陶瓷行业减污降碳协同增效案例评估——基于干法制粉的实证分析 气候变化研究进展    2022, 18 (3): 373-380.   DOI: 10.12006/j.issn.1673-1719.2021.179

表2 交叉弹性分析结果

正文中引用本图/表的段落

干法制粉是陶瓷行业重要的节能减排技术之一,但目前并未得到广泛应用。文中以南、北方各一家代表企业作为案例,针对干法制粉开展减污降碳协同增效评估。通过文献调研和实地考证,采用产排污系数法计算了干、湿法制粉技术大气污染物和CO₂减排量,并进行了对比分析。结果表明,与湿法制粉工艺（天然气）相比,同样生产1 t粉料,干法制粉可以减少51%的CO₂排放;同时大气污染物明显下降,其中颗粒物降低了42%,NO_X下降了45%,SO₂降低了42%。协同控制交叉弹性分析结果进一步表明干法制粉在减排大气污染物的同时可以实现较好的温室气体减排效果。由于南、北方原料含水率的差异,北方干法制粉能耗与南方相比下降51%,在原料含水率较低的北方应用干法制粉减污降碳效果更好。

温室气体和大气污染物大部分是化石能源燃烧产生的,具有同根同源性[1]。这种特征决定了两者应当协同控制。根据生态环境部环境与经济政策研究中心（PRCEE）给出的定义,协同控制包含两个方面：一方面是在控制温室气体排放的过程中减少其他局域污染物排放;另一方面,在控制局域污染物排放及生态建设过程中同时也可以减少或者吸收CO₂及其他温室气体排放。国内针对协同效应的研究最早可以追溯到2003年,主要集中在城市或行业的减排措施和政策研究[2]。在行业层面,毛显强等[3]、刘胜强等[4]通过构建大气污染物协同减排当量指标对电力、钢铁行业技术和结构减排开展了大量研究。周颖等[5]用2007年能源环境经济投入产出模型,定量计算了水泥行业主要常规污染物和CO₂之间的减排协同度。唐伟等[6]利用情景方法分析杭州市机动车尾气排放控制协同效应。在城市层面,邢有凯等[7]利用减排弹性系数分析法、协同效应坐标系法对唐山市城市蓝天保卫战协同控制效果展开评估。李丽平等[8-9]先后针对湘潭市和攀枝花市“十一五”总量减排措施对温室气体减排协同效应进行评估。胡涛等[10]以乌鲁木齐市为案例开展了协同控制空气污染物与温室气体评估。许光清等[11]通过计算温室气体和大气污染物的协同效应和成本效益对北京市黄标车淘汰和深圳新能源车政策开展评估。但是,目前针对企业层面的先进技术协同效应评估还较少,李媛媛等[12]对无水印刷技术开展协同减排污染物与温室气体案例评估。曾令可等[13]对陶瓷行业碳排放现状及计算依据进行研究,结果表明建筑卫生陶瓷行业CO₂的年排放量已达到1.26亿t,其中燃料燃烧排放占75.4％,耗电间接排放占23.2%,原料烧成分解排放占1.4%。王彦静等[14]分析我国建筑陶瓷行业碳排放及减排潜力,采用生命周期核算方法对干法制粉等3项技术碳排放进行定量分析,其中干法制粉碳减排潜力为50.8%,但没有关注技术对大气污染物减排的影响以及南北方原料含水率的差异而造成的碳减排潜力的差异。国内外学者对干法制粉的研究多聚焦于材料领域,缺乏对其环境效益的分析。为了对比南、北方技术应用的差异性和干法制粉减污降碳的实际效果,选取广东、山东两个运用干法制粉技术生产的建筑陶瓷企业为案例,收集整理陶瓷行业干法制粉现状的基础数据,综合运用协同控制交叉弹性分析,分析常规大气污染物和CO₂协同减排潜力,期望为陶瓷行业减污降碳协同增效提供案例支撑。

式中：E_CO2为陶瓷生产过程CO₂排放量（g),E_CO2,1和E_CO2,2分别为化石燃料燃烧和生产用外购电产生的CO₂排放量（g);F_e为化石燃料使用量（104 m3或t);Q_nci为化石燃料的低位发热量（MJ/(104 m3)或MJ/t);F_CO2为化石燃料的排放因子（g CO₂/MJ)。Q_nci和F_CO2依据《广东省陶瓷企业二氧化碳排放信息报告指南（试行）》确定,其中天然气Q_nci为389310 MJ/(104 m3),F_CO2为56.10 g CO₂/MJ,水煤浆Q_nci为20905 MJ/t,F_CO2为123.20 g CO₂/MJ;H_e表示生产1 t粉料时的用电量（104 kW∙h);H_CO2表示企业供电CO₂排放因子（g CO₂/(kW∙h)),依据全国电网平均排放因子,H_CO2取值为610.1 g CO₂/(kW∙h)。

表2各项交叉弹性系数均为正值,表明干法制粉在减排大气污染物的同时可以实现温室气体减排。在北方干法制粉中,每减排一个百分点的SO₂可协同减排1.38个百分点的温室气体。北方干法制粉交叉弹性系数均高于南方,表明大气污染物协同减排温室气体的效果更好。北方原料含水率低是协同减排效果更好的重要原因。

本文的其它图/表

• 图1  陶瓷行业制粉阶段基本产污流程和核算边界图
• 表1  两种制粉工艺大气污染物和CO₂排放强度
• 图2  不同制粉工艺减污降碳效果评估