亞德動態(tài)
VOCs治理如何平衡與碳排放之間的關系
時間：2022-05-13
亞德環(huán)保導讀：近幾年，隨著雙碳目標的落地實施，VOCs減排過程中的碳排放問題逐漸凸顯。因質量守恒，VOCs治理過程中，碳排放基本是個增量過程（因有電耗、燃氣消耗等額外碳排放，但排除部分工藝如冷凝回收后的化工產品才能有回用價值等極端特殊情況，需特別計算對待）。
實際的VOCs污染治理過程中，通過增加處理設備、改進處理工藝提升治理效率，一般會造成運行能耗上升。目前處理效率比較高的治理方式為熱力氧化或焚燒技術，廢氣的收集和處理過程消耗大量的電力和天然氣，逐步成為企業(yè)碳排放的重要來源之一。為推進“3060”雙碳目標，在VOCs治理的同時必須兼顧碳減排。目前碳排放核算主要針對組織或產品層面，沒有針對項目層面，因此，開展VOCs治理項目層面碳排放核算。1）有利于對企業(yè)碳排放源進行深入挖掘減排潛力；2）有助于對項目方案進行比選，在VOCs治理效率提升和碳排放削減之間尋求平衡點；（3）有利于對廢氣治理項目精細化管理，綜合計算項目投入與產出。
1、碳來源分析與核算方法
①電力消耗VOCs廢氣通過風機進行收集、輸送需要消耗電力，風機的風量、風壓、風機效率等參數都會影響其電力消耗。近年來，由于VOCs無組織排放控制要求不斷加強，企業(yè)通過提高風量、風壓的方式提高廢氣收集效率，造成耗電量進一步增加。
②化石燃料燃燒采用焚燒法或熱力氧化法處理VOCs時，需要在較高的溫度下使VOCs與氧氣進行反應。當進口VOCs濃度低于2g/m3時，不能進行自持燃燒，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，VOCs與氧氣反應轉化為二氧化碳，該過程相當于化石燃料燃燒，上述處理工藝的處理效率均達到95%以上，說明絕大部分的VOCs轉化為二氧化碳，這部分的碳排放量也是不可忽視的。
④核算方法探討
現有核算方法根據北京市《二氧化碳核算和報告要求其他行業(yè)》（DB11/T 1787-2020）的要求，核算邊界包括化石燃料燃燒排放、消耗外購電力產生的排放和消耗外購熱力產生的排放。以上核算邊界，沒有考慮VOCs最終燃燒產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，根據統(tǒng)計數據，去除1噸VOCs需要消耗電力3.0萬kWh/噸，消耗天然量5400m3/噸，折合二氧化碳排放量為29.8tCO2。該過程中電力消耗產生的二氧化碳排放量占總量的61%，主要是廢氣經過濃縮預處理后，提高了VOCs濃度、降低了廢氣總量，節(jié)約了后續(xù)RTO處理過程的天然氣消耗。
拓展核算目前，VOCs通常以非甲烷總烴（以碳計）表征，去除1噸VOCs（非甲烷總烴，以碳計），燃燒過程產生的二氧化碳量為3.7tCO2，占到處理過程總碳排放量的11%。由于這部分二氧化碳是VOCs焚燒產生的，其排放量是相對固定的，但由于治理過程的電力、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
假設車間內廢氣是均勻的，收集效率增加通常意味著風量增加。如風機特性曲線所示，若風機不換，風量上升至則風壓相應下降；若通過更換電機保持壓力不變，風量增加10%，按照風機定律則風機的功率則增加33%，造成電耗增加較多。
風機特性曲線
即使風量和風壓的增加能夠提升VOCs的收集效率，但是由于車間內VOCs分布的不均勻性，通常會造成VOCs收集濃度的下降，反而增加廢氣增濃預處理和燃燒過程的能耗。綜合來看，隨著廢氣治理效率的提升，收集過程和處理過程的能耗會相應的增加，且邊際成本越來越高。
2、VOCs處理產生的碳排放成本
上述案例計算結果表明，VOCs處理過程的碳排放主要來源于電力消耗和天然氣燃燒，去除1噸VOCs產生的碳排放高達33.5tCO2，此外還會產生二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物。因此，在當前減污降碳協同增效的背景下，僅僅通過末端治理改造削減VOCs的代價是比較高的。
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的使用和產生有助于降低末端治理的壓力，可以采取相對簡單的工藝進行治理即可達標。如汽車行業(yè)中涂漆、色漆水性化后，噴漆室的廢氣經過文丘里水洗后即可以達標排放，無須進入RTO處理。
（2）選擇低碳處理技術。采取局部密閉、減風增濃、濃縮預處理等技術，在控制風量的前提下提高VOCs的收集效率和廢氣濃度，降低后續(xù)處理過程的能源消耗。如2018年《國家先進污染防治技術目錄(大氣污染防治領域)》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”可以使排風量減少70%以上，VOCs濃度可提高3倍以上，減風增濃后可以直接進入氧化設備凈化。
（3）加強設備運行控制?！吨匚廴咎鞖鈶睖p排措施制定技術指南（2020年修訂版）》要求A級企業(yè)VOCs治理設施“安裝DCS或PLC系統(tǒng)，連續(xù)測量并記錄治理設施控制指標溫度、壓力（壓差）、時間和頻率值”，通過收集設備運行參數反饋于優(yōu)化控制，使治理設施保持在高效運行狀態(tài)。
亞德環(huán)保在三廢（廢氣、廢液和固廢）管理、無害化和資源化方面擁有全面的技術儲備，以及豐富的項目業(yè)績和建設運營經驗。
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