4.2.2.2. Выбор метода: производство чугуна и стали

Руководящие принципы МГЭИК (Межправительственная, 2006) представляют три уровня расчёта выбросов СО₂ и два уровня расчёта выбросов СН₄ от производства чугуна и стали. Выбор метода в эффективной практике зависит от национальных и региональных условий. В методе уровня 1 используются региональные данные о производстве и коэффициенты выбросов по умолчанию. Это может давать ошибки из-за использования допущения, а не фактических данных о количестве израсходованного сырья в секторах производства агломерата, чугуна и стали, которые дают выбросы СО₂. Следовательно, уровень 1 можно применять только в том случае, если производство чугуна и стали не относится к ключевой категории.

Руководящие принципы МГЭИК (Межправительственная, 2006) предлагают коэффициенты выбросов по умолчанию для производства агломерата, доменного чугуна, железа прямого восстановления, окатышей, а также для каждого способа выплавки стали. Коэффициенты выбросов СО₂ от производства стали в кислородных конвертерах и в мартеновских печах (ООП) включают выбросы от производства чугуна, который в дальнейшем используется для производства стали. Выбросы от производства литейного чугуна и чугуна, который был продан и вывезен за пределы региона, должны учитываться отдельно. Этот метод удобен для тех стран, где статистика учитывает только производство товарного чугуна. Российская статистика учитывает полное производство чугуна и стали (в том числе с использованием разных технологий производства). В то же время получение данных о межрегиональной торговле чугуном от органов Росстата для метода уровня 1 может быть затруднительным. Поэтому в Методическом руководстве предлагается метод уровня 1 с раздельной оценкой выбросов от производства чугуна и стали и использованием национальных коэффициентов выбросов СО₂. Если составители регионального кадастра выбросов парниковых газов предпочитают использовать методику, описанную в Руководящих принципах МГЭИК, им следует обратиться к главе 4 тома 3 руководства МГЭИК (Межправительственная, 2006).

Метод уровня 2, предназначенный для расчёта выбросов СО₂ от производства чугуна и стали, основан на данных о потреблении сырьевых материалов, включая восстановители, на уровне отрасли в регионе. В этом методе используется массово-балансовый подход и значение углеродного содержания для отдельных материалов. Для оценки выбросов CH₄ не применяется уровень 2. Для метода уровня 3 необходимы заводские данные о выбросах или о деятельности, которые затем суммируют до регионального уровня для расчёта выбросов СО2 и СН4.

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВЫБРОСОВ CO2

Метод уровня 1 – коэффициенты выбросов, основанные на количестве продукции

Выбросы от производства чугуна и стали по методу уровня 1 определяют путём умножения коэффициентов выбросов по умолчанию на региональные данные о производстве (уравнения 4.4 – 4.5). Поскольку выбросы на единицу продукции стали могут меняться в широких пределах в зависимости от способа производства стали, то в эффективной практике определяют долю производства стали по различным способам, рассчитывают выбросы для каждого способа производства и затем суммируют их. Уравнение 4.4 учитывает производства стали в кислородных конвертерах и открытых подовых (мартеновских) печах (ОПП), и отдельно – производство стали в электродуговых печах (ЭДП). В Российской Федерации в 2012 г. продукция кислородных конвертеров составляла около 66%, продукция ЭДП – около 29%, продукция мартеновских печей – около 5%.

Уравнение 4.6 предназначено для расчёта выбросов СО₂ от производства железа прямого восстановления (ЖПВ) по методу уровня 1 с использованием коэффициента выбросов СО₂.

По правилам эффективной практики принято рассчитывать региональные выбросы от производства агломерата и от производства окатышей по отдельности (уравнения 4.7 и 4.8). Уравнения 4.7 и 4.8 следует применять в том случае, если составитель кадастра не располагает детальной информацией о материалах, используемых в процессе. Если используемые в процессе материалы известны, то выбросы рассчитывают по методу уровня 2.

Общие выбросы в этой категории источников равны сумме выбросов, рассчитанных с использованием уравнений 4.4 – 4.8.

Уравнение 4.4

Выбросы от производства чугуна – уровень 1

Производство чугуна: E_CO2, _{неэнергетич.} = ДЧ • EF_ДЧ

Уравнение 4.5

Выбросы от производства стали – уровень 1

Производство стали: E_CO2, _{неэнергетич.} = (КК + ОПП) • EF_КК+Опп + ЭДП • EF_ЭДП

Уравнение 4.6

Выбросы от производства железа прямого восстановления – уровень 1

Производство железа прямого восстановления: E_CO2, _{неэнергетич.} = ЖПВ • EF_жпв

Уравнение 4.7

Выбросы от производства агломерата – уровень 1

Производство агломерата: E_CO2, _{неэнергетич.} = АГЛ • EF_АГЛ

Уравнение 4.8

Выбросы от производства окатышей – уровень 1

Производство окатышей: E_CO2, _{неэнергетич.} = ОКАТ • EF_ОКАТ

Где

E_{СО2,неэнергетич.} = выбросы СО₂, которые должны учитываться в секторе ППИП, тонны

КК = количество нерафинированной стали, выплавленной в кислородных конвертерах, тонны

ЭДП = количество нерафинированной стали, выплавленной в ЭДП, тонны

ОПП = количество нерафинированной стали, выплавленной в ОПП (мартеновских печах), тонны

ДЧ = производство доменного чугуна, тонны

ЖПВ = количество железа прямого восстановления, выпущенного в регионе, тонны

АГЛ = количество агломерата, выпущенного в регионе, тонны

ОКАТ = количество окатышей, выпущенных в регионе, тонны

EF_x= коэффициент выброса, тонны С0₂/тонну продукции x

Метод уровня 2

Метод уровня 2 применяют в том случае, если составителям кадастра известны региональные данные об использовании материалов в процессе производства чугуна и стали, агломерата, окатышей и ЖПВ. Эти данные могут быть получены от органов Росстата, ответственных за производственную или энергетическую статистику, от торгово-промышленных организаций или от компаний по производству чугуна и стали. Метод уровня 2 даёт более точную оценку, чем метод уровня 1, потому что основан на фактическом количестве материалов, дающих выбросы СО2.

П ри расчёте выбросов от производства окатышей можно, также как в других методиках, использовать данные о потреблении энергии, теплотворной способности и углеродном содержании топлива.

Г де, для производства чугуна и стали

E_{СО2,неэнерг.} = выбросы СО₂, которые должны учитываться в секторе ППИП, тонны

PC = количество кокса, израсходованного для производства чугуна и стали (за исключением производства агломерата), тонны

CОB_a = количество побочного продукта а интегрированной коксовой печи, израсходованного в доменной печи, тонны

CI = количество угля, введенного прямо в доменную печь, тонны

L = количество известняка, израсходованного для производства чугуна и стали, тонны

D = количество доломита, израсходованного для производства чугуна и стали, тонны

CE = количество углеродных электродов, израсходованных в ЭДП, тонны

О_b = количество других углеродсодержащих и технологических материалов b, израсходованных для производства чугуна и стали, таких как агломерат, стальной лом или отходы пластмасс, тонны

CОG = количество газа из камерных печей, израсходованного в доменной печи при производстве чугуна и стали, м³ (или другие единицы, например тонны или ГДж. Перевод единиц в соответствии с руководством в томе 2 (Энергетика)).

S = количество выплавленной стали, тонны

IP = количество выплавленного чугуна, не предназначенного для переплавки в сталь, тонны

BG = количество доменного газа, транспортированного с места производства, м³ (или другие единицы, например тонны или ГДж. Перевод единиц в соответствии с руководством в томе 2 (Энергетика).

C_x = углеродное содержание материала шихты или продукта x, тонны С/(единица для материала x) [например, тонны С/тонну]

Где, для производства агломерата:

E_{СО2,неэнерг.} = выбросы СО₂, которые должны учитываться в секторе ППИП, тонны

CBR = количество закупленной и/или произведённой на месте коксовой мелочи для производства агломерата, тонны

CОG = количество газа из камерных печей, потреблённого при производстве агломерата, м³ (или другие единицы, например тонны или ГДж. Перевод единиц в соответствии с руководством в томе 2 (Энергетика)).

BG = количество доменного газа, израсходованного для производства агломерата, м³ (или другие единицы, например тонны или ГДж. Перевод единиц в соответствии с руководством в томе 2 (Энергетика)).

PM_a = количество другого технологического материала а, отличного от материалов, перечисленных в виде отдельных членов, например известняка, природного газа или топливного масла, израсходованного для производства агломерата на предприятии черной металлургии, тонны

S0G = количество отходящего газа от производства агломерата, транспортированного на другое предприятие или на завод по производству чугуна и стали, м³ (или другие единицы, например тонны или ГДж. Перевод единиц в соответствии с руководством в томе 2 (Энергетика)).

C_x = углеродное содержание материала шихты или продукта x, тонны С/(единица для материала x) [например, тонны С/тонну]

У равнение 4.11 предназначено для расчёта выбросов СО₂ от производства железа прямого восстановления по методу уровня 2, основанному на потреблении топлива и углеродном содержании топлива. Выбросы от производства ЖПВ рассчитывают исходя из количества потребленного топлива, коксовой мелочи, доменного кокса или других углеродсодержащих материалов и относят к сектору ППИП.

Где

E_{СО2,неэнерг.}= выбросы СО₂, которые относятся к сектору ППИП, тонны

ЖПВ_ПГ = количество природного газа, израсходованного для производства железа прямого восстановления, ГДж

ЖПВ_km = = количество коксовой мелочи, израсходованной для производства железа прямого восстановления, ГДж

ЖПВ_ДК = количество доменного кокса, израсходованного для производства железа прямого восстановления, ГДж

C_пг = содержание углерода в природном газе, тонны C/ГДж

C_km = содержание углерода в коксовой мелочи, тонны C/ГДж

C_ДК = содержание углерода в доменном коксе, тонны C/ГДж

Метод уровня 3

Метод уровня 3 описан в Руководящих принципах МГЭИК (Межправительственная, 2006).

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВЫБРОСОВ CH₄

Углеродсодержащие материалы при нагревании в печи при производстве агломерата или железа выделяют летучие вещества, в том числе метан. В открытых или полузакрытых печах большая часть летучих веществ сгорает до СО₂ над шихтой, в вытяжном колпаке и каналах отходящего газа, но остаются также и непрореагировавшие вещества, такие как СН₄ и летучие неметановые органические соединения (ЛНОС). Количество таких веществ зависит от работы печи. Непрерывная загрузка материалов снижает количество СН4 по сравнению с загрузкой партиями. Повышение температуры в вытяжном колпаке (уменьшение подсоса воздуха через неплотные соединения) ещё более снижает уровень выбросов СН4.

В этом разделе описан метод уровня 1 по умолчанию для оценки выбросов СН₄ от производства чугуна, агломерата и железа прямого восстановления; метод аналогичен тому, что применяется для оценки выбросов СО2. Метод уровня 2 отсутствует. СН4 также может выделяться из процессов производства стали, однако эти выбросы считаются весьма незначительными. Поэтому выбросы СН4 от производства стали здесь не рассматриваются.

В методе уровня 1 для оценки выбросов СН₄ используются коэффициенты выбросов и региональные промышленные статистические данные.

Уравнение 4.12

Выбросы от производства агломерата – уровень 1

Производство агломерата: E_CH4, _{неэнергетич.} = АГЛ • EF_АГЛ

Уравнение 4.13

Выбросы от производства чугуна – уровень 1

Производство чугуна: E_CH4, _{неэнергетич.} = ДЧ • EF_ДЧ

Уравнение 4.14

Выбросы от производства железа прямого восстановления – уровень 1

Производство железа прямого восстановления: E_CН4, _{неэнергетич.} = ЖПВ • EF_ЖПВ

Где

Е_{СН4,неэнерг} = выбросы CH₄, которые относятся к сектору ППИП, кг

АГЛ = количество агломерата, выпущенного в регионе, тонны

ДЧ = количество чугуна, выпущенного в регионе, тонны

ЖПВ = количество железа прямого восстановления, выпущенного в регионе, тонны

EF_x = коэффициент выброса, кг СН₄/тонну продукции x