燒堿生產工序碳排放核算

摘 """""要：以遼寧某化工企業燒堿生產流程為研究對象，基于排放因子法對燒堿生產流程溫室氣體排放總量進行核算，定量分析了工藝流程中各環節和各類能源消耗對排放總量的影響。結果表明：在某自然年度內燒堿生產流程溫室氣體排放總量為625"562.2 t二氧化碳當量。從系統構成來看，直接生產系統的溫室氣體排放貢獻度為73.06%，而間接生產系統溫室氣體排放貢獻度為26.94%，能源消耗中電力消耗所導致的溫室氣體排放占比最大，可見電力消耗是燒堿生產流程溫室氣體排放最大的影響因素。

關 "鍵 "詞：排放量核算；溫室氣體；排放因子法；燒堿生產

中圖分類號：X652 """""""""""文獻標志碼：A """"文章編號：1004-0935（2025）03-0524-04

隨著全球經濟的發展，人類活動產生了大量溫室氣體。溫室氣體的排放導致全球變暖，引發了一系列極端的氣候災害，破壞了自然界的生態平衡^[1]。應對全球變暖這一重要問題，發展低碳經濟已經成為世界發展的必然選擇^[2]。我國是全球范圍內能源消耗量最多的國家，同時也是二氧化碳的主要排放國，占全球排放量的30%^[3]。2023年，聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）發布了第六次評估報告《氣候變化2023》，其指出通過減少溫室氣體排放等行動，確保可持續的未來^[4]。隨著限制溫室氣體排放的規定出臺，發展低碳經濟對企業是挑戰也是機遇，面對這樣的形勢，企業應建立完善的溫室氣體核算體系，樹立低碳環保的發展理念^[5]。

目前，對二氧化碳的估算研究有多種，進行了不同角度的研究^[6]。PAN等^[7]根據改進的燃燒面積方法和最新的數據集，采用自上而下的方法估算了火災的二氧化碳排放量。在此之外，一些研究集中在重要的二氧化碳排放行業，包括煤化工行業^[8]、化石燃料燃燒^[9]、水泥行業^[10]、電力行業^[11]。WANG等^[12]根據23家煤化工企業的第一手數據，公布了我國當地煤化工產品的CO₂排放因子，并推斷出我國煤化工行業的CO₂排放總量。在這基礎上，對碳減排的潛力進行了研究。XIE等^[13]通過預測2016年至2025年黑炭排放量，對參考情景和加速減排情景進行了比較，分析出未來30年我國多個行業黑炭減排的巨大潛力。這些研究為不同行業的二氧化碳減排提供了具體支持。

根據實地調研，獲得一份化工企業制堿過程全面的溫室氣體排放清單。根據政府發布的相關企業生產溫室氣體排放指南確定了核算方法和公式。采用自上而下的統計數據和自下而上的研究數據，確定了化工企業制堿過程的直接生產系統和輔助及附屬系統各排放源的溫室氣體排放量。

1 "方法和數據來源

1.1 "系統邊界

該化工企業制32%、50%質量分數的燒堿過程為該研究的核算邊界，與我國發布的《中國化工生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》定義的系統邊界一致^[14]。系統邊界如圖1所示。

由圖1可以看出，制燒堿過程排放的二氧化碳來源可分為兩類：一類是因凈購入電力消耗而引起的二氧化碳排放，定義為直接生產系統；另一種是因凈購入熱力消耗而引起的二氧化碳排放，定義為輔助及附屬生產系統。直接生產系統排放均認定為直接排放；輔助及附屬生產系統排放包括蒸汽、氮氣、循環水、冷凍水等能源消耗產生的排放，均認定為間接排放。

1.2 "數據來源

通過實地考察、環境影響評價和環境監測報告分析，收集了化工企業制燒堿過程各排放源消耗量的第一手資料。還需要對原始數據進行歸一化處理，以消除不同單位和尺度的影響。

對于調查中缺失的數據，供電的二氧化碳排放因子以東北區域、華北區域、華東區域、華中區域、西北區域和南方區域為基礎，暫時使用表1所示的電網的二氧化碳排放系數，該系數將根據有關政府部門公布的最新資料而調整^[15]。熱力供給的二氧化碳排放因子可以依據上游供應企業的實際排放量進行計算，無法提供實際數據的二氧化碳排放因子缺省值為0.11 t·GJ^-1。

1.3""溫室氣體排放核算

企業因凈購入的能源消耗引起的二氧化碳排放量按公式（1）計算。

I—企業的熱力、電力。

1.3.1""直接生產系統溫室氣體計算

直接生產系統的能耗種類包括直流電和動力電，根據實地調查和表1的數據計算生產質量分數為32%、50%的燒堿溫室氣體排放量，公式如下：

（2）

G—企業的直流電、動力電。

1.3.2""輔助及附屬生產系統的溫室氣體計算

輔助及附屬生產系統有蒸汽、生產上水、循環水、純水、工藝空氣、氮氣等能源類型，核算生產不同質量分數的燒堿溫室氣體排放公式如下：

A1至A8—蒸汽、生產上水、循環水、純水、工藝空氣、氮氣、

儀表空氣、冷凍水；

B1至B5—蒸汽、生產上水、循環水、純水、、儀表空氣。

1.4""不確定性分析

由于活動數據的收集和排放因子的不確定性導致溫室氣體排放核算的不確定性。由于該化工企業的各排放類型的年消耗量主要取自官方統計數據，因此假設這些數據在排放估算中不存在不確定性。然而，計算中使用的參數存在不確定性。其中，熱力供應的二氧化碳排放因子采用的是省缺值，電力供應的二氧化碳排放因子采用的是地域排放因子，這也是該研究不確定性的一個來源。

2""結果與分析

該研究的溫室氣體排放總量等于直接生產系統碳排放量加輔助及附屬生產系統碳排放量，根據上述方法、活動數據和排放因子，計算了該企業一年生產燒堿的二氧化碳排放量，結果如圖2所示。

根據計算，生產質量分數為32%的燒堿的二氧化碳排放總量為569 880.254 t，生產質量分數為50%的燒堿的二氧化碳排放總量為55 162.302"t。32%質量分數的燒堿和50%質量分數的燒堿的工藝流程不同，導致排放的二氧化碳量不一樣。

燒堿裝置（離子膜法）工藝流程圖如圖3所示。燒堿的制備流程是先將原鹽化鹽后按傳統的方法（離子膜法）進行鹽水精制，一次精制采用膜過濾器過濾次精鹽，再經整合離子交換樹脂塔進行二次精制，將二次精制鹽水電解，將電解槽生產的液堿通過蒸發系統用蒸汽加熱得到32%質量分數的燒堿，32%質量分數的燒堿再進行加熱蒸發得到50%質量分數的燒堿^[16]。

在生產過程中，多種類型的能源被用于制燒堿，為了從消耗能源角度考慮對溫室氣體排放的貢獻，比較了不同類型的能源消耗產生的二氧化碳排放量，結果如圖4所示。由圖4可以看出，直流電消耗產生的碳排放量占比最高，其次是蒸汽消耗產生的碳排放量。

在直接生產系統的碳排放中，32%質量分數的燒堿中，直流電的消耗引起的二氧化碳排放量占最大貢獻，為454 692"t，如圖5所示。制燒堿耗電量高的原因是在化鹽階段之前有個整流步驟，需要從電力系統中獲得的高壓交流電轉化為可供電解所使用的低壓直流電，這個過程的能源消耗主要體現在變壓上。在進行整流操作的同時，會根據整流的效率來評估產生的電力損失，而這個效率的大小則主要由所使用的整流設備所決定。

在輔助及附屬生產系統中，生產質量分數32%的燒堿中產生二氧化碳排放量最大的循環水，為352 700.350 2 t，其次是蒸汽，為16 579.2 t，如 """"圖6所示。生產質量分數為50%的燒堿中產生二氧化碳排放量貢獻最大的是蒸汽，為43 655.128 t，如圖7所示。蒸汽消耗大的原因是50%質量分數的燒堿是在質量分數32%的燒堿之后經過2個蒸發器，進行加熱蒸發得到的。

3""結 論

調查了該企業的溫室氣體排放系統的貢獻和排放數量，基于化工企業的第一手數據，用排放因子法核算出制堿過程各類型的碳排放量，得出溫室氣體總的排放量為625 562.203 54 t"二氧化碳當量，其中溫室氣體排放最多的2個排放源為直流電消耗和蒸汽消耗，貢獻率分別為73.06%和9.64%。

研究成果為了解制堿過程溫室氣體排放特征提供了有益的見解，促進了企業制定溫室氣體減排政策。為了實現企業減排目標，應保證系統的有效運轉，降低能耗，特別是電能的傳輸和設備的維修。要強化能源關鍵環節的監督管理，進一步挖掘企業的節能節水潛力。

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Carbon Emission Accounting of Caustic Soda Production Process

ZHANG Yanchen¹，"LIU Shanshan²， WANG Jing¹， ZOU Yingying¹， LIU Fei¹

（1. College of Petroleum and Natural Gas Engineering，"Liaoning Petrochemical University，"Fushun Liaoning 113001，"China;

2. School of Mechanical and Electrical Engineering，"Lanzhou Jiaotong University，"Lanzhou Gansu"730000，"China）

Abstract："Taking the caustic soda production process of a chemical enterprise in Liaoning province as an research"object， the total amount of greenhouse gas emissions from the caustic soda production process was"calculated"based on the emission factor method， the influence of each link and all kinds of energy consumption in the process flow on the total emission was"quantitatively analyzed. The results"showed that，"in a natural year， the total amount of greenhouse gas emissions from caustic soda production was 625 562.2 t carbon dioxide equivalent. The contribution of direct production systems to greenhouse gas emissions was 73.06%， while that of indirect production systems was 26.94%， electricity consumption accounted for the largest proportion of greenhouse gas emissions in energy consumption， which showed that electricity consumption was the largest influence factor of greenhouse gas emissions in caustic soda production process.

Key words："Emissions accounting; Greenhouse gases; Emission factor method; Caustic soda production