CM-109-V01 气基竖炉直接还原炼铁技术温室气体减排方法学.pdf

1 气基竖炉直接还原炼铁 技术 温室气体减排方法学 一、来源 、定义和适用条件 1. 来源 本方法学来自新方法学申请 “气基竖炉直接还原炼铁 技术的 温室气体减排方法学 ”， 属于 大规模 温 室气 体减排 方法学 ， 由 江苏省星霖碳业股份有限公司 开发提交 。 2. 定义 本方法学的相关定义如下 高炉 是一种主要以焦炭为固体还原剂的炼铁装置， 铁矿石 原料 为 烧结矿、球团 等 ，与还原剂焦炭、燃料喷煤 等 加入高炉中，在该装置中铁矿石 在约 1500℃温度下 被还原成 还原 态 铁 ，即产品铁水中所含的金属铁 ，一般铁水中 还原态 铁品位约 94.5。 可作为转炉炼钢的原料，用于炼钢。 气基竖炉 一种主要以富 H2 和 CO 的还原气为气体还原剂的炼铁装置 。 约900℃的 富 氢 还原气 可由煤制气、 天然气或 焦炉煤气重整 转化 等多种工艺生产得到，通入 气基竖炉中对铁矿石块矿、球团进行还原， 得到还原 铁，即产品 直接还原铁（也称海绵铁） 中所含的金属 态 铁 。 冶金标准 YB/T4170-2008 中列出了炼钢用直接还原铁 4 个牌号的要求，如 H88 的全铁品位为 88-90。 可作为电炉炼钢的原料，用于炼钢。 3. 适用条件 气基竖炉直接还原炼铁 是国外主流的 非高炉炼铁技术， 是一种绿色低碳的炼铁工艺，目前该技术在我国进展比较缓慢， 国家 正 大力 鼓励 推行发展非高炉炼铁技术 。 该方法学适用于以下 4 种炼铁项目活动 I. 在现场已有 天然气（ NG）、 焦炉煤气 （ COG） 、煤热解气等富甲烷气的条件下，以此为气源重整联产新建的气基竖炉直接还原工艺的项目活动 ，包含现有产能置换而新建的项目 。 II. 新建煤焦化或煤热解项目，同时以此富含甲烷的焦炉煤气、热解气重整2 联产气基竖炉直接还原工艺的项目活动 ，包含现有产能置换而新建的项目 。 III. 新建煤制气 -气基竖炉直接还原炼铁工艺的项目活动 ，包含现有产能置换模式而新建的项目 。 Ⅳ . 新建天然气 -气基竖炉直接还原炼铁工艺的项目活动， 包含现有产能置换模式而新建的项目 。 三 、 基准线方法学 1. 项目边界 根据方法学要求、项目资料和现场勘察，合理确定项目边界。在本方法学中，项目边界是实施项目活动的所有 相关 工艺环节 直 至获得产品 。 焦 化 工 序高 炉炼 铁工 序烧 结 / 球 团工 序洗 精 煤 等无 烟 煤 等铁 矿 石熔 剂产 品 铁 水（ 还 原 态 铁 ）还 原 气 制 备 工 序竖 炉炼 铁工 序球 团 工 序煤或N G / C O G 等铁 矿 石产 品 海 绵 铁（ 还 原 态 铁 ）燃 料炉 顶 气净 化 、 脱 除C O 2 等 工 序基 准 线 情 景项 目 情 景还 原 气 制 备 工 序两 种 主 流 工 艺重 整 转 化N G / C O G 等煤 气 化 - 净 化 - 加 热煤或注 1. 项目情景条件下，其 CO2 直接排放源主要包括球团工序燃料燃烧排放、炉顶气脱除CO2 的排放和还原气制备工序的燃烧尾气排放。其中还原气制备工序产生的排放分两种情形，“煤气化 -净化 -加热”工艺的直接排放源包含净化脱除 CO2 的排放和加热还原气过程中燃烧产生的排放；“ NG/COG 等重整转化”工艺的直接排放源为转化炉加热燃烧产生的排放。 3 图 1 基准线 与 项目边界图示 表 1 项目边界内包含和不包含的排放源 排放源 气体类型 是否包括 说明 基准线 基准线情景下的排放 CO2 是 主要排放源。 N2O 否 为简化考虑，予以排除。 CH4 否 为简化考虑，予以排除。 项目活动 项目情景下的的排放 CO2 是 主要排放源 。 N2O 否 为简化考虑，予以排除。 CH4 否 为简化考虑，予以排除。 2. 基准 线情景识别 项目参与方应该根据所有现实可行的替代方案中确定最合理的基准线情景。 识别 还原铁 生产活动的基准线替代方案，应考虑以下的替代方案 M1不作为 CCER 的本（拟议）项目活动。 M2采用 高炉炼铁工艺的 还原铁 生产活动 。 当 M2 作为基准线情景时，本方法学才适用。 3. 额外性 在进行额外性论证时， 使用 CDM 最新版本 额外性论证和评价工具 论证和评估项目活动的额外性。 4. 基准线 排放 量 基准线排放量为 单位产品 铁水 的排放量与 当年 产品 铁水 量的乘积， 排放量计算如下 𝐵𝐸𝑦 𝐵𝐸𝑈𝑦 𝐵𝑊𝑦 1 其中 𝐵𝐸𝑦 年度 y期间 内， 基准线排放量（ tCO2e）； 𝐵𝐸𝑈𝑦 年度 y期间 内，生产单位产品铁水的排放量（ tCO2e/ t铁水） ； 𝐵𝑊𝑦 年度 y期间 内，生产的铁水总量 （ t）。 （ 1）基准 线 单位产品铁水 的排放量 4 单位产品的排放量 由 界区内所有焦化、烧结、球团、高炉等工序 及公辅 的单位排放量构成，即 ①净消耗 化石 能源 燃烧、反应产生的排放 （焦炭、 无烟煤 、焦炉煤气 等 ） ， ② 熔剂 消耗产生的排放 （石灰石、白云石等） ， ③净购入的电力和热力隐含的排放 ， ④扣除固碳产品隐含的排放（铁水 ，含有约 4.5的 C）。 单位产品排放量计算公式如下 𝐵𝐸𝑈𝑦 𝐵𝑈𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝑖,𝑦𝑖 𝑁𝐶𝑉𝐸𝐹,𝑖,𝑦 𝐸𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝐶𝑂2,𝑖,𝑦 10−12 𝐵𝑈𝑟ℎ𝑜,𝑗,𝑦𝑗 𝐸𝐹𝑟ℎ𝑜,𝐶𝑂2,𝑗,𝑦 𝐵𝑈𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,𝑦 𝐸𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,𝐶𝑂2,𝑦 𝐵𝑈ℎ𝑒𝑎𝑡 ,𝑦 𝐸𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡,𝐶𝑂2,𝑦 − 𝐵𝐸𝐹𝑝𝑟𝑜 ,𝐶𝑂2,𝑦 2 其中 𝐵𝑈𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝑖,𝑦 年度 y 基准期间内， 单位产品 净 消耗的第 i 种 化石 能源 量 （ 焦炭、无烟煤 、焦炉煤气 等 ） ， 单位为 kg/t 或 Nm3/t； NCV𝐸𝐹,𝑖,𝑦 年度 y 基准期间内， 第 i 种 化石 能源 （ 焦炭、 无烟煤 、焦炉煤气等 ） 的 低位 发热值 ，单位为 kJ/kg 或 kJ/Nm3； 𝐸𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝐶𝑂2,𝑖,𝑦 年度 y 基准期间内， 第 i 种 化石 能源 （ 焦炭、 无烟煤 、焦炉煤气等 ） 的 CO2 排放 系数 ，单位为 kgCO2/TJ； 𝐵𝑈𝑟ℎ𝑜,𝑗,𝑦 年度 y 基准期间内， 单位产品的第 j 种熔剂消耗量（石灰石、白云石等），单位为 t/t； 𝐸𝐹𝑟ℎ𝑜,𝐶𝑂2,𝑗,𝑦 年度 y 基准期间内， 第 j 中熔剂的 CO2 排放因子，单位为 tCO2/t 𝐵𝑈𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,𝑦 年度 y 基准期间内， 单位产品 净购入 的电力 量 ，单位 MWh/t； 𝐸𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,CO 2,𝑦 年度 y 基准期间内 ， 电力的 CO2 排放因子，单位为 tCO2e/MWh； 𝐵𝑈ℎ𝑒𝑎𝑡,𝑦 年度 y 基准期间内，单位产品 净购入的热力量 ，单位 GJ/t； 𝐸𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡,𝐶𝑂2,𝑦 年度 y 基准期间内， 热力的 CO2 排放因子，单位为 tCO2e/GJ。 𝐵𝐸𝐹𝑝𝑟𝑜 ,𝐶𝑂2,𝑦 年度 y 基准期间内， 单位 产品（铁水）的排放因子 tCO2/t。 （ 2） 基准线的铁水总量 本方法学 项目排放与基准线排放的比较，是以生产相同量的金属铁（还原态铁）为基准进行比较的。因高炉法产品铁水和气基竖炉法产品直接还原铁中所含金属 铁 （还原态铁） 的含量不同，所以进行比较时产品铁水和直接还原铁的量是不同的，而是呈如下关系 𝐵𝑊𝑦 𝑃𝑊𝑦 𝑃𝑀𝐹𝑒 ÷ 𝐵𝑀𝐹𝑒 3 其中 𝑃𝑊𝑦 年度 y 期间内 ，项目产品直接还原铁产量，单位 t。 5 𝑃𝑀𝐹𝑒 年度 y 期间内 ，项目产品直接还原铁的平均金属铁质量含量，单位为 ； 𝐵𝑀𝐹𝑒 年度 y 期间内 ，基准产品铁水的平均金属铁质量含量，单位为 。 5. 项目 排放 项目排放量 ，由 项目内 各工序 及公辅 消耗的 化石能源（ 煤炭、 天然气 、 焦炉煤气、热解气 等 ）燃烧、反应产生的排放 ， 净购入电力和热力隐含的排放 ，再 扣除产品 引起的排放量 （产品中含有 0.5-3不等的 C） 得到 。 项目 排放量计算如下 𝑃𝐸𝑦 𝑃𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝑘,𝑦𝑘 𝑁𝐶𝑉𝐸𝐹,𝑘,𝑦 𝐸𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝐶𝑂2,𝑘,𝑦 10−12 𝑃𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡,𝑦 𝐸𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡,𝐶𝑂2,𝑦 𝑃𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡,𝑦 𝐸𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡,𝐶𝑂2,𝑦 − 𝑃𝑊𝑦 𝑃𝐸𝐹𝑝𝑟𝑜,𝐶𝑂2,𝑦 4 其中 𝑃𝐸𝑦 年度 y期间 内， 项目排放量（ tCO2e）； 𝑃𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝑘,𝑦 年度 y 期间内 ， 净消耗的 第 k 种 化石能源量 （ 煤炭、天然气、焦炉煤气、热解气等 ） ， 单位为 kg 或 Nm3； NCV𝐸𝐹,𝑘,𝑦 年度 y 期间内 ， 消耗的 第 k 种 化石能源量 （ 煤炭、天然气、焦炉煤气、热解气等 ） 的低位发热值，单位为 kJ/kg 或 kJ/Nm3； 𝐸𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,CO 2,𝑘,𝑦 年度 y 期间内 ， 消耗的 第 k 种 化石能源量 （ 煤炭、天然气、焦炉煤气、热解气等 ） 的 CO2 排放系数，单位为 kgCO2/TJ。 𝑃𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,𝑦 年度 y 期间内， 项目净购入 的电力 量 ，单位 MWh； 𝐸𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,𝐶𝑂2,𝑦 年度 y 基准期间内， 电力的 CO2 排放因子，单位为 tCO2e/MWh； 𝑃𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡 ,𝑦 年度 y 期间内， 净购入的热力量 ，单位 GJ； 𝐸𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡 ,𝐶𝑂2,𝑦 年度 y 期间内， 热力的 CO2 排放因子，单位为 tCO2e/GJ； 𝑃𝐸𝐹𝑝𝑟𝑜 ,𝐶𝑂2,𝑦 年度 y 期间内， 单位 产品（ 直接还原铁 ）的排放因子 tCO2/t； 𝑃𝑊𝑦 年度 y 期间内 ，项目产品直接还原铁产量，单位 t。 6. 泄 漏 本方法学不考虑 泄漏 。 7. 减排量 本方法学的减排量为生产等量的 还原铁 ，由高炉法和由气基竖炉法产生排放量的差值， 应用下列公式进行项目减排量的计算 6 𝐸𝑅𝑦 𝐵𝐸𝑦 −𝑃𝐸𝑦* 5 其中 𝐸𝑅𝑦 第 y 年减排量（ t CO2e） ； 𝐵𝐸𝑦 第 y 年基准线排放量（ t CO2e） ； 𝑃𝐸𝑦 第 y 年项目排放量（ t CO2e） 。 *注 1） 对于不同工艺路线的气基竖炉直接还原项目，若在其中的还原气生产工序 或炉顶气循环工序 中包含 CO2 脱除 处理，且此工序脱除的 CO2 采取深埋或其他方法进行减排处理，则此部分脱除的 CO2 也应算在项目减排量里。 本方法学中，保守计算不予考虑。 8. 不需要 监测的 数据和 参数 编号 1 数据 /参数 𝐸𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝑖,CO 2,𝑦 单位 kgCO2/TJ 描述 年度 y期间内，第 i种 化石能源 （ 焦炭、无烟煤、烟煤、焦炉煤气 ）的 CO2排放系数 所使用数据的来源 以下数据源，按照优先顺序排列 1. 项目特定的数据 2. IPCC2006，根据不同的燃料和技术类型 测量方式 所应用的数据值 备注 编号 2 数据 /参数 NCV𝐸𝐹,𝑖,𝑦 单位 kJ/kg 或 kJ/Nm3 描述 年度 y期间内，第 i种 化石能源 （ 焦炭、无烟煤、烟煤、焦炉煤气 ）的低位发热值 所使用数据的来源 以下数据源，按照优先顺序排列 1. 项目特定的数据 2. IPCC2006，根据不同的燃料和技术类型 测量方式 所应用的数据值 备注 7 编号 3 数据 /参数 𝐸𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,CO 2,𝑦 单位 tCO2e/MWh 描述 年度 y 期间内 ， 电力排放因子 所使用数据的来源 国家关于电网排放因子的电网数据及最接近基准线的技术供应商提供的数据 。 测量程序 按照 “电力系统排放因子计算工具 ”用组合边际法进行事后估算，使用运行项目边际（ OM）比新建项目边际（ BM）为 5050的权重比。 所应用的数据值 根据发改委最新公布数据进行更新 备注 编号 4 数据 /参数 𝐸𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡 ,𝐶𝑂2,𝑦 单位 tCO2e/GJ 描述 年度 y 期间内 ，热力 排放因子 所使用数据的来源 引用中国国家标准 GB/T 32151.52015 温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业 测量程序 所应用的数据值 备注 编号 5 数据 /参数 𝐸𝐹𝑟ℎ𝑜,𝐶𝑂2,𝑗,𝑦 单位 tCO2/t 描述 年度 y 基准期间内， 第 j 中熔剂的 CO2 排放因子 所使用数据的来源 引用中国国家标准 GB/T 32151.52015 温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业 测量程序 所应用的数据值 备注 8 编号 6 数据 /参数 𝐵𝑈𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝑖,𝑦 单位 Kg/t 或 Nm3/t 描述 年度 y 基准期间内，单位产品 净 消耗的第 i 种 化石能源量 （焦炭、 无烟煤、烟煤、焦炉煤气 等） 。 所使用数据的来源 必 须使用下列来源之一作为数据源  中国 国家标准 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业  钢铁行业协会统计值  项目可行性研究报告。 测量程序 所应用的数据值 备注 编号 7 数据 /参数 𝐵𝑈𝑟ℎ𝑜,𝑗,𝑦 单位 t/t 描述 年度 y 基准期间内， 单位产品的第 j 种熔剂消耗量（石灰石、白云石等） 所使用数据的来源 必 须使用下列来源之一作为数据源  中国 国家标准 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业  钢铁行业协会统计值  项目可行性研究报告。 测量程序 所应用的数据值 备注 编号 8 数据 /参数 𝐵𝑈𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,𝑦 单位 MWh/t 描述 年度 y 基准期间内，单位产品 净购入 的电力 量。 9 所使用数据的来源 必 须使用下列来源之一作为数据源  中国 国家标准 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业  钢铁行业协会统计值  项目可行性研究报告。 测量程序 所应用的数据值 备注 编号 9 数据 /参数 𝐵𝑈ℎ𝑒𝑎𝑡 ,𝑦 单位 GJ/t 描述 年度 y 基准期间内，单位产品 净购入 的 热力量。 所使用数据的来源 必 须使用下列来源之一作为数据源  中国 国家标准 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业  钢铁行业协会统计值  项目可行性研究报告。 测量程序 所应用的数据值 备注 编号 10 数据 /参数 𝐵𝐸𝐹𝑝𝑟𝑜 ,𝐶𝑂2,𝑦 单位 tCO2/t 描述 年度 y 基准期间内， 产品（铁水）的排放因子 所使用数据的来源 必 须使用下列来源之一作为数据源  中国 国家标准 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业  钢铁行业协会统计值  项目可行性研究报告。 测量程序 所应用的数据值 10 备注 编号 11 数据 /参数 𝐵𝑀𝐹𝑒 单位 描述 年度 y 期间内 ，基准产品铁水的平均金属铁质量含量 所使用数据的来源 必 须使用下列来源之一作为数据源  中国 国家标准 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业  钢铁行业协会统计值  项目可行性研究报告。 测量程序 所应用的数据值 备注 四 、监测方法学 1. 一般监测规则 作为监测的一部分，收集的所有数据应该进行电子存档，并且至少保存至最后一个计入期结束后两年。应当对所有数据进行监测，除非在下列表格中有特别说明。 另外，本方法学所涉及到的相关工具中的监测条款在此也适用。 2. 所需监测的数据和参数 编号 1 数据 /参数 𝑃𝐹𝑓𝑢𝑒𝑙 ,𝑘,𝑦 单位 Kg 或 Nm3 描述 年度 y 项目 期间内， 净消耗 的第 k 种 化石能源量 （ 煤、天然气、焦炉煤气、热解气 ） 。 所使用数据的来源 项目监测设备或运行记录 监测程序 固体进行称重，气体采用流量计测量统计 监测频率 连续 质量控制程序 测量设备要定期校验以保证精度 11 备注 编号 2 数据 /参数 𝑃𝐹𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡 ,𝑦 单位 MWh 描述 第 y 年 项目 期间内的 ， 项目 净购入的电力量 所使用数据的来源 项目监测设备或运行记录 监测程序 电表检测统计 监测频率 连续 质量控制程序 测量设备要定期校验以保证精度 所应用的数据值 备注 编号 3 数据 /参数 𝑃𝑊𝑦 单位 t 描述 年度 y 期间内 ，项目产品直接还原铁产量 所使用数据的来源 项目监测设备或运行记录 监测程序 称重 监测频率 连续 质量控制程序 测量设备要定期校验以保证精度 所应用的数据值 备注 编号 4 数据 /参数 𝑃𝐹ℎ𝑒𝑎𝑡 ,𝑦 单位 GJ 描述 第 y 年 项目 期间内的 ，项目净购入的热力 量 所使用数据的来源 项目监测设备或运行记录 监测程序 设备监测记录 监测频率 连续 质量控制程序 测量设备要定期校验以保证精度 所应用的数据值 备注 编号 5 数据 /参数 𝑃𝐸𝐹𝑝𝑟𝑜 ,𝐶𝑂2,𝑦 单位 tCO2/t 描述 年度 y 期间内， 产品（直接还原铁）的排放因子 12 所使用数据的来源 任选项 1） 现场统计计算 ； 2） 中国国家标准 GB/T 32151.52015温室气体排放核算与报告要求，第 5 部分钢铁生产企业 监测程序 化验 分析测试出的直接还原铁所含的 C 含量，计算出产生的 CO2 排放量 监测频率 至少每月监测计算 1 次 质量控制程序 测量设备要定期校验以保证精度 所应用的数据值 备注 编号 6 数据 /参数 𝑃𝑀𝐹𝑒 单位 描述 年度 y 期间内 ，项目产品直接还原铁的平均金属铁含量 所使用数据的来源 现场统计 分析 监测程序 化学方法进行分析测定 监测频率 至少每月监测 1 次 质量控制程序 测量设备要定期校验以保证精度 所应用的数据值 备注