CN117408435A - 一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，包括以下步骤：将全生命周期的碳足迹分为预处理阶段、中间阶段及末端处理阶段；根据每个阶段工作内容构建专属的碳排放量计算方法；根据污泥热电联产的实际工作情况进行碳排放总量计算，本发明立足污泥资源化实际情况，完善碳排放核算系统边界，建立全面的污泥热电联产工艺碳排放核算方法，使其核算范围更加科学准确，较现有污泥处理碳足迹核算方法有效提高碳足迹核算的精准度。
Description
技术领域
本发明涉及工业碳足迹核算领域，尤其涉及一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法。
背景技术
印染工业作为纺织制造业的重要组成部分，是中国传统轻工业的支柱产业。污泥焚烧处置是目前污泥主流的减量化、无害化、资源化的主流处置路线，对其进行准确的碳排放核算对未来的污泥低碳处理处置具有指导意义。
虽然污泥属于固体废弃物，但与一般固体废弃物在特性上存在较大差异。直接使用缺省值模型及经验平均值，其计算结果必然不符合实际情况。污泥碳排放核算边界不同，计算结果也将产生极大差异，现有方法无法满足系统实际运行工况下碳排放量的计算、运行分析及低碳优化乃至碳中和的需求。需要从系统工程和全生命周期角度，建立面向污泥资源化项目及项目低碳转型的科学评价方法和决策支撑技术，以支撑低碳循环发展。
因此，如何精确对污泥的针对性碳足迹核算是本领域亟须解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术方案无法确定计算污泥碳足迹的问题，本发明提供一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，本发明立足污泥资源化实际情况，完善碳排放核算系统边界，建立全面的污泥热电联产工艺碳排放核算方法，使其核算范围更加科学准确，较现有污泥处理碳足迹核算方法有效提高碳足迹核算的精准度。
一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，包括以下步骤：
将全生命周期的碳足迹分为预处理阶段、中间阶段及末端处理阶段；
根据每个阶段工作内容构建专属的碳排放量计算方法；
根据污泥热电联产的实际工作情况进行碳排放总量计算；
所述预处理阶段工作内容包括：污泥压滤、污泥热干化、污泥破碎及输运；
所述中间阶段工作内容包括：辅助燃料处理、锅炉化水处理与污泥焚烧；
所述末端处理阶段工作内容包括：烟气净化、污水处理与脱硫废水处理。
优选的，所述预处理阶段的碳排放量计算方法为：
污泥压滤碳排放量计算公式为：
其中，是污泥压滤碳排放量；/>是污泥压滤中第/>部压滤设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是污泥压滤中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
污泥热干化碳排放量计算公式为：
其中，是污泥热干化碳排放量；/>是热干化装置的第/>台热干化设备的耗电量，单位为kWh；/>是蒸汽的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/MJ；
污泥粉碎与输送环节的碳排放量计算公式为：
其中，是污泥粉碎与输送环节的碳排放量；/>是第/>部污泥破碎机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是第/>部污泥输运设备的电力消耗量，单位为kWh。
优选的，所述预处理阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是预处理阶段碳排放量；/>是污泥压滤环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥热干化环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥粉碎与输送环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq。
优选的，所述中间阶段的碳排放量计算方法为：
辅助燃料处理碳排放量计算公式为：
其中，是辅助燃料处理碳排放量；/>是辅助燃料处理中第/>部破碎设备的电力消耗量，单位为kWh；
锅炉化水处理的碳排放量计算方法为：
其中，是锅炉化水处理的碳排放量；/>是供应循环水的化水车间中第/>台电机设备的电力消耗量，单位kWh；/>是处理过程第/>类药剂的消耗量，单位为kg；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是第/>类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg。
污泥焚烧的碳排放量计算方法为：
其中，是污泥焚烧的碳排放量；/>是直接碳排放量，/>是碳效益回收。
优选的，所述直接碳排放量计算公式为：
碳效益回收计算公式为：
其中，为进锅炉的污泥质量，单位为t；/>为进炉污泥的含水率，单位为%；/>为进炉污泥干基含碳量，单位为%；/>为污泥的化石碳在总碳中的质量分数，单位为%；/>为污泥焚烧时碳氧化率，单位为%；/>为锅炉焚烧的炉渣产生量，单位为t；/>为炉渣中平均含碳量，单位为%；/>为焚烧中飞灰产生量，单位为t；/>为飞灰中平均含碳量，单位为%；/>袋式除尘的除尘效率，单位为%；/>为污泥和煤混合燃料后质量，单位为t；/>为污泥和煤混合燃料的低位热值，单位为kJ/kg；/>为污泥和煤混合燃料的平均单位热值含碳量，单位为tC/TJ；/>污泥焚烧中第/>类化石燃料的使用量，单位为t；/>为污泥焚烧过程使用的/>种化石燃料的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg，煤炭的碳排放量因子取2.46 kgCO2-eq/kg标煤；/>为电力的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为蒸汽外供的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为灰渣飞灰利用产生的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为污泥焚烧过程的电力外供量，单位为kWh；/>为对外供应的蒸汽量，单位为MJ；/>为电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>为蒸汽的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/MJ；/>为飞灰灰渣建材利用碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；/>是边际排放因子，单位为tCO2-eq/MWh。
优选的，所述中间阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是中间阶段碳排放量；/>是辅助燃料处理过程的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是供应循环水的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥焚烧过程中碳排放量，单位为kgCO2-eq。
优选的，所述末端处理阶段的碳排放量计算方法为：
烟气净化碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算公式为：
碳效益计算公式为：
其中，是烟气净化碳排放量；/>是烟气净化中第i部电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是烟气净化过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；E Ind是烟气净化间接碳排放量；/>是该环节中石膏的回收量，单位为kg；/>为该环节中石膏回收产生的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；为石膏水泥厂中回用的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
污水处理碳排放量计算公式为：
直接碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算公式为：
其中，是污水处理碳排放量；/>是污水处理中第i台电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是污水处理过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是污水产生量，单位为t；/>是工业废水处理的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/t；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是污水处理第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
脱硫废水处理碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算如下：
碳效益计算如下：
其中，是脱硫废水处理碳排放量；/>是脱硫废水处理中第i台电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是脱硫废水处理过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是脱硫污水处理量，单位为t；/>是脱硫废水处理后回用的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/t。
优选的，所述末端处理阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是末端处理阶段碳排放量；/>是烟气净化过程的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污水处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是脱硫废水处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq。
优选的，所述污泥热电联产的碳排放总量计算表达式为：
其中，是碳排放总量；/>是预处理阶段的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是中间阶段的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是末端处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是处理污泥的质量，单位为t；/>是污泥的含水率，单位为%。
相比于现有技术，本发明的优点及有益效果在于：本发明该发明可为污泥资源化处置路径制定和优化提供数据支撑，并为度量污泥热电联产碳排放和环境影响提供方法指导。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明中全生命周期的阶段示意图；
图3为本发明中预处理阶段工作内容示意图；
图4为本发明中中间阶段工作内容示意图；
图5为本发明中末端处理阶段工作内容示意图；
图6为本发明中污泥热电联产的工作内容示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显的，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释（例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等）。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释（例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等）。
如图1－图2所示，一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，包括以下步骤：
将全生命周期的碳足迹分为预处理阶段、中间阶段及末端处理阶段；
根据每个阶段工作内容构建专属的碳排放量计算方法；
根据污泥热电联产的实际工作情况进行碳排放总量计算。
如图3－图6所示，所述预处理阶段工作内容包括：污泥压滤、污泥热干化、污泥破碎及输运；
所述中间阶段工作内容包括：辅助燃料处理、锅炉化水处理与污泥焚烧；
所述末端处理阶段工作内容包括：烟气净化、污水处理与脱硫废水处理。
本发明中通过将碳足迹核算过程划分为不同阶段，可以更明确地识别和管理每个阶段的碳排放源。这样的划分有助于集中管理资源和优化操作，从而降低碳排放。每个阶段的工作内容都有其特定的碳排放特点，通过划分阶段，可以更准确地核算每个阶段的碳足迹，使得整体的碳足迹估算更为精确。通过对每个阶段的单独核算，可以更容易识别出碳排放的主要来源，进而对这些关键环节采取针对性的减排措施。
预处理阶段涉及污泥的基本处理，如压滤、干化、破碎和输运。单独核算这一阶段的碳排放有助于优化物料处理和运输过程，降低能耗和排放。
中间阶段包括：辅助燃料处理、锅炉化水处理与污泥焚烧。在这一阶段，重点是优化燃烧过程和热效率，从而减少碳排放。
末端处理阶段包括：烟气净化和废水处理。单独核算这一阶段可以帮助优化废物处理过程，减少处理过程中的能耗和排放。
在污泥热电联产中，核算重点放在污泥处理的各个阶段，特别是污泥的预处理、燃烧过程及其末端处理。这是因为这些阶段是污泥热电联产中碳排放的主要来源。相比之下，其他技术领域，如污水处理，更注重生化处理阶段的碳排放。这是因为在污水处理中，生化处理阶段（如厌氧消化、好氧处理等）是主要的能源消耗和碳排放环节。
在污泥热电联产中，能源回收（如通过污泥燃烧产生的热能转换为电能）是一个重要方面。这不仅降低了碳排放，而且提高了能源效率。而在其他技术领域，如传统的工业过程或污水处理，能源回收和循环利用不是核算的主要部分。在这些领域，碳核算更多集中于直接排放和操作过程的能耗。
在污泥热电联产的碳核算中，需要考虑的因素包括污泥的产生、处理、运输、燃烧以及末端处理。这要求一个综合的方法来评估整个生命周期的碳足迹。而在其他领域，如建筑行业或交通行业的碳核算，更多侧重于特定活动或操作阶段的碳排放，而不是整个生命周期的评估。
在污泥热电联产领域，碳足迹核算的结果常常用于指导如何优化处理工艺、提高能源回收效率以及减少污泥处理过程中的能耗。在其他领域，比如建筑或交通，碳核算更多用于指导材料选择、设计优化或操作策略的调整，以达到减排目的。
污泥热电联产的碳足迹核算方法在重点关注的环节、能源回收和循环利用的考量、计算方法及界定范围以及对策和优化方向上，与其他技术领域有显著的不同。这些差异反映了各个领域特有的环境影响和操作特点，以及针对这些特点所采取的特定减排策略。
优选的，所述预处理阶段的碳排放量计算方法为：
污泥压滤环节的电耗和脱水药剂消耗所产生的碳排放是间接排放，污泥压滤碳排放量计算公式为：
其中，是污泥压滤碳排放量；/>是污泥压滤中第/>部压滤设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是污泥压滤中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
污泥热干化环节的碳排放是由不同设备的耗电量和蒸汽使用引起的，为间接碳排放，污泥热干化碳排放量计算公式为：
其中，是污泥热干化碳排放量；/>是热干化装置的第/>台热干化设备的耗电量，单位为kWh；/>是污泥热干化过程蒸汽的用量，单位为MJ；/>是蒸汽的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/MJ；
污泥进焚烧炉前需要破碎，增大接触面积便于燃烧。该环节包括污泥破碎与输运，碳排放是由污泥粉碎机和输运设备消耗电力所产生，为间接碳排放，污泥粉碎与输送环节的碳排放量计算公式为：
其中，是污泥粉碎与输送环节的碳排放量；/>是第/>部污泥破碎机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是第/>部污泥输运设备的电力消耗量，单位为kWh。
优选的，所述预处理阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是预处理阶段碳排放量；/>是污泥压滤环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥热干化环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥粉碎与输送环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq。
优选的，所述中间阶段的碳排放量计算方法为：
为了增大辅助燃料与氧气的接触面积，需要将辅助燃料粉碎使燃烧更充分，碳排放是由破碎设备消耗电力所产生，为间接碳排放，辅助燃料处理碳排放量计算公式为：
其中，是辅助燃料处理碳排放量；/>是辅助燃料处理中第/>部破碎设备的电力消耗量，单位为kWh；
送往锅炉的水需要进行化学处理，否则水中的杂质会腐蚀锅炉或者结水垢，对锅炉安全及经济运行不利，高温高压锅炉水质有相当高的要求，化水供应过程的碳排放由消耗能源和化学药剂引起，为间接碳排放，锅炉化水处理的碳排放量计算方法为：
其中，是锅炉化水处理的碳排放量；/>是供应循环水的化水车间中第/>台电机设备的电力消耗量，单位kWh；/>是处理过程第/>类药剂的消耗量，单位为kg；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是第/>类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg。
污泥焚烧后通过热电联产方式回收电能和热能，最大程度利用了有机固体废物中潜在的能源。该环节碳排放包含污泥焚烧过程中产生的碳与使用的化石燃料产生的直接排放；该环节中被回收的电能与热能可相应地抵消社会因生产此部分电、热能而造成的碳排放量，灰渣综合利用也将产生的碳效益，污泥焚烧的碳排放量计算方法为：
其中，是污泥焚烧的碳排放量；/>是直接碳排放量，/>是碳效益回收。
优选的，所述直接碳排放量计算公式为：
碳效益回收计算公式为：
其中，为进锅炉的污泥质量，单位为t；/>为进炉污泥的含水率，单位为%；/>为进炉污泥干基含碳量，单位为%；/>为污泥的化石碳在总碳中的质量分数，单位为%；/>为污泥焚烧时碳氧化率，单位为%；/>为锅炉焚烧的炉渣产生量，单位为t；/>为炉渣中平均含碳量，单位为%；/>为焚烧中飞灰产生量，单位为t；/>为飞灰中平均含碳量，单位为%；/>袋式除尘的除尘效率，单位为%；/>为污泥和煤混合燃料后质量，单位为t；/>为污泥和煤混合燃料的低位热值，单位为kJ/kg；/>为污泥和煤混合燃料的平均单位热值含碳量，单位为tC/TJ；/>污泥焚烧中第/>类化石燃料的使用量，单位为t；/>为污泥焚烧过程使用的/>种化石燃料的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg，煤炭的碳排放量因子取2.46 kgCO2-eq/kg标煤；/>为电力的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为蒸汽外供的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为灰渣飞灰利用产生的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为污泥焚烧过程的电力外供量，单位为kWh；/>为对外供应的蒸汽量，单位为MJ；/>为电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>为蒸汽的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/MJ；/>为飞灰灰渣建材利用碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；/>是边际排放因子，单位为tCO2-eq/MWh。
确定的值：
本发明所属的电力系统作用于某电网，根据《2019年度减排项目中国区域电网基准线排放因子》，某电网的电量边际排放因子为0.7921tCO2-eq/MWh，容量边际排放因子为0.3870tCO2-eq/ MWh，权重与/>均为 0.5。
其中，组合边际排放因子，单位为tCO2-eq/MWh；/>电量边际排放因子单位为tCO2-eq MWh；/>容量边际排放因子单位为tCO2-eq MWh；/>电量边际排放因子的权重；/>容量边际排放因子的权重；
使用以上数据计算某电网的组合边际排放因子为0.5896 tCO2-eq/MWh。
=0.5896 kgCO2-eq/kWh
优选的，所述中间阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是中间阶段碳排放量；/>是辅助燃料处理过程的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是供应循环水的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥焚烧过程中碳排放量，单位为kgCO2-eq。
优选的，所述末端处理阶段的碳排放量计算方法为：
焚烧锅炉排出的烟气中含有空气污染物，需要进行净化。该环节碳排放包括由烟气净化设备的耗电量和用于烟气净化污染物的化学药剂消耗量所产生的间接碳排放；此外烟气净化产生的石膏综合利用将产生碳效益，烟气净化碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算公式为：
碳效益计算公式为：
其中，是烟气净化碳排放量；/>是烟气净化中第i部电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是烟气净化过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；/>是烟气净化间接碳排放量；/>是该环节中石膏的回收量，单位为kg；/>为该环节中石膏回收产生的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；为石膏水泥厂中回用的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
项目产生的污水主要来自污泥压滤脱水、蒸汽热干化的废气冷凝以及化水处理产生的浓盐水。通常情况下，焚烧项目如果没有紧邻污水处理厂，将自建污水处理站处理项目产生的污水，在处理过程将产生直接碳排放，此外污水处理过程消耗能源和化学药剂产生间接碳排放，污水处理碳排放量计算公式为：
直接碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算公式为：
其中，是污水处理碳排放量；/>是污水处理中第i台电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是污水处理过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是污水产生量，单位为t；/>是工业废水处理的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/t；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是污水处理第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
脱硫废水处理过程消耗能源和化学药剂产生间接碳排放，此外由于处理水回用产生碳效益，脱硫废水处理碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算如下：
碳效益计算如下：
其中，是脱硫废水处理碳排放量；/>是脱硫废水处理中第i台电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是脱硫废水处理过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是脱硫污水处理量，单位为t；/>是脱硫废水处理后回用的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/t。
优选的，所述末端处理阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是末端处理阶段碳排放量；/>是烟气净化过程的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污水处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是脱硫废水处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq。
优选的，所述污泥热电联产的碳排放总量计算表达式为：
其中，是碳排放总量；/>是预处理阶段的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是中间阶段的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是末端处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是处理污泥的质量，单位为t；/>是污泥的含水率，单位为%。
在一个实施例中，污泥元素分析、工业分析及热值测定如下：
原始污泥来自浙江省某污泥资源化项目现场，其中，印染污泥含水率相对低，湿基含水率分别为65％，呈深褐色；工业园区集中式污水处理厂污泥含水率较高，湿基含水率为80％，呈黑色。污泥均有较浓的臭味。将原始污泥放至105℃烘箱中烘干48h，研磨。将印染污泥、工业园区集中式污水处理厂污泥、混合污泥分别进行工业分析、元素分析和热值测定，结果表1。
表1收到基元素分析及低位热值分析汇总表
该案例项目某年运营情况如表2。由于送入厂中的污泥含水率不同，集中式污水处理厂污泥（含水率80％左右）流动性较差，体积较大，通过对污泥进行稀释，改性和调质，改变泥水结合性状，再采用隔膜压滤机压榨脱水，使污泥含水率降到50%左右；印染（泥(含水率65％左右)需进入污泥干燥机干化降低含水率；含水（低(50％）右) 的污泥不需要干化。项目年进炉干污泥消耗量近25万t，煤炭消耗量近7万t。
表2项目年污泥与能源情况
进一步地，分析研究对象的碳排放现状，提出优化建议。
碳足迹核算结果分析如下：
（1）污泥热电联产资源化处置的全生命周期碳足迹为18.44kgCO2-eq/tDS。污泥焚烧所在中间阶段是污泥处理处置过程中碳排放的主要来源，同时也因为热电联产等碳补偿产生良好的碳效益；此外末端处理阶段的碳排放不容忽视，占总碳排放的7.73%。在不考虑碳效益回收下，各工艺中的主要碳排放单元为：污泥焚烧和污泥热干化，占比分别为73.58%、13.97%，对这些工艺单元进行重点优化，可以有效降低碳排放。
（2）工艺路线中碳补偿主要来自于：发电、产热、灰渣飞灰建材利用替代水泥熟料。灰渣飞灰建材利用的方式碳补偿量占比达13.09%，为此需要避免简单的填埋处理。
（3）碳中和与能源回收的概念常常被混为一谈，而分析此案例可知，污泥资源化项目要实现碳中和并非简单依靠热电联产实现的能源回收，还有灰渣飞灰及副产物石膏贡献的碳效益。因此，在国内污泥焚烧运行项目进行碳中和或能源回收评价时，不应把两者简单的等同起来。
综上提出相关建议：
（1）污泥热电联产资源化处理系统中，污泥焚烧与热干化环节的能耗与碳排放占比最高，是碳减排需要重点关注的核心流程。加快SRF燃料替代、推广低温干化技术与烟气热焓再利用，是污泥处理处置碳中和的关键手段。
（2）在对污泥处置项目的碳排放进行核算的过程中，一个全面的核算边界的可以对污泥处理处置项目实现低碳化乃至碳中和提供理论依据和技术支撑，不能简单地使用同一种核算方式对不同的处理处置工艺进行核算，应根据具体的处理处置流程对各个环节进行分析。
（3）此外实践证明，污泥通过焚烧进行资源化利用实现碳中和运行的关键在于污泥干化热源替代以及副产物的综合利用。因此，应充分认识并合理利用热能及污泥焚烧后的灰渣飞灰，合理设置回收利用方式，并协调相关部门与印染、水泥、建材行业的运营，可使污泥实现资源化处理处置的碳中和。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框，以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器（RAM）和/或非易失性内存等形式，如只读存储器（ROM）或闪存（flash RAM）。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (9)
1.一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，包括以下步骤：
将全生命周期的碳足迹分为预处理阶段、中间阶段及末端处理阶段；
根据每个阶段工作内容构建专属的碳排放量计算方法；
根据污泥热电联产的实际工作情况进行碳排放总量计算；
所述预处理阶段工作内容包括：污泥压滤、污泥热干化、污泥破碎及输运；
所述中间阶段工作内容包括：辅助燃料处理、锅炉化水处理与污泥焚烧；
所述末端处理阶段工作内容包括：烟气净化、污水处理与脱硫废水处理。
2.根据权利要求1所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述预处理阶段的碳排放量计算方法为：
污泥压滤碳排放量计算公式为：
其中，是污泥压滤碳排放量；/>是污泥压滤中第/>部压滤设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是污泥压滤中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
污泥热干化碳排放量计算公式为：
其中，是污泥热干化碳排放量；/>是热干化装置的第/>台热干化设备的耗电量，单位为kWh；/>是污泥热干化过程蒸汽的用量，单位为MJ；/>是蒸汽的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/MJ；
污泥粉碎与输送环节的碳排放量计算公式为：
其中，是污泥粉碎与输送环节的碳排放量；/>是第/>部污泥破碎机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是第/>部污泥输运设备的电力消耗量，单位为kWh。
3.根据权利要求1所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述预处理阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是预处理阶段碳排放量；/>是污泥压滤环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq；是污泥热干化环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥粉碎与输送环节的碳排放量，单位为kgCO2-eq。
4.根据权利要求1所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述中间阶段的碳排放量计算方法为：
辅助燃料处理碳排放量计算公式为：
其中，是辅助燃料处理碳排放量；/>是辅助燃料处理中第/>部破碎设备的电力消耗量，单位为kWh；
锅炉化水处理的碳排放量计算方法为：
其中，是锅炉化水处理的碳排放量；/>是供应循环水的化水车间中第/>台电机设备的电力消耗量，单位kWh；/>是处理过程第/>类药剂的消耗量，单位为kg；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是第/>类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
污泥焚烧的碳排放量计算方法为：
其中，是污泥焚烧的碳排放量；/>是直接碳排放量，/>是碳效益回收。
5.根据权利要求4所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述直接碳排放量计算公式为：
碳效益回收计算公式为：
其中，为进锅炉的污泥质量，单位为t；/>为进炉污泥的含水率，单位为%；/>为进炉污泥干基含碳量，单位为%；/>为污泥的化石碳在总碳中的质量分数，单位为%；/>为污泥焚烧时碳氧化率，单位为%；/>为锅炉焚烧的炉渣产生量，单位为t；/>为炉渣中平均含碳量，单位为%；/>为焚烧中飞灰产生量，单位为t；/>为飞灰中平均含碳量，单位为%；/>袋式除尘的除尘效率，单位为%；/>为污泥和煤混合燃料后质量，单位为t；/>为污泥和煤混合燃料的低位热值，单位为kJ/kg；/>为污泥和煤混合燃料的平均单位热值含碳量，单位为tC/TJ；污泥焚烧中第/>类化石燃料的使用量，单位为t；/>为污泥焚烧过程使用的/>种化石燃料的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg，煤炭的碳排放量因子取2.46 kgCO2-eq/kg标煤；为电力的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为蒸汽外供的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为灰渣飞灰利用产生的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为污泥焚烧过程的电力外供量，单位为kWh；/>为对外供应的蒸汽量，单位为MJ；/>为电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>为蒸汽的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/MJ；/>为飞灰灰渣建材利用碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；/>是边际排放因子，单位为tCO2-eq/MWh。
6.根据权利要求1所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述中间阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是中间阶段碳排放量；/>是辅助燃料处理过程的碳排放量，单位为kgCO2-eq；是供应循环水的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是污泥焚烧过程中碳排放量，单位为kgCO2-eq。
7.根据权利要求1所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述末端处理阶段的碳排放量计算方法为：
烟气净化碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算公式为：
碳效益计算公式为：
其中，是烟气净化碳排放量；/>是烟气净化中第i部电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是烟气净化过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；E Ind是烟气净化间接碳排放量；/>是该环节中石膏的回收量，单位为kg；/>为该环节中石膏回收产生的碳补偿量，单位为kgCO2-eq；/>为石膏水泥厂中回用的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
污水处理碳排放量计算公式为：
直接碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算公式为：
其中，是污水处理碳排放量；/>是污水处理中第i台电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是污水处理过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是污水产生量，单位为t；/>是工业废水处理的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/t；/>是电力的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kWh；/>是污水处理第i类药剂的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/kg；
脱硫废水处理碳排放量计算公式为：
间接碳排放量计算如下：
碳效益计算如下：
其中，是脱硫废水处理碳排放量；/>是脱硫废水处理中第i台电机设备的电力消耗量，单位为kWh；/>是脱硫废水处理过程中第i类药剂的消耗量，单位为kg；/>是脱硫污水处理量，单位为t；/>是脱硫废水处理后回用的碳排放量因子，单位为kgCO2-eq/t。
8.根据权利要求1所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述末端处理阶段碳排放量计算模型的表达式为：
其中，是末端处理阶段碳排放量；/>是烟气净化过程的碳排放量，单位为kgCO2-eq；是污水处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是脱硫废水处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq。
9.根据权利要求1所述的一种污泥热电联产的全生命周期碳足迹核算方法，其特征在于，所述污泥热电联产的碳排放总量计算表达式为：
其中，是碳排放总量；/>是预处理阶段的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是中间阶段的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是末端处理的碳排放量，单位为kgCO2-eq；/>是处理污泥的质量，单位为t；/>是污泥的含水率，单位为%。
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