行业标准《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量计算方法》编制说明

《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放
量的计算方法》
审定稿
编制说明
中国铝业股份有限公司郑州研究院
2012年11月
编制说明
一、工作情况
1、标准项目所涉及的方法等的简况
目前二氧化碳的排放是国际国内都普通关注的共同焦点。

我国政府高度重视环境保护问题，温总理在研究部署应对气候变化工作会议上指出：到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%。

作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划中,并制定相应的国内统计、监测、考核办法。

因此制定《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量计算方法》，有利于检测、统计该行业的排放状况，有利于行业协会或政府相关部门，评估排放水平，设定减排目标和制定减排政策。

铝用炭素材料焙烧过程中排放的主要污染物有烟（粉)尘、沥青烟(焦油)、
SO
2和氟化物，此外有NOx、CO
2
、CO 、O
2
和水蒸汽等。

其中排放的烟尘、沥青烟、
SO
2
和氟化物均在国家标准GB/T9078-1996中有测试方法及限定标准值。

但对其
排放的温室气体二氧化碳没有统一的统计计算方法，因此制定铝用炭素生产过程
中CO
2
排放的计算方法，是国际国内环境保护的需要，具有十分重要的现实意义。

2、任务来源
根据全国有色金属标准化技术委员2010武汉年会的安排，由中国铝业股份有限公司郑州研究院承担《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量的计算方法》行业标准的制定工作。

标准主要起草人：
3、标准起草单位简况
中国铝业股份有限公司郑州研究院是国内唯一的从事铝、镁轻金属研究的专业性机构，成立于1965年，一直致力于行业重大、关键、共性技术的开发研究，包括大型预焙槽、皮江法炼镁、氧化铝的砂状化、选矿拜耳法等国家重点科技攻关项目的研究。

拥有铝土矿处理、氧化铝工艺、铝用炭素和电解工艺、镁冶炼工艺、化学品氧化铝和轻金属材料工艺、轻金属检测技术领域的研究实验室，具有
完善的铝、镁基础理论研究技术平台，包括TEM、SEM、EDS、XRD、XRF、IC等在内的大型仪器设备50余套，建有世界上最大的氧化铝中间试验厂和电解铝中间试验厂，以及铝土矿综合利用实验基地，同时依托郑州研究院设立了国家铝冶炼工程技术中心、国家轻金属质量监督检验中心和中国铝业股份有限公司博士后科研工作站。

郑州研究院是国际标准化组织ISO/TC79、ISO/TC129、ISO/TC226在国内的主要技术支撑单位，在全国有色金属标准化技术委员会的直接领导下，承担了轻金属行业大部分分析检测方法标准的起草或修订工作，近年来，作为负责起草单位，完成《铝土矿石化学分析方法》、《镁及镁合金化学分析方法》、《铝用炭素材料检测方法》等多个系列160余项标准的起草或修订。

4、主要工作过程（征求意见过程，讨论会、预审会的情况）及主要工作内容
郑州研究院接受任务后迅速成立标准编制小组，确定工作方案。

为了使《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量的计算方法》标准制订得科学、准确、合理，编制组通过国际铝协官方网站查阅并翻译了大量外文文献，下面是部分文献：1）International Aluminium Institute,“The Aluminium Sector Greenhouse Gas Protocol” Greenhouse Gas Emission Monitoring and Reporting by the Aluminium Industry ,October 2006. 网址：/ 2）WRI/WBCSD GHG Protocol Stationary Combustion Guidance，Calculation Tool for Direct Emissions from Stationary Combustion.
同时翻译国际铝协发布“铝部分温室气体草案-铝工业温室气体排放监测报告”附录A中：铝生产过程及其辅助过程二氧化碳和全氟化碳排放的计算方法；世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）固定燃烧指导协议—固定燃烧直接排放的计算工具等资料。

2010年10月编制组成员分别到浙江华东铝业股份有限公司、广西强强炭素股份有限公司、内蒙古霍宁碳素有限责任公司、内蒙古霍煤通顺炭素有限公司、索通发展有限公司、兖矿科澳铝业有限公司、山东华宇铝电有限公司、山东晨阳碳素股份有限公司、抚顺铝业有限公司、山西华泽铝电有限公司、包头铝业有限公司、山西华圣铝业有限公司、济南万方碳素有限责任公司、中铝股份连城分公司及中铝广西分公司、山东分公司、青海分公司和兰州分公司等20余家铝用炭
素生产企业进行了调研走访，了解生阳极中氢含量、焦油收集量、煅后焦使用量、阳极产量等情况。

根据查阅的文献及炭素材料生产的实际的情况，形成讨论稿。

2011年4月25日～4月28日在江苏省徐州市召开了有色金属国家标准和行业标准审定会和讨论会，由中国有色金属标准化技术委员会主持，来自中铝山东分公司、焦作万方铝业股份有限公司、山东兖矿碳素制品有限公司等单位的参会代表对《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量的计算方法》进行了认真的讨论，与会代表对讨论稿提出如下修改意见及建议：
1、删除前言中第一段。

2、删除“规范性引用文件“中引用的英文文献、网址和英文翻译。

3、删除各种燃料折算标煤量的方法及报告期内焙烧炉消耗的燃料计算即标煤折算二氧化碳法。

4、燃料燃烧排放二氧化碳量计算方法采用直接计量法，不采用折算标煤法。

5、删除讨论稿中的表1、2、3，把表格放入编制说明中。

6、规范文本中公式的单位。

7、GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求规范标准文本。

根据讨论会上大家的修改意见，我们对该讨论稿进行进一步修改和完善。

形成预审稿。

在2011年6月21日至23日大连会议上对该标准进行了预审。

预审会上没有异议。

二、标准制定原则和确定标准主要内容的依据
1、标准编制的原则
《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量计算方法》标准的起草符合GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的要求。

《铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量测算方法》标准主要内容的依据：参照国际铝协发布的官方资料结合国内电解铝行业的实际状况。

2、主要技术内容
铝用炭素材料生产过程中CO
2的排放包括：燃料燃烧产生的CO
2
；石油焦煅
烧过程中烧损产生的CO
2
；生坯焙烧过程中粘结剂煤沥青释放的挥发性物质燃烧
产生的CO
2及填充料燃烧产生的CO
2。

把这几部分的CO
2
相加计算得到报告期内铝
用炭素材料生产过程中CO
2
的排放量。

此外也可以根据碳质量守恒，并假定所有
的CO均会进一步氧化为CO
2
，则输入的总碳减去成品、碳粉尘、碎屑、残块等碳
输出，其余碳均转换为CO
2来计算生坯焙烧过程中CO
2
的排放。

煤沥青和煅后焦
中的无碳组分包括硫化物、灰分、氢化物等不会产生CO
2
，因此这部分不包括在
计算中。

石油焦的煅烧和生阳极的焙烧都需要使用煤气、重油或天然气等作为加热燃
料。

这些燃料在燃烧过程中排放的CO
2
占到99%。

通常，采用直接测量法和计算
法两种方法来评估固定燃料燃烧中排放的CO
2。

直接测量法通常是在烟囱或排气
管中采用连续排放监测仪器（CEM）测量排放气体的总流速和CO
2
的浓度，原则上，温室气体排放应选择直接测量法。

但由于安装CEM成本较高，此外对企业来说准确测量烟气的浓度和流速有困难，因此具有实用性且执行成本低的计算法在
评估固定燃料燃烧CO
2
排放中得到广泛应用。

本标准采用的计算法是通过收集记录铝用碳素厂报告期内（报告期为一年）燃料消耗的体积、质量或能量数据（这些数据基于燃料接收，购买记录，或进入燃烧设备的计量），如果需要，还应记录燃料的密度、热焓/热量值，把燃料数据转换为通用的体积、质量或能量。

采用燃料消耗量和排放系数等数据计算燃料消耗产生的二氧化碳排放量。

石油焦作为预焙阳极的主要原料来源，用量较大，因此多数炭素厂都有煅烧
设备对石油焦进行煅烧。

石油焦煅烧过程中烧损排放的CO
2
按照文本中公式（6）计算。

数据来源及工业典型值见表1。

生坯焙烧过程中CO
2
排放的计算采用质量守恒法和分步计算法。

质量守恒法
是根据碳质量守恒，并假定所有的CO均氧化为CO
2
，则输入的总碳减去成品、碳
粉尘、碎屑、残块等输出碳，其余碳均转换为CO
2。

煤沥青和煅后焦中的无碳组
分包括硫化物、灰分、氢化物等不会产生CO
2
，因此这部分不包括在计算中。

按
照文本中公式（7）计算报告期内CO
2
排放量，公式中的数据均来自工厂记录及测量。

分步计算法是按照生阳极焙烧过程中排放的CO
2
分两部分来计算。

一是煤沥
青挥发物燃烧排放CO 2，另外为焙烧炉中填充料在煅烧过程中排放的CO 2。

混捏成
型后的生阳极在焙烧加热炉内的保护介质中，在隔绝空气的条件下，按一定的升温速率进行高温热处理时，生阳极中所含煤沥青发生热分解缩聚反应，不稳定的轻质组分以挥发分的形式排出。

生阳极焙烧过程中煤沥青挥发物燃烧排放CO 2 的计算见公式（8）。

公式中的数据来源及不确定度见表2。

表1计算石油焦煅烧过程中烧损产生的CO 2排放的数据来源及不确定度
注：公式中系数0.035是基于过去的研究工作，假定石油焦中易燃物CH 4含量为3.2%，焦油含量0.3%，H 2含量7.1%。

则CH 4和焦油所贡献的排放的排放量。

表2 数据来源及不确定度
生阳极焙烧过程中需要填充料覆盖在生阳极上以隔绝空气防止炭块氧化，同时在生阳极之间也有填充料来填充间隙以防止炭块变形。

焙烧炉中填充料在煅烧过程中CO 2排放的计算见公式（9），公式中的数据来源及不确定度见表3。

表3 数据来源及不确定度
计算报告期内铝用炭素材料生产过程中二氧化碳排放量是否准确取决于数据收集的质量和质量控制测量的精确度。

收集高质量的活动数据往往是企业温室气体盘查的最大限制。

因此,应当建立严格的数据收集规程以确保计算结果的准确性。

三、标准水平分析（采用国际标准和国外先进标准的程度（IDT、MOD 或NEQ）、国际、国外同类标准水平的对比分析）
没有查到国际标准和国外先进标准。

四、与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系
本标准所规定的内容，完全满足国家现行的法律法规要求。

五、重大分歧意见的处理经过和依据
无。

六、标准作为强制性或推荐性的建议
建议该标准作为推荐性行业标准。

七、贯彻标准的要求和措施建议
由于本标准为首次制定，建议开展该系列标准技术的培训宣贯等相关工作。

八、废止现行有关标准的建议
无。

九、其他应予说明的事项
无。

十、预期效果
本标准的制定，有利于行业协会或政府相关部门，评估铝用炭素材料生产过程中的排放状况，排放水平，同时为设定减排目标和制定减排政策提供数据支持。

标准编制组
2012.11.15。