2.2.1.2. Выбор коэффициентов выбросов метод уровня 1

Для уровня 1 в рамках эффективной практики используют допущение о том, что клинкер по умолчанию содержит 65% СаО, что 100% СаО происходит от карбонатного материала, и применяют 2% поправочный коэффициент на ЦП (подробное обсуждение относительно ЦП см. в описании метода уровня 2 далее).

Таким образом, по умолчанию, 1 тонна клинкера содержит 0,65 тонн СаО из СаСО₃. Этот карбонат состоит из 56,03 вес% СаО и 43,97 вес% CO₂ (таблица 2.1). Количество СаСО₃, необходимое для производства 0,65 тонн СаО, (Х) равно: X = 0,65/0,5603 = 1,1601 тонн CaCO₃ (без округления). Количество CO₂, выделившегося при кальцинировании этого CaCO₃ = 1,1601 • 0,4397 = 0,5101 тонн CO₂ (без округления). Принимая поправку в виде дополнительных 2 процентов к расчётному количеству ЦП, получаем округленное значение коэффициента выбросов по умолчанию (EF_clc):

Уравнение 2.3

Коэффициент выбросов для клинкера

EF_clc = 0,51 • 1,02 (поправка на ЦП) = 0,52 тонн CO₂ /тонн клинкера

В уровне 1 EF_clc по умолчанию включает поправку на ЦП. Это отличается от EF_cl для уровня 2, в котором ЦП не учитывается. EF_cl следует умножить на поправочный коэффициент CF_ckd (см. уравнение 2.4) чтобы получить комбинированный EF для клинкера и ЦП.

Метод уровня 2:

Коэффициент выбросов для клинкера (EF_cl).

В методе уровня 2, если известны региональные данные о содержании СаО в клинкере и о потреблении некарбонатных источников СаО, то по правилам эффективной практики рассчитывают коэффициент выбросов CO₂ для клинкера, специфичный для конкретного региона. Как отмечалось выше, для расчёта коэффициента выбросов для клинкера необходимо знать содержание СаО в клинкере, а также долю СаО, которая перешла из карбонатного источника (обычно CaCO₃). Содержание СаО в клинкере обычно составляет от 60 до 67 процентов. На отдельно взятом заводе содержание СаО обычно остаётся стабильным в пределах 1 – 2 процентов. Базовый коэффициент выбросов по умолчанию (рекомендованный для уровня 1) основан на допущении о том, что клинкер на 65% состоит из СаО, что 100% СаО было получено из CaCO₃ и, что при обжиге достигается 100% кальцинирование.

Базовый (т.е. не скорректированный на ЦП) коэффициент выбросов (0,51) в уравнении 2.3 означает, что клинкер содержит 65% СаО. Аналогичный расчёт можно выполнить для других значений содержания СаО в клинкере. Например, для клинкера с 60% содержанием СаО, целиком полученного из CaCO₃, EF_cl (без поправки на ЦП) равен 0,47 и для клинкера с 67% содержанием CaCO3 – EF_cl = 0,53.

Если известно, что значительную часть СаО происходит из некарбонатного источника (например, из металлургического шлака или зольной пыли), то следует сначала вычесть этот компонент СаО. Например, если 4% СаО в клинкере, содержащем 65% СаО, получено из шлака, то СаО из карбоната составляет 61%, и расчёт даёт EF_cl = 0,48.

В кадастре выбросов парниковых газов Российской Федерации выполнена оценка национального коэффициента выбросов СО₂ от производства клинкера на основании средневзвешенного содержания СаО в клинкере российского производства. Содержание СаО в клинкере российского производства определялось на основании данных о содержании СаО в клинкере, полученных от 19 из 52 действовавших в 2010 г. цементных заводов с долей в производстве клинкера, составляющей 61% суммарного производства клинкера в Российской Федерации. Среднее значение содержания СаО в клинкере рассчитывалось как средневзвешенное с учетом объемов производства клинкера на заводах. Среднее значение содержания СаО в клинкере составляет 65,6%, что соответствует коэффициенту выбросов СО₂, равному 0,5154 тонны СО₂/тонну клинкера (без поправки на ЦП) (Российская, 2006-…). Это значение коэффициента выбросов является наиболее предпочтительным для использования в региональных оценках выбросов от производства цемента при отсутствии данных о содержании СаО в клинкере, произведенном на цементных заводах региона.

Коэффициент выбросов по умолчанию не включает поправку на MgO. На каждый 1 процент MgO, полученный из карбоната, коэффициент выбросов равен дополнительным 0,011 тоннам CO₂/тонну клинкера (т.е. EF_cl = 0,510 + 0,011 = 0,52 тонн CO₂/тонну клинкера). Поскольку MgO также может быть получен из некарбонатного источника и поскольку содержание MgO в портланд-цементе весьма низкое, то реальное количество MgO из карбоната, по-видимому, очень незначительно. Поскольку допущение о том, что источником СаО на 100% является карбонат, уже даёт завышенную оценку выбросов (вероятно, имеется какой-то небольшой вклад СаО от некарбонатных источников) и поскольку некоторое количество MgO, по-видимому, было произведено из некарбонатного источника, то поправка на MgO не требуется для расчётов 2-го уровня. О неопределённостях, связанных с этими предположениями см. таблицу 2.3.

Поправочный коэффициент для выбросов цементной пыли (CF_ckd).

Пыль может образовываться в различных частях линии обжига для получения клинкера. Состав этой пыли может меняться в зависимости от того, где она образуется, но вся она определяется термином «цементная пыль» (ЦП). ЦП состоит из частиц, производных от сырьевых материалов, при этом исходный карбонатный компонент пыли может быть частично кальцинирован. Цементную пыль можно эффективно улавливать с помощью технологии контроля пыли и затем возвращать в обжиговую печь (что чаще встречается на практике) или её можно сразу направлять в обжиговую печь вместе с воздухом для горения, или (после улавливания) её можно отправлять в отходы. Степень возврата ЦП обратно в печь зависит от того, будет ли это влиять на качество клинкера (например, на избыточное содержание щёлочи) или производимого из него готового цемента. В той степени, в которой потери ЦП состоят из кальцинированного сырьевого карбоната, выбросы от этого кальцинированного сырья дают прибавление к выбросам от производства клинкера в расчётах уровня 1 и 2.

Поскольку данные о количестве произведенной ЦП могут быть скудными (за исключением, возможно, отчётности на уровне завода), то оценка выбросов от потери ЦП с использованием значений по умолчанию может считаться эффективной практикой. Количество CO2 от потерь ЦП может меняться -обычно в пределах 1,5% (дополнительного CO2 по отношению к рассчитанному количеству CO2 для клинкера) для современного завода и в пределах около 20% для завода, на котором теряется большое количество высоко кальцинированной ЦП. При отсутствии данных поправочный коэффициент для ЦП по умолчанию (CFckd) равен 1,02 (т.е. к CO2, рассчитанному для клинкера, добавляется 2%). Если считается, что кальцинированная ЦП не теряется в системе, то поправочный коэффициент для ЦП будет 1,00.

Если данные известны, то поправочный коэффициент (CFckd в уравнении 2.2) для «потерянных» выбросов CO₂ можно рассчитать по уравнению 2.4.

Уравнение 2.4

Поправочный коэффициент для ЦП, не возвращённой в обжиговую печь

CF_ckd = 1 + (M_d /M_cl) • C_d • F_d • (EF_c /EF_cl)

где:

CF_ckd = поправочный коэффициент для выбросов ЦП, относительные единицы

M_d = вес ЦП, не возвращённой в обжиговую печь ^а), тонны

M_cl = вес произведённого клинкера, тонны

C_d = доля исходного карбоната в составе ЦП (т.е. перед кальцинированием), дробь^б)

F_d = доля кальцинированного исходного карбоната в составе ЦП, дробь ^б)

EF_c = коэффициент выбросов для карбоната (таблица 2.1) тонны CO₂/тонну карбоната

EF_cl = коэффициент выбросов для клинкера без поправки на ЦП (т.е. 0,51 тонны CO₂/тонну клинкера), тонны CO₂/тонну клинкера.

Примечания: Предполагается, что 100% ЦП уловлено в первый раз. Если какое-то количество ЦП улетает в атмосферу, то должна быть сделана оценка этого количества и включена в M_d.

Можно сделать допущение о том, что исходный карбонат целиком состоит из CaCO3 и что пропорция исходного карбоната в составе ЦП та же самая, что в исходной смеси, загружаемой в обжиговую печь.

Например, если M_d/M_cl = 0,2, C_d = 0,85, F_d = 0,5, исходный карбонат целиком состоит из CaCO3 (следовательно, EF_cl=0,4397 тонн CO₂/тонну карбоната), EF_cl по умолчанию = 0,51 тонны CO₂/тонну клинкера, то CF_ckd = 1,073 (без округления) – то это даёт около 7% выбросов дополнительно к количеству CO₂, рассчитанному только для клинкера.