节的CO2排放当量，最后对计量结果作出了相应的分析与讨论。

2 碳排放计量

2.1 计量目的

产品的生产从原料的准备、制造、运输到回收利用都有能量的传输，此过程为产品的生命周期。生命周期的各个环节都会产生相应的碳排放。此外，生活办公区也有着一定的碳排放，本文研究的目的是对华德精工制造公司产品的生命周期碳排放进行计量的基础上，评价各单元过程碳排放对整个公司碳排放的影响程度，为降低该公司温室气体排放提供决策与参考。

2.2 计量的系统边界

本次碳计量的研究范围为2009年四川华德精工制造有限公司整个厂区包括生活办公区与生产作业区。

生活办公区污水及生活垃圾 (包括粪便)排放的温室气体CH4归一化CO2当量进行计量。

生产作业区的碳计量范围主要涉及原料准备环节、产品的制造环节、产品的包装与运输环节、产品的回收利用4个部分，如图1所示［9］。各个环节都会产生相应的碳排放，原料准备主要分为前道备胶及前道骨架处理，主要的碳排放是人力在生产过程能耗的碳排放;制造环节主要的碳排放为机器动力能耗及相关辅助活动能耗的碳排放，成品检验和包装入库环节的碳排放主要是包装材料能耗、胶料的能耗以及成品检验中的不合格品能耗的碳排放。由于该公司生产区规模较小，生产区运输由一辆叉车完成，因此本次碳计量仅考虑叉车运输中耗能所排放的温室气体，不考虑其它车辆运输能耗产生的温室气体的排放。

2.3 计算模型

四川华德精工制造有限公司的温室气体排放主要来自原料准备环节、产品的制造环节、产品的包装与运输环节、产品的回收利用环节。根据《2006年国家温室气体清单指南》和《IPCC优良作法指南》，每个环节中二氧化碳的排放量计算公式为［10］:

式中:AD—有关人类活动发生程度的信息;EF—量化单位活动的排放量或清除量的系数;GWP—气体在与二氧化碳比较下，会造成大气温暖化的相对能力。

2.4 计量的基本数据

此次计量，主要涉及生活区燃烧煤所排放的温室气体，生活用水过程中耗能所排放的温室气体，机器设备运作过程中电力耗能所产生的温室气体的排放，生产区建筑材料在生产过程中因能源消耗所排放的温室气体和产品钢材及橡胶在生产过程中能源消耗所排放的温室气体，它们的碳排放系数分别如表1。另外，二氧化碳和甲烷的全球潜暖势的数值见表2。的数据。

表1 各种要素的碳排放系数

表2 全球潜暖势值

2.5 计量结果与讨论

2.5.1 2009年主要生产要素CO2的排放量

该公司生产要素主要有生产过程中电力和动力耗能、生活用水耗能、生活燃煤耗能、生产区建筑物材料在生产过程中耗能、钢材耗能和产品包装材料耗能，其CO2的排放量、各生产要素的碳排放量占碳排放总量的百分比、该企业2009年CO2排放总量和万元产值CO2排放量主要见表3。

表3 2009年主要生产要素CO2的排放量 (kg)

由表3可以看出在这些生产要素中，CO2排放量最大的要素是在生产过程中电力耗能，占总CO2排放量的46.428%，其次为厂房建筑材料折旧。因此可以对生产工艺中的设备进行优化处理，以降低在生产过程中电力耗能所排放的温室气体;可以最大化利用厂房，以节省资源;包装可以选择可回收利用的材料，从而减少CO2的排放量。

2.5.2 2009年主要生产环节CO2的排放量

该公司生产工艺环节主要包括前处理、一段硫化、二段硫化、整修、成品检验及产品包装。前处理阶段主要是人力在生产过程耗能产生温室气体，一段硫化、二段硫化和整修环节主要是机器动力、电力耗能产生温室气体，成品检验及产品包装环节主要有人力耗能、包装材料及胶料的耗能产生温室气体。归一化CO2当量，其每个环节CO2的排放量和各环节的碳排放量占碳排放总量的百分比见表4。

由表4可以看出在生产工艺过程中，CO2排放量最大的过程是整修过程，占总排放量的94.242%，其次是前处理过程。在这两个工艺过程中主要是机械设备能耗和人力能耗所排放的温室气体，因此，可以对这两个过程中一些能耗大的设备进行优化和提高利用效率，并且人力资源合理利用，以降低企业的碳排放量，提高企业的效率。