电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额编制

电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额编制说明（预审稿）1 工作简况1.1 任务来源电解铝生产全氟化碳排放限额来源有色标委201141号文，项目编号-Q-610；电解铝生产二氧化碳排放限额来源有色标委201215号文，项目编号-Q-610。标准性质确定为强制，为首次制定，完成时间为2012年，技术归口单位为全国有色金属标准化技术委员会，负责起草单位为中国铝业股份有限公司山东分公司，参加起草单位有中电投宁夏青铜峡能源铝业集团、中国有色金属工业标准计量质量研究所、中国铝业股份有限公司郑州研究院、南山铝业股份有限公司等。1.2 主要工作过程到目前，电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额两个技术标准项目已进行了部分企业调研，讨论稿进行了四次讨论，形成现在的预审稿。1.2.1 下发调研通知，确定调研内容2011年2月，全国有色金属质量计量标准研究所下发关于对标准电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额调研的通知，调研内容主要是：通过走访征求对标准编制意见，了解各主要厂家近三年二氧化碳、全氟化碳排放情况，探讨制定排放限额分档的基本思路和依据。1.2.2 征求意见，形成原始讨论稿根据调研通知，我们与有关企业进行了电话沟通，形成了电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额两个技术标准的讨论稿。2011年6月，在大连标准会议上轻金属分标委会对电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额讨论稿进行了讨论，确定了基本文本格式，要求结合电解铝生产过程中二氧化碳排放量的计算方法和铝电解排放烟气中全氟化碳的测试与计算方法两个预审稿内容抓紧进行调研。1.2.3 实地调研，形成第二次讨论稿2011年10月11日-17日，全国有色金属质量计量标准研究所、中国铝业山东分公司对主持制定的两项行业标准电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额进行了调研走访。受访单位有：中铝包头铝业有限公司、中电投宁夏青铜峡能源铝业集团有限公司、中铝兰州分公司、中铝青海分公司、黄河鑫业有限公司等5家单位。因两项排放限额标准基于当时即将审定的电解铝生产过程中二氧化碳排放量的计算方法和铝电解排放烟气中全氟化碳的测试与计算方法，我们与受访单位双方就这四项关联标准的有关事项进行了充分探讨，反映的主要问题如下：一是二氧化碳排放量计算方法涉及预焙阳极中硫含量，但YS/T 285-2007铝电解用预焙阳极未对硫含量及测定方法加以规定，因而目前各企业所购阳极未对硫含量进行批量检测，未能形成统计数据。因此，需对铝电解用预焙阳极中硫含量及测定方法加以规定。二是二氧化碳排放量计算方法涉及预焙阳极净耗指标，残极回收量有的企业计量、有的企业采用经验数据，计算方法不统一。因此，需对铝电解用预焙阳极中残极回收量的计量方法加以规定。三是全氟化碳的测试与计算方法涉及阳极效应，各企业对阳极效应的判定、持续时间依靠各自经验数据，目前尚无比较统一规范的阳极效应的判定条件、时间的标准规定，因此影响扫描时间段、报告期内CF4、C2F6的计算量。因此，需对阳极效应进行相关标准定义。四是全氟化碳的测试需专用仪器，目前电解生产企业基本没有配备，大多数企业未进行过测试。制定限额标准还需标委会协调有关单位对电解生产企业进行测试，以掌握有效数据，此项工作应抓紧进行。调研报告在2011年10月份广东清远标准年会上进行了汇报和讨论。电解铝生产过程中二氧化碳排放量的计算方法和铝电解排放烟气中全氟化碳的测试与计算方法在广东清远年会上通过了审定，要求电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额两个技术标准要紧密结合两个方法审定稿确定排放限额分档。1.2.4 第三次讨论根据广东清远年会讨论要求，我们又与相关单位进行了沟通交流，对文本格式进行了必要修改。1.2.4.1 根据电解铝生产二氧化碳排放量测算方法的审定稿，对电解铝生产二氧化碳排放限额限定级、新建准入级、目标级进行了初步确定。表1 （单位：kg/t）指标限定级新建准入级目标级电解铝生产二氧化碳排放单耗150014601430限定级：420*（100-2-0.8）/100*44/12/1000=1.49688准入级：410*（100-2-0.8）/100*44/12/1000=1.46124目标级：400*（100-2-0.8）/100*44/12/1000=1.4256硫取2%，灰分取0.8%电解铝生产过程中预焙阳极的消耗量计算CO2的排放量，公式如下： （1）式中：ECO2CO2的年排放量，t；MP金属铝年产量，t；NAC每吨铝阳极净耗，t/t；Sa预焙阳极中硫含量，wt%；Asha 预焙阳极中灰分含量，wt%，44/12CO2分子量与碳原子量之比，无量纲。根据铝行业准入条件有关规定，报请核准的电解铝淘汰落后生产能力置换项目及环保改造项目，必须采用200KA及以上大型预焙槽工艺，且新建生产线阳极效应系数要小于0.08个/槽日。新改造的电解铝生产能力，阳极炭素净耗低于410千克/吨铝。现有的电解铝企业，阳极炭素净耗低于430千克/吨铝。现有企业要通过提高技术水平加强管理降低资源消耗，在“十一五”末达到新建企业标准。预焙阳极中灰分含量：0- 0.5-0.8预焙阳极中硫含量：1.5-2，有些企业达到3.0以上每吨铝阳极净耗：低于410-430千克/吨铝1.2.4.2 电解铝生产全氟化碳排放量需要进行测定，相关企业基本没有数据，所以排放限额限定级、新建准入级、目标级无法确定。1.2.4.3 2012年2月，在广西南宁标准会议上再次对电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额两个技术标准修订讨论稿进行了讨论。轻标委要求中国铝业内部抓紧进行讨论，形成两个技术标准排放限额限定级、新建准入级、目标级的分档。1.2.5 第四次讨论根据南宁会议要求精神，项目组向中国铝业公司科技管理部进行了汇报。2012年5月9日，中国铝业科技管理部在北京组织电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额技术标准征求意见会。经过充分征求意见，与会人员达成以下意见：电解铝生产二氧化碳排放限额技术标准，阳极净耗初定430千克、410千克、400千克三档，硫及灰分合量取2.5%，计算电解铝生产二氧化碳排放限定级、准入级、目标级指标限额。电解铝生产全氟化碳排放限额技术标准，CF4排放限定级、准入级、目标级指标限额分别为0.27千克、0.18千克、0.09千克，C2F6排放指标限额为相应档次的10%。1.2.6 形成预审稿，重新编写编制说明经过以上多次调研、四次讨论，项目组在掌握国内外相关标准状况基础上，对收集到的相关企业技术指标进行整理，综合考虑国际水平、我国现有水平以及环保等因素，确定产品的排放限额指标及其他内容。最终形成本预审稿。项目组征求国内多家具有代表性的企业单位用户的意见，对返回的意见进行汇总和处理工作。据汇总意见对标准征求意见稿进行修改和完善，制定出标准预审稿并重新编写编制说明。 国家标准编制原则和确定国家标准主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、实验方法、检验规则等）的论据（包括试验、统计数据）2.1 标准编制原则目前国内尚无统一的电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额标准（包括国家标准和行业标准），国际上与之相关的标准有。但考虑到国内电解铝的装备水平、原料质量、工艺控制、电解槽操作、机械维护等因素，排放限额值应遵循“尊重历史、符合实际、国际接轨、展望未来”原则，研究制订我国的电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额标准，不能完全照搬国际标准。本标准研究所采用的方法为国家标准规定的方法如下：YST-201电解铝生产过程中二氧化碳排放量的计算方法YST-201铝电解排放烟气中全氟化碳的测试与计算方法2.2 标准主要指标的依据电解铝生产二氧化碳排放限额技术标准中，电解铝生产二氧化碳排放限定级、准入级、目标级指标限额分别为1500kg/t、1460 kg/t、1430 kg/t。根据铝行业准入条件有关规定，报请核准的电解铝淘汰落后生产能力置换项目及环保改造项目，必须采用200KA及以上大型预焙槽工艺，且新建生产线阳极效应系数要小于0.08个/槽日。新改造的电解铝生产能力，阳极炭素净耗低于410千克/吨铝。现有的电解铝企业，阳极炭素净耗低于430千克/吨铝。现有企业要通过提高技术水平加强管理降低资源消耗，在“十一五”末达到新建企业标准。阳极净耗初定430千克、410千克、400千克三档，硫及灰分合量取2.5%。电解铝生产全氟化碳排放限额技术标准中，根据国内现有电解槽部分测定数据，折算当量二氧化碳为500-600千克，折合CF4为0.09千克左右。考虑到国内电解铝企业的差异较大客观存在，确定目标级设为0.09千克，准入级为1倍，限制级为2倍。电解铝生产全氟化碳排放指标限额分别为：CF4排放限定级、准入级、目标级指标限额分别为0.27千克、0.18千克、0.09千克，C2F6排放指标限额为相应档次的10%。3 主要试验（或验证）的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效果本标准结合国家有关铝行业制定的相关规章、规定和国内外企业相关标准的主要技术指标，经过研究，确定了电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额的分档指标。在本标准中的分档指标，主要遵循“尊重历史、符合实际、国际接轨、展望未来”原则而定，考虑到目前国内电解铝的装备水平、原料质量、工艺控制、电解槽操作、机械维护及环境保护的状况，确定电解铝生产二氧化碳排放为电解铝过程中二氧化碳的直接排放，包含有组织排放和无组织排放，不包含用电折算二氧化碳等间接排放；电解铝生产全氟化碳排放为电解铝排放烟气中四氟化碳（CF4）和六氟化碳（C2F6）的排放。故本标准对主要技术指标的具体规定如下：表2 （单位：kg/t）指标限定级新建准入级目标级电解铝生产二氧化碳排放单耗1540.001470.001430.00表3 （单位：kg/t）指标限定级新建准入级目标级电解铝生产全氟化碳排放单耗四氟化碳（CF4）0.2700.1800.090六氟化碳（C2F6）0.0270.0180.009世界上所有的铝都是用电解法生产出来的。铝电解工业生产采用霍尔-埃鲁冰晶石-氧化铝融盐电解法，即以冰晶石为主的氟化盐作为熔剂，氧化铝为熔质组成多相电解质体系。其中Na2AlF6-Al2O3二元系和Na3AlF6-AlF3-Al2O3三元系是工业电解质的基础。就中国电解铝整体生产状态而言，能源综合利用效率要比国际先进水平低15%左右，主要表现在：电流效率相差2-3个百分点；吨铝电耗相差300-800Kwh；电解铝用阳极生产过程能耗相差3Gj/t左右；电解铝阳极消耗相差30-60Kg（折合标准煤约75-150Kg）；电槽槽寿命相差1000天左右；阳极效应系数国际先进为0.1次/天.槽以下，中国最好水平在0.1次/天.槽左右，高的达到0.4次/天.槽以上。铝是有色金属之首，产量在所有金属中仅次于钢铁，具有可塑性强、比重较轻、合金强度较大等特性，是国民经济建设所需要的重要原材料。我国的电解铝产量自2001年以433万吨跃居世界第一位以来，已经连续11年稳居世界第一，2011年电解铝产量较上年同比增长11.53%，产量达到1806万吨，约占全球总量的40%。电解铝工业对环境影响较大，属于高耗能，高污染行业。电解铝生产中排出的废气主要是CO2，以及以HF气体为主的气-固氟化物等。CO2是一种温室气体，是造成全球气候变暖的主要原因。而氟化物中的CF4和C2F6其温室作用效果是二氧化碳的6500-12000倍，并且会对臭氧层造成不同程度的影响。目前国内尚无统一的电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额标准（包括国家标准和行业标准），但近几年研究颇多，开展了PFC测试和减排技术的研究工作，开发了氧化铝窄浓度控制、铝电解用优质炭阳极生产、自动熄灭效应、无效应低电压铝电解生产工艺等消除PFC强温室气体排放的技术,为我国电解铝温室气体减排提供了可靠技术支撑。但各电解铝企业受生产工艺和原料的差异、统计指标口径的不一致等因素影响，造成各企业二氧化碳和全氟化碳排放数据差别很大，不利于铝行业产业结构的调整和参与国际竞争。因此，中国作为世界原铝生产和消费第一大国，理所应当以自觉和积极的态度承担起责任和义务，积极参与温室气体减排行动，迫切需要制订电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额的国家标准，本标准的实施将会产生积极的社会经济效果。 4 采用国际标准和国外先进标准的程度，以及与国际、国外同类标准水平的对比情况，或与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况本标准是部分参照国际铝协公布数据，结合国内情况来制订，并根据电解铝生产过程中二氧化碳排放量的计算方法、铝电解排放烟气中全氟化碳的测试与计算方法的规定编制完成。在电解铝生产二氧化碳排放限额标准中确定的三档指标与国际水平相当。在电解铝生产全氟化碳排放限额标准中确定的三档指标与国际水平有一点距离，但目标值与国际水平相当。与有关的现行法律、法规和强制性国家标准的关系目前国内没有统一的电解铝生产二氧化碳排放限额、电解铝生产全氟化碳排放限额标准（包括国家标准和行业标准），国家标准也仅有GB25465-2010铝工业污染物排放标准对相关指标有规定，电解槽烟气净化后氟化物（以F计）限值为4.0mg/m3，但没有明确规定二氧化碳、全氟化碳排放指标限额。铝行业准入条件（中华人民共和国国家发展和改革委员会公告2007年第64号）规定：新改造的电解铝生产能力，氧化铝单耗要低于1920千克/吨铝，原铝液消耗氟化盐低于25千克/吨铝，阳极炭素净耗低于410千克/吨铝，新水消耗低于7吨/吨铝，占地面积小于3平方米/吨铝。现有的电解铝企业，氧化铝单耗要低于1930千克/吨铝，原铝液消耗氟化盐低于30千克/吨铝，阳极炭素净耗低于430千克/吨铝，新水消耗低于7.5吨/吨铝。现有企业要通过提高技术水平加强管理降低资源消耗，在“十一五”末达到新建企业标准。所以，电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额标准是对国家相关法律、法规、政策及相关标准的进一步细化，以有利于进一步的节能减排工作，同时对铝行业结构调整也将起到积极的作用。6 重大分歧意见的处理经过和依据无7 国家标准作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议鉴于目前国内没有统一的电解铝生产二氧化碳排放限额和电解铝生产全氟化碳排放限额标准，而铝行业节能减排压力较大，产业结构调整任务艰巨，建议将标准作为强制性国家标准。8 贯彻国家标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过渡办法等内容）为了贯彻实施本国家标准，建议开展本国家标准技术的培训宣贯等相关工作。9 废止现行有关标准的建议