導(dǎo)語：制漿造紙企業(yè)碳排放核算研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：減少碳排放的基礎(chǔ)是找出碳排放巨大的環(huán)節(jié)。以制漿造紙企業(yè)為研究對(duì)象，核算了電力、熱力、輔助燃料等使用造成的碳排放，計(jì)算了碳當(dāng)量，包括了二氧化碳及其他溫室氣體，并針對(duì)制漿造紙生產(chǎn)過程中“堿回收”、“熱電站動(dòng)力鍋爐”等熱點(diǎn)碳排放工段，提出了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、積極發(fā)展低碳技術(shù)等減排策略。

關(guān)鍵詞：制漿造紙企業(yè)；生產(chǎn)過程；碳排放；核算

1概述

在全球氣候變暖、溫室效應(yīng)加劇的背景下，基于工藝與生產(chǎn)過程追蹤碳元素流動(dòng)以及碳排放已成為社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)問題[1]。我國(guó)是全球最大的碳排放國(guó)家，能源消耗與二氧化碳排放已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。2009年，我國(guó)在哥本哈根氣候大會(huì)上承諾，至2020年我國(guó)單位生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。近年來國(guó)民環(huán)保意識(shí)有所提高，但距離實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)依然任重道遠(yuǎn)。高耗能、高排放產(chǎn)業(yè)的制漿造紙產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要組成部分，其生產(chǎn)過程一般包括森林撫育、木材收獲、備料、制漿、堿回收、造紙和產(chǎn)品分銷等階段；生產(chǎn)過程的能耗形式主要是燃燒煤炭等產(chǎn)生的電能和熱能，因此制漿造紙產(chǎn)業(yè)過程碳排放巨大。目前亞洲的噸紙?zhí)寂欧怕收嫉饺驖{紙工業(yè)碳排放的41%[3]，我國(guó)制漿造紙企業(yè)通過優(yōu)化工藝，單位產(chǎn)量碳排放逐漸降低，但總產(chǎn)量的大幅度增加，使得行業(yè)碳排放總量仍持續(xù)增長(zhǎng)，研究制漿造紙企業(yè)的碳流與碳排放具有重大意義。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)碳流和碳排放展開了大量研究。周平等通過結(jié)構(gòu)分析模型，估算出居民二氧化碳間接排放量[4]。鄭軍等使用工序碳源的形式表達(dá)了砂型鑄造工藝的過程，建立了工序碳源和碳排放計(jì)算模型[5]。LiuH等學(xué)者基于改進(jìn)的價(jià)值流程圖及靈敏度分析，構(gòu)建電子產(chǎn)品制造系統(tǒng)碳排放模型[6]；WangXJ論證了碳排放約束機(jī)制對(duì)按訂單制造企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃的影響[7]。碳排放的計(jì)算方法主要有質(zhì)量平衡法、排放系數(shù)法、清單編制法和實(shí)測(cè)法等[8]。目前關(guān)于碳排放的核算方法大多根據(jù)能源消耗量并結(jié)合碳排放系數(shù)，計(jì)算出直接以及完全能耗下的碳排放量。徐盈之等人以最終需求為導(dǎo)向，分析了中國(guó)2007年制造業(yè)的直接與間接碳排放量[9]。韋韜等以多區(qū)域投入產(chǎn)出表為基礎(chǔ)，估算了1995—2009年我國(guó)國(guó)際貿(mào)易中的隱含能源和碳排放[10]。WeiYiming等[11]、Burchart-Korol[12]通過生命周期法分別測(cè)算了居民家庭生活的二氧化碳排放量以及能源消耗量和ULCOS煉鋼法的碳排放量；Bonilla等通過環(huán)境投入產(chǎn)出表，得出在歐盟各部門中電子、紡織工業(yè)的碳排放量最高[13]。本文從生產(chǎn)過程視角針對(duì)制漿造紙企業(yè)碳排放展開研究，從制漿造紙企業(yè)的主要生產(chǎn)過程入手，研究備料、制漿、紙漿漂白、堿回收、苛化、石灰鍛燒以及廢物處理等工序，并以斯道拉恩索（廣西）林漿紙有限公司為例，分析計(jì)算了基于制漿造紙生產(chǎn)過程的碳排放，旨為企業(yè)節(jié)能減排、優(yōu)化生產(chǎn)提供有效分析工具。

2研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1制漿造紙企業(yè)主要生產(chǎn)過程。制漿造紙工廠的主要生產(chǎn)過程描述如下：2.1.1備料過程。包括獲取木材，對(duì)原木進(jìn)行剝皮、篩選等處理，同時(shí)樹皮木屑等回收進(jìn)熱電站。2.1.2制漿過程。一般包括蒸煮、凈化、漂白等過程，產(chǎn)生的廢水主要有黑液，進(jìn)入堿回收工段。進(jìn)一步凈化、漂白粗漿得到符合要求的漿料，此階段產(chǎn)生廢水廢渣，同時(shí)產(chǎn)生的污泥回收進(jìn)熱電站。故制漿工序碳的流向有：稀黑液、漂白漿料、廢水廢渣、污泥以及因消耗電力、熱力間接排放的二氧化碳等溫室氣體。2.1.3漿板生產(chǎn)過程。包括漿料凈化、抄漿等工序，將制漿車間生產(chǎn)所得的桉木化學(xué)漿進(jìn)一步處理得到漂白桉木化學(xué)漿板，同時(shí)產(chǎn)生廢水廢渣。2.1.4造紙過程。造紙?jiān)蠟橥赓?gòu)針葉木漿、外購(gòu)化機(jī)漿、填料以及公司自己生產(chǎn)的桉木化學(xué)漿，得到最終紙制品并產(chǎn)生廢水廢渣。2.1.5堿回收過程。黑液在進(jìn)入堿回收設(shè)備后，經(jīng)過蒸發(fā)變?yōu)闈夂谝?；濃黑液進(jìn)入燃燒工段燃燒，排放二氧化碳等溫室氣體；燃燒后的熔融物溶解后得到綠液；綠液苛化后產(chǎn)生的稀白液回收進(jìn)入熔解設(shè)備；產(chǎn)生的白泥煅燒后回收堿，排放二氧化碳等溫室氣體。在核算制漿過程和堿回收過程中，核算的是由電力、熱力造成的間接碳排放，因此將其歸入熱電站的碳排放統(tǒng)一核算，不歸為制漿和堿回收過程；而濃黑液燃燒、白泥煅燒（使用重油）產(chǎn)生的碳排放則納入堿回收過程。2.2碳排放當(dāng)量核算模型。碳排放是所有涉及的工業(yè)部門直接與間接的總碳排放，采用一般碳當(dāng)量的計(jì)算方法?！毒┒甲h定書》中共規(guī)定了6類重要溫室氣體，分別為二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫。本文參照《PAS2050產(chǎn)品和服務(wù)生命周期溫室氣體排放評(píng)估規(guī)范化》中給出的方法，以CO2為基準(zhǔn)，按照其他各種溫室氣體在100年內(nèi)產(chǎn)生的全球暖化效應(yīng)，即全球增溫潛勢(shì)(GWP)，折換成CO2當(dāng)量[14]。前三類溫室氣體在全球溫室氣體排放量中占有較大比例，且在各工業(yè)生產(chǎn)部門中較為常見，其中CO2和CH4對(duì)溫室效應(yīng)的影響已占到86%[15]，N2O比工業(yè)革命前增加了18%，并以0.2%~0.3%的速率持續(xù)上升[16]。因此本文選擇前三類溫室氣體為核算對(duì)象，其全球增溫潛勢(shì)值分別為1、21、100。根據(jù)《溫室氣體議定書：企業(yè)核算和報(bào)告準(zhǔn)則》中對(duì)排放范疇的規(guī)定，制漿造紙企業(yè)的碳排放環(huán)節(jié)主要包括：①電力、熱力使用造成的間接碳排放；②工藝過程可能的揮發(fā)排放；③可燃物（如重油、黑液等）燃燒造成的直接排放；④廢水生物處理過程的排放。不同類型的碳排放計(jì)算方法如下。2.2.1電力使用產(chǎn)生的碳排放。核算電力使用所造成的間接碳排放時(shí)，采用消費(fèi)屬地原則，按企業(yè)用電量和企業(yè)所在地區(qū)的碳排放系數(shù)進(jìn)行碳排放的計(jì)算。電力溫室氣體（GHG）排放量核算公式為：EP為電力使用造成的CO2排放當(dāng)量；ADP為用電量；EFP為廣西電網(wǎng)溫室氣體排放系數(shù)；GWPi為溫室氣體i的100年全球增溫潛勢(shì)值。2.2.2熱力使用產(chǎn)生的碳排放。核算熱力使用所造成的間接碳排放時(shí)，采用消費(fèi)屬地原則，按企業(yè)熱力消耗量以及企業(yè)所在地區(qū)碳排放系數(shù)進(jìn)行碳排放的計(jì)算。熱力GHG排放量核算公式為：EV為熱力使用造成的CO2排放當(dāng)量；ADV蒸汽用量，以質(zhì)量計(jì)；QP為蒸汽在壓力P下的熱焓值；EFv,ii的排放系數(shù)。2.2.3輔助燃料（重油等）產(chǎn)生的碳排放。堿回收輔助燃料多為重油，其燃燒排放GHG公式為：Eh為重油燃燒產(chǎn)生的CO2當(dāng)量，ADh為重油燃燒量，EFh,i為重油燃燒產(chǎn)生溫室氣體i的排放系數(shù)。2.3基本數(shù)據(jù)來源。本文所用數(shù)據(jù)主要來源于聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)、《京都議定書》、《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》以及《斯道拉恩索林漿紙有限公司.90萬t漿、90萬t紙和紙板項(xiàng)目報(bào)告》等。該項(xiàng)目具體生產(chǎn)方案為：年產(chǎn)桉木化學(xué)漿90萬t，其中45萬t自用，45萬t為商品漿；年產(chǎn)量共90萬t，其中45萬t高檔包裝卡紙板，45萬t高檔文化紙（20萬t高檔書寫印刷紙，25萬t銅版紙）。

3計(jì)算過程與結(jié)果

林漿紙一體化生產(chǎn)過程中，由于下游紙產(chǎn)品的需求效應(yīng)，隱含在物料中的碳流由上游向下游遷移，稱之為隱含碳流。在充分考慮各工段物料損失率的基礎(chǔ)上，得到產(chǎn)品在各生產(chǎn)單元所耗用的各類物料數(shù)量，結(jié)合物料數(shù)量及其碳元素含量，可計(jì)算出各生產(chǎn)過程的隱含碳流量。將原材料、填料中主要物料的含碳率分別視為紙制品和填料的含碳率，得到三類紙產(chǎn)品的原材料、填料的含碳率（見圖1）。由此得到針葉木漿、化機(jī)漿、桉木化學(xué)漿、填料和廢水廢渣的總碳含量分別7.55萬噸、5.92萬t、19.91萬t、8.62萬t和2.9萬t。根據(jù)漿及紙的含碳率參數(shù)[17-18]可得，絕干漿和風(fēng)干漿含碳率為0.5和0.45，故45萬t商品漿中碳含量為20.25萬t；由于紙制品中有填料，廢水廢渣的含碳量會(huì)高一些，故合理估算廢水廢渣含碳量約占商品漿板的8%，即含碳量為1.62萬t。每生產(chǎn)1t桉木化學(xué)漿需木片1.887t，共需92.85萬t桉木化學(xué)漿，鋸木含碳率為0.5，故木片碳含量為87.60萬t。原木到木片損失率為9.8%，故原木碳含量為97.12萬t。制漿造紙企業(yè)主要生產(chǎn)過程的碳排放核算結(jié)果見表1。由能源單位消耗參數(shù)可知，共需重油4.18萬t，參考公式（3）及增溫潛勢(shì)值、廣西排放系數(shù)[17]，算得重油燃燒產(chǎn)生13.56萬t產(chǎn)生的碳排放。根據(jù)能源單位消耗參數(shù)，分別得到各類物料的含碳量，如表2所示。

4結(jié)果與討論

制漿造紙企業(yè)碳排放權(quán)重最高的為熱電站動(dòng)力鍋爐，主要來源于煤炭、天然氣燃燒以及為提供動(dòng)力的其他生物質(zhì)的燃燒；其次為堿回收工藝中的黑液燃燒和廢物處理環(huán)節(jié)；最后為堿回收工藝中的重油燃燒和石灰石分解，具體碳排放數(shù)值及權(quán)重見圖2。制漿造紙企業(yè)可以從熱點(diǎn)碳流動(dòng)路徑和熱點(diǎn)碳排放工段著手改進(jìn)，通過優(yōu)化堿回收工段和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少在熱電站工序中的二氧化碳排放；研發(fā)先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備，控制和減少制漿造紙過程中的碳排放。4.1優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，使用清潔能源。優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)是指用清潔能源代替公司使用的化石能源，減少企業(yè)生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放量。清潔能源兼具經(jīng)濟(jì)性與清潔性，既能符合排放標(biāo)準(zhǔn)，又能減少環(huán)境污染。煤炭、重油等化石能源在使用過程中釋放的二氧化碳遠(yuǎn)高于等量清潔能源釋放的二氧化碳，而且清潔能源的轉(zhuǎn)換效率更高。為響應(yīng)政府低碳號(hào)召并樹立良好企業(yè)形象，制漿造紙企業(yè)在保證自身正常運(yùn)營(yíng)的情況下，應(yīng)選擇清潔能源代替部分化石能源，不僅能實(shí)現(xiàn)碳減排，而且企業(yè)能減少因處理二氧化碳的成本并帶來新的收益[19]。4.2積極發(fā)展低碳技術(shù)。低碳技術(shù)能夠通過減少溫室氣體的排放，從而減少環(huán)境污染。通過低碳技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是目前最具有競(jìng)爭(zhēng)力、最有效的方式。技術(shù)減排一般指通過改進(jìn)某個(gè)生產(chǎn)工藝流程、研發(fā)先進(jìn)低碳技術(shù)并使用環(huán)保低碳設(shè)備等，減少各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的二氧化碳排放量。制漿造紙企業(yè)可通過高壓板式降膜蒸發(fā)器、蒸發(fā)工段污冷凝水分級(jí)與回用和黑液熱處理等技術(shù)[20]，降低黑液蒸發(fā)濃縮的能源消耗，從而減少碳排放。通過先進(jìn)的環(huán)保設(shè)備能夠減少企業(yè)在生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的碳排放量，基于此，斯道拉恩索還可以通過提高堿回收爐、苛化設(shè)備效率或引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，降低二氧化碳的排放量。此外，通過余熱改造工程或建造光伏發(fā)電廠等方案，可減少企業(yè)在制漿造紙過程中使用的熱力量與電力量，減少熱電站動(dòng)力鍋爐所需的原煤量，從而減少因提供生產(chǎn)過程所需的電力和熱力而產(chǎn)生的二氧化碳排放量。以制漿、造紙、化學(xué)制品和鋼鐵為代表的原材料工業(yè)碳排放占總排放的2/3以上，制漿造紙企業(yè)低碳減排任重道遠(yuǎn)，不少問題亟待解決，主要有：①低碳技術(shù)的科技成果轉(zhuǎn)化進(jìn)程緩慢，各方科研資源難以整合，產(chǎn)、學(xué)、研存在脫節(jié)，以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系不夠健全；②企業(yè)創(chuàng)新成本居高不下，由于創(chuàng)新低碳技術(shù)前期投資大、研發(fā)周期長(zhǎng)，政府的激勵(lì)機(jī)制與政策優(yōu)勢(shì)并不明顯，不少企業(yè)望而卻步；③發(fā)達(dá)國(guó)家掌握低碳技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)，發(fā)展中國(guó)家只有通過購(gòu)買其設(shè)備、技術(shù)和繳納“碳關(guān)稅”才能出口本國(guó)產(chǎn)品[21]。

作者:景曉瑋 趙慶建 單位:南京林業(yè)大學(xué)