VOCs治理項(xiàng)目層面碳排放核算

近幾年來(lái)，我們一直講VOCs減排，隨著雙碳目標(biāo)的落地實(shí)施，VOCs減排過(guò)程中的碳排放需要我們格外關(guān)注！因質(zhì)量守恒，VOCs治理過(guò)程中，碳排放基本是個(gè)增量過(guò)程（因有電耗、燃?xì)庀牡阮~外碳排放，但排除部分工藝如冷凝回收后的化工產(chǎn)品才能有回用價(jià)值等極端特殊情況，需特別計(jì)算對(duì)待）。下文為一則文獻(xiàn)內(nèi)容論述，供參考。

實(shí)際的VOCs污染治理過(guò)程中，通過(guò)增加處理設(shè)備、改進(jìn)處理工藝提升治理效率，一般會(huì)造成運(yùn)行能耗上升。目前處理效率比較高的治理方式為熱力氧化或焚燒技術(shù)，廢氣的收集和處理過(guò)程消耗大量的電力和天然氣，逐步成為企業(yè)碳排放的重要來(lái)源之一。為推進(jìn)“3060”雙碳目標(biāo)，在VOCs高效治理的同時(shí)必須兼顧碳減排。 目前碳排放核算主要針對(duì)組織或產(chǎn)品層面，沒(méi)有針對(duì)項(xiàng)目層面， 因此，開(kāi)展VOCs治理項(xiàng)目層面碳排放核算：

1）有利于對(duì)企業(yè)碳排放源進(jìn)行深入挖掘減排潛力；

2）有助于對(duì)項(xiàng)目方案進(jìn)行比選，在VOCs治理效率提升和碳排放削減之間尋求平衡點(diǎn)；

3）有利于對(duì)廢氣治理項(xiàng)目精細(xì)化管理，綜合計(jì)算項(xiàng)目投入與產(chǎn)出。

1、碳來(lái)源分析與核算方法

①電力消耗

VOCs廢氣通過(guò)風(fēng)機(jī)進(jìn)行收集、輸送需要消耗電力，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)機(jī)效率等參數(shù)都會(huì)影響其電力消耗。近年來(lái)，由于VOCs無(wú)組織排放控制要求不斷加強(qiáng)，企業(yè)通過(guò)提高風(fēng)量、風(fēng)壓的方式提高廢氣收集效率，造成耗電量進(jìn)一步增加。

②化石燃料燃燒

采用焚燒法或熱力氧化法處理VOCs時(shí)，需要在較高的溫度下使VOCs與氧氣進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)進(jìn)口VOCs濃度低于2g/m3時(shí)，不能進(jìn)行自持燃燒，需要額外的天然氣助燃。

③VOCs燃燒

采用焚燒法或熱力氧化法處理VOCs時(shí)，VOCs與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳，該過(guò)程相當(dāng)于化石燃料燃燒，上述處理工藝的處理效率均達(dá)到95%以上，說(shuō)明絕大部分的VOCs轉(zhuǎn)化為二氧化碳，這部分的碳排放量也是不可忽視的。

④核算方法探討

（1）現(xiàn)有核算方法

根據(jù)北京市《二氧化碳核算和報(bào)告要求 其他行業(yè)》（DB11/T 1787-2020）的要求，核算邊界包括化石燃料燃燒排放、消耗外購(gòu)電力產(chǎn)生的排放和消耗外購(gòu)熱力產(chǎn)生的排放。以上核算邊界，沒(méi)有考慮VOCs最終燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量。

以某企業(yè)為例，VOCs廢氣采用“濃縮+RTO”處理工藝，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，去除1噸VOCs需要消耗電力3.0萬(wàn)kWh/噸，消耗天然量5400m3/噸，折合二氧化碳排放量為29.8tCO2。該過(guò)程中電力消耗產(chǎn)生的二氧化碳排放量占總量的61%，主要是廢氣經(jīng)過(guò)濃縮預(yù)處理后，提高了VOCs濃度、降低了廢氣總量，節(jié)約了后續(xù)RTO處理過(guò)程的天然氣消耗。

（2）拓展核算

目前，VOCs通常以非甲烷總烴（以碳計(jì)）表征，去除1噸VOCs（非甲烷總烴，以碳計(jì)），燃燒過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳量為3.7tCO2，占到處理過(guò)程總碳排放量的11%。

由于這部分二氧化碳是VOCs焚燒產(chǎn)生的，其排放量是相對(duì)固定的，但由于治理過(guò)程的電力、天然氣消耗量的差異，這部分碳排放量所占比例不是固定的，該比例數(shù)值越高越好。

2、思考與建議

1、VOCs處理效率提升的邊際成本

假設(shè)車(chē)間內(nèi)廢氣是均勻的，收集效率增加通常意味著風(fēng)量增加。如風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)所示，若風(fēng)機(jī)不換，風(fēng)量上升至則風(fēng)壓相應(yīng)下降；若通過(guò)更換電機(jī)保持壓力不變，風(fēng)量增加10%，按照風(fēng)機(jī)定律則風(fēng)機(jī)的功率則增加33%，造成電耗增加較多。

風(fēng)機(jī)特性曲線(xiàn)

即使風(fēng)量和風(fēng)壓的增加能夠提升VOCs的收集效率，但是由于車(chē)間內(nèi)VOCs分布的不均勻性，通常會(huì)造成VOCs收集濃度的下降，反而增加廢氣增濃預(yù)處理和燃燒過(guò)程的能耗。

綜合來(lái)看，隨著廢氣治理效率的提升，收集過(guò)程和處理過(guò)程的能耗會(huì)相應(yīng)的增加，且邊際成本越來(lái)越高。

2、VOCs處理產(chǎn)生的碳排放成本

上述案例計(jì)算結(jié)果表明，VOCs處理過(guò)程的碳排放主要來(lái)源于電力消耗和天然氣燃燒，去除1噸VOCs產(chǎn)生的碳排放高達(dá)33.5tCO2，此外還會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物。因此，在當(dāng)前減污降碳協(xié)同增效的背景下，僅僅通過(guò)末端治理改造削減VOCs的代價(jià)是比較高的。

3、VOCs治理低碳化路徑

（1）源頭削減。采用源頭削減的方式減少VOCs的使用和產(chǎn)生有助于降低末端治理的壓力，可以采取相對(duì)簡(jiǎn)單的工藝進(jìn)行治理即可達(dá)標(biāo)。如汽車(chē)行業(yè)中涂漆、色漆水性化后，噴漆室的廢氣經(jīng)過(guò)文丘里水洗后即可以達(dá)標(biāo)排放，無(wú)須進(jìn)入RTO處理。

（2）選擇低碳處理技術(shù)。采取局部密閉、減風(fēng)增濃、濃縮預(yù)處理等技術(shù)，在控制風(fēng)量的前提下提高VOCs的收集效率和廢氣濃度，降低后續(xù)處理過(guò)程的能源消耗。如2018年《國(guó)家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄(大氣污染防治領(lǐng)域)》載明的“包裝印刷行業(yè)節(jié)能優(yōu)化及廢氣收集處理一體化技術(shù)”可以使排風(fēng)量減少70%以上，VOCs濃度可提高3倍以上，減風(fēng)增濃后可以直接進(jìn)入氧化設(shè)備凈化。

（3）加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行控制?！吨匚廴咎鞖鈶?yīng)急減排措施制定技術(shù)指南（2020年修訂版）》要求A級(jí)企業(yè)VOCs治理設(shè)施“安裝DCS或PLC系統(tǒng)，連續(xù)測(cè)量并記錄治理設(shè)施控制指標(biāo)溫度、壓力（壓差）、時(shí)間和頻率值”，通過(guò)收集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)反饋于優(yōu)化控制，使治理設(shè)施保持在高效運(yùn)行狀態(tài)。

來(lái)源：VOCs減排工作站