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CMS-078-V01 使用从沼气中提取的甲烷制氢项目自愿减排方法学.pdf

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CMS-078-V01 使用从沼气中提取的甲烷制氢项目自愿减排方法学.pdf

1/7 CMS-078-V01 从沼气中提取甲烷制氢 (第一版) 一、 来源 本方法学参考 UNFCCC EB 的小规模 CDM 项目方法学 AMS-III.OHydrogen production using methane extracted from biogas 第 1.0 版),可在以下的网站查询 http//cdm.unfccc.int/methodologies/DB/N6UVMN8BP76HCQ9MPCTEDNCEM4LBNJ 二、适用条件 1. 方法学适用的项目活动为在 制氢单元中安装沼气净化系统用于从沼气中分离甲烷,分离出的甲烷用来替代原本作为原料或燃料的 LPG(液化石油气)来制取氢气。例如对于 基准线情景下的沼气燃烧项目、安装沼气净化系统从沼气中分离甲 烷、或安装沼气净化系统与中国自愿减排方法学 CMS-022-V01 的技术 /措施中的从污水处理厂或垃圾填埋场的生物有机质中回收甲烷的新措施相结合的项目 活动。安装甲烷回收系统产生的减排量必须根据 CMS-022-V01 进行计算。 2. 本方法学不适用于替代电解制氢的技术。 3. 本方法学仅适用于 确保在基准线情景下已经用于供热、发电或其他(化学)过程的沼气不存在转移的项目活动。 4. 项目活动符合包括所有相关的安全措施在内的当地所有法规。 5. 所有项目活动仅限于年合计减排量少于或等于 60,000 吨二氧化碳当量措施。 三、项目边界 6. 项目边界为捕集和提取甲烷,以及利用沼气或 LPG 制氢的地理物理位置。 如适用,边界可扩展至包含在上述场所内消耗沼气或甲烷的其他设备。 四、基准线 7. 基准线排放包括下述两部分 a LPG(被项目活动中由 沼气提取的甲烷所取代)作为蒸气重整 /转化反应的原料而产生的二氧化碳; b LPG(被项目活动中由沼气提取的甲烷 所取代)作为反应器的燃料燃烧过程中产生的二氧化碳。 2/7 8. 为了计算基准线排放 ,须在对库存的备用 LPG 1进行成分分析基础上确定LPG 的组成成分。确定 LPG 成分的途径有 a 供应商提供的信息;或 b 由独立的有资质的实验室进行的成分分析;或 c 由东道国国家燃气供应商提供的产品规格说明。 9. LPG 作为蒸气重整 /转化反应的原料而产生的二氧化碳排放量,是由基准线情景下采用 LPG 作为原料( RCO2/H2)生产每摩尔氢气的二 氧化碳排放潜力,以及采用由沼气提取的甲烷作为原料所生产的氢气 的摩尔量的决定的。二氧化碳和氢气的比例( RCO2/H2)通过第 10 条中给出的针对蒸气重整 /转化反应的分析计算得到,包括对 LPG 中包含的单个分子的分析(比较 有代表性的有丙烷和丁烷)。 12,22/2_CMWmRBECOBIOHHCOFEEDLPG 1 其中 FEEDLPGBE_由被取代的 LPG 作为原料制取氢气而造成的年基准线二氧化碳排放量 tCO2e 2/2 HCOR 第 13 条中定义的以 LPG 作为原料,生产每摩尔氢气的二氧化碳排放潜力 kmol-CO2/kmol-H2 BIOHm,2第 16 条中定义的由沼气提取的甲烷作为原料制取氢气的年产摩尔量 kmol-H2 2COMW 二氧化碳的分子量 44 kg/kmol 1C 千克到吨的换算系数 0.001 10. 蒸气重整反应的化学方程式为 nm 2 2H HO CO /2Cn n MnH↔ 2 转化反应的化学方程式为 222CO H O CO Hnn n n↔ 3 由上面( 2)和( 3)两个方程式的合并得出的净化学方程式如下 nm 2 2 2H 2HO CO /2 2 HCn nmn↔ 4 3/7 根据化学计量的规则 1 摩尔的烃化物和 2n 摩尔的水反应产生 n 摩尔的 CO2和 m/22n摩尔的氢气。 例如 1 摩尔的丙烷气体( C3H8)和 6 摩尔的 H2O 反应生成 3 摩尔的 CO2和 10摩尔的氢气。 11. LPG 包含 m1摩尔的丙烷和 m2摩尔的丁烷,反应总结如下 表 III.O-1 在制氢过程中 LPG 的反应方程式 气源 反应类型 方程式编号 反应方程式 丙烷 蒸气重整 A 2283733 HCOOHHC ↔ 转化反应 B 2223333 HCOOHCO ↔ 合并反应 CAB 222831036 HCOOHHC ↔ 丁烷 蒸气重整 D 22104944 HCOOHHC ↔ 转化反应 E 2224444 HCOOHCO ↔ 合并反应 FDE 2221041348 HCOOHHC ↔ 100 摩尔的 LPG 混合物包含 m1摩尔的丙烷和 m2摩尔的丁烷,反应为 表 III.O-2 100 摩尔 LPG 制取氢气的反应方程式 气源 LPG 摩尔构成 反应方程式编号 反应方程式 丙烷 m1 C [] [ ] [ ] [ ]2121218311036 HmCOmOHmHCm ↔ 丁烷 m2 F [] [ ] [ ][]22222210421348 HmCOmOHmHCm ↔ 合计 m1 m2G [ ] [ ]1042831100 HCmHCmmolLPG , 1 2 [ ] [ ][ ]22122122113104386100 HmmCOmmOHmmmolLPG ↔12. 根据表 III.O-2 中反应方程式 G,将每摩尔 LPG 生产氢气的潜力定义如下 1210 13100H2/ LPGmmR⎢⎥⎣⎦ 5 4/7 13. 根据表 III.O-2 中反应方程式 G,将生产每摩尔氢气的二氧化碳排放潜力定 义如下 ⎣⎦[]21212/2131043mmmmRHCO 6 14. 在基准线情景下由于 LPG 作为燃料(在项目活动中被从沼气中提取的甲烷 所取代)在反应器中燃烧所产生的二氧化碳排放,必须按照以下 的方法进行计算 a LPG 作为第 15 条所描述的制氢单元的燃料的消耗率;和 b 根据第 16 和 17 条的方法计算由作为燃料的沼气中提取的甲烷所制取的氢气数量。 3,2_CEFVSFCBELPGBIOHLPGFUELLPG 7 式中 FUELLPGBE_基准线情景下,在反应器中使用 LPG 作为燃料所产生的年度二氧化碳排放 tCO2 e, LPG 在项目活动中将被由沼气中提取的甲烷所替代。 LPGSFC LPG 作为第 15 条所描述的制氢单元的燃料的消耗率 kg-LPG/Nm3-H2 BIOHV,2按第 17、 18 条定义的在标况下由沼气中提取的甲烷所制取的年氢气体积 Nm3-H2。 LPGEF 基于( a) LPG 碳含量评估或( b) IPCC 默认值确定的 LPG 排放因子 kg-CO2/kg LPG 3C 千克到吨的转换系数 0.001 15.如果 LPG 在制氢过程中 作为燃料使用,则基准线生产过程的燃料消耗率( SFCLPG)可以引用生产每标况体积的氢气的燃料消耗量,应该建立在下 述其中一个选项的基础上 c 在计入期内,当 LPG 作为制氢燃料时,制氢工厂生产运营的测量值; d 至少 1 年的历史数据; e 制造商的技术参数。 5/7 选项( b)和( c)只能在( a)不成立的情况下才能采用,即在计入期内 LPG没有作为燃料使用。 16.采用由沼 气提取的甲烷作为原料所制取的氢气的摩尔总量 H2,BIOm ,是氢气生产量的总摩尔量 H2,Tm 和利用备用 LPG 作为燃料所生产的氢气的摩尔量H2,LPGm 之间的差值。 H2,BIO H2,T H2,LPGmmm− 8 式中 BIOHm,2采用由沼气提取的甲烷作为原料的年氢气产量的摩尔量 kmol-H2 THm,2氢气年产量 的总摩尔量。此参数须建立在对制氢单元生产氢气的体积进行监测 的基础上。如果该体积是标况下的体积,那么等效摩尔量(摩尔当量)可以采用第 18 条中描述的理想气体换算关系计算得出 kmol-H2。 LPGHm,2根据 17 条的方法计算得出的利用 LPG 制取氢气的年产量 kmol-H2。 17. LPG 作为原料制取氢气的摩尔量 LPGHm,2应该通过监测作为反应原料(生产氢气)的 LPG 的消耗量 LPGM 乘以公式( 5)计算的制氢潜力进行计算。 LPGLPGLPGHLPGHMWMRm /2,29 1042831 HCHCLPGMWmMWmMW 10 式中 LPGHm,2每年以 LPG 作为原料制取的氢气的摩尔量 kmol-H2 LPGHR/2公式( 5)中定义的制氢潜力 kmol H2/kmol-LPG LPGM 每年作为反应原料的 LPG 的消耗量 kg-LPG LPGMW LPG 的分子量 kg-LPG/kmol-LPG 1m LPG 中丙烷的摩尔百分比 mol/mol 83HCMW 丙烷的分子量 44 kg/kmol 6/7 2m LPG 中丁烷的摩尔百分比 mol/mol 104HCMW 丁烷的分子量 66 kg/kmol 18. “理想气体”定义为 单位体积的低压气体的摩尔分子量。气体与理想气体的转换关系见公式( 11)。利用这个关系,一个摩尔氢 气可以被转换为相应体积的低压气体,反之亦然。 22CTRmVPNHNN ⋅⋅⋅⋅ 11 其中 2,HNV 氢气年产量的标准体积 Nm3 NP 标况下的气压值 Pa NT 标况下的开尔文温度 273 K R 气体常数 8.314 Pa.m3.mol-1.K-1 2C 千摩尔到摩尔的转换系数 1,000 2Hm 氢气产量的摩尔量 kmol 五、项目排放 19. 除非能够证明项目活动使用的电力 /蒸气是由没有排放的可再生能源产生的,否则项目活动排放为下述排放之和 a 根据方法学 CMS-002-V01 中指定的方法计算沼气净化系统运行所消耗的电力或化石燃料造成的排放;和 b 根据“化石燃料燃烧导致的项目或 泄漏二氧化碳排放计算工具”计算沼气净化系统在再生产中使用化石燃料产生蒸气所造成的排放。 20. 如果在沼气净化过程中为了 重复生成吸附剂或吸收剂而使用额外的化学品或能源,并且如果第 19 条中也没有考虑这部分造成的排放,那么在项目生命周期内因这部分化学品的使用而造成的 GHG 排放必须考虑在内。 六、泄漏 21. 如果项目活动使用的设备是 从其他项目活动转移过来,或如果被替代的设备转移到其他项目活动中使用,必须考虑泄漏。 7/7 七、减排量 22. 项目活动减排量须通过基准线排放减去项目排放和泄漏的总和进行计算。 ERy BEy– PEy – LEy12 其中 ERy第 y年的项目减排量 tCO2e PEy第 y年的项目活动排放量 tCO2e LEy第 y年的泄漏量 tCO2e 八、监测 23. 监测内容必须包含 a 对项目活动中产生的氢气体积进行连续测量; b 在制氢单元中对作为原料使用的 LPG 进行连续测量; c 每季度对 LPG 的摩尔成分进行分析; d 沼气量不足够时对 LPG 的燃料消耗率进行连续监测; e 对沼气净化系统消耗的电力和燃料进行连续测量。 24. 项目支持者必须在下述基础上保持沼气(或甲烷)平衡 a 连续测量污水处 理系统,垃圾填埋气捕集系统或其他生产沼气的过程;和 b 连续测量项目活动中不同情况下所使用的沼气量例如供热、发电、火炬焚烧和氢气制取。其差值是由于物理泄漏造成的损失,要从减排量中扣除。监测方法应该按照方法学 CMS-022-V01 中描述的要求或按照“火炬燃烧导致的项目排放计算工具”中对在(适用的)火炬焚烧情况下的要求。

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