宁波希耐科环保科技有限公司

铝行业脱碳工作方法及GaBi应用客户案例

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发表时间:2021-03-01 13:00来源:希耐科公众号
文章附图

习近平总书记在第七十五届联合国大会期间发表重要讲话,提出中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

气候变化是我们面临的一大挑战,推动疫情后经济的绿色复苏变得至关重要。中国作为《巴黎协定》的缔约方,始终积极应对气候变化的难题,各行各业更应加快脚步,助力达成温控目标。

聚焦铝行业


铝行业作为碳达峰的重点行业,该行业目前占全球人为温室气体排放量的2%,应当起到带头表率作用,走绿色低碳、高效循环的可持续发展之路。

国际铝业协会(IAI)预测,铝行业需要消除电力消耗中的排放(目前占部门排放的50%以上),并到2050年将直接排放减少50%(以2018年为基准)。

应对气候变化


为了实现全球气候目标,铝行业可以从三大方面入手:

(1) 供电脱碳化(Decarbonizing the power supply)

(2) 工艺排放脱碳化(Decarbonizing process emissions)

(3) 提高废铝的使用量和回收量(Increased scrap recovery)

01供电脱碳化

电力是碳减排的突破口,是我们在脱碳道路上的重要机遇。为了牢牢把握这一机遇,从根本上降低电力供应的碳排放,可以从两方面入手:


(1) 向可再生能源过渡

水电和地热能是铝生产中使用最多的可再生资源,因为它们能够24小时持续供电。然而,传统的水电和地热能潜力有限,因为它们需要依赖于特定的地质特征,因此就必须考虑其他可再生能源,例如在风电、核电、太阳能、生物质能等领域加大投资,实现能源结构转型与优化。


(2) 采用碳捕集、利用和封存(CCUS)技术

1月21日,国内最大规模(15万吨/年)二氧化碳捕集和封存全流程示范工程建设完成。CCS示范工程投运后,预计可实现二氧化碳捕集率大于90%、二氧化碳浓度大于99%、吸收剂再生热耗低于2.4GJ/tCO2,整体性能指标达到国际领先水平,为我国燃煤电厂大规模碳捕集和《巴黎协定》框架下国家自主贡献碳减排目标提供技术支撑。(来源:国家能源投资集团有限责任公司)

02工艺排放脱碳化

在冶炼过程中使用碳阳极电解氧化铝,以及在装置过程中燃料燃烧产生热量和蒸汽,都会产生直接排放。据统计,阳极消耗量占产业排放量的10%左右,燃料燃烧量占产业排放量的15-20%。

在整个铝行业实现直接工艺排放脱碳化的最大影响途径有以下几种:


(1) 研发非碳素阳极

用惰性材料替代碳阳极可以消除电解的直接排放,而且惰性阳极的成本预计将比碳基阳极低10-30%。一些铝生产商已经在努力开发能产生氧气而不是二氧化碳的阳极。此外还可以通过碳热还原或多极电解电池,进一步减少能源需求和相应的排放。


(2) 转向不使用化石燃料提供热能和蒸汽的技术

例如其他热量生产方式包括太阳能、生物质能、地热、绿色氢气等等。CCUS(碳捕获、利用与封存)同样可以支持工业热能和蒸汽生产的低碳化,有可能使整个铝行业的排放量减少35%。

03提高废铝的使用量和回收量

从废料中生产铝只需要生产原铝所需能源的5%。因此铝行业应当大力发展循环经济,聚焦再生铝、废弃物资源化,打造高效率的铝废料闭环回收体系,综合提升铝资源循环利用水平。

生命周期评价

生命周期评价(LCA)是国际通用的环境管理和可持续性评估的重要工具,铝行业可以借助LCA量化评估能源、物质以及废弃物的排放造成的环境负荷。GaBi软件是一款专业的生命周期评价软件,单独设有关于铝的拓展数据库,涵盖了86个铝产品的工艺流程,例如铝锭、铝板、挤压型材等等。越来越多的高校、企业关注到了生命周期评价(LCA),对不同冶炼厂进行了从摇篮到大门的环境影响研究,特别是汽车、包装领域的铝材料。

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客户案例


云南铝业股份有限公司(以下简称云铝)作为中国铝行业绿色低碳水电铝发展的践行者,成功打造了绿色、低碳、清洁、可持续的“水电铝加工一体化”产业模式,云铝的工艺技术和环保水平在业内领先,离不开其对于铝行业低碳绿色发展的努力。

2018年,云铝携手GaBi中国(希耐科环保科技有限公司)对该公司的铝产品开展生命周期评价,收集了原材料获取阶段、加工生产阶段、包装运输阶段、使用阶段和回收处理阶段的生命周期清单,并使用GaBi软件对各工艺流程进行建模分析,最终得出各阶段的具体环境影响,LCA研究员着重分析碳足迹相关数据,针对减少碳排放给出了合理的建议。

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GaBi模型:电解铝锭生命周期生产工艺(本部)

云铝作为云南第一批工业产品生态设计示范企业,在GaBi中国的协助下,铝加工产品取得了碳足迹认证,获评绿色设计产品。通过开展生命周期评价,对产品的全生命周期数据数据进行加工和提炼,形成了云铝内部的绿色设计数据库,依托于企业的生产数据,保障了数据的真实可靠性。通过建成和完善铝产业链物资循环利用体系,进一步提高废铝的回收率和利用率,显著提升工艺效益,大大降低制造成本。


例如:

天然气替代煤气、燃油等清洁生产示范项目,直接减少标准煤30000吨,减少2200吨二氧化硫排放,降本近1亿元。

3.5万吨高精超薄铝箔项目,增收93800万元,增加经济效益3000万元,降本700万元。

文山3万吨铝灰资源化综合利用项目,年回收2.2万吨冶金级氧化铝,增收6160万元。

云铝树立了“绿色低碳水电铝”形象,成功打造中国驰名商标“云铝牌”,得到了国际市场包括苹果、ABB、GE等公司的认可和高度关注,成为绿色供应链中至关重要的一环,逐渐发展为众多公司铝加工产品的指定供应商,打破国际贸易壁垒,提升了国内外铸造铝合金市场的占有率。

目前,云铝已经具备年产铝土矿260万吨、氧化铝140万吨、水电铝210万吨、铝合金及铝加工100万吨、炭素制品80万吨的生产能力,总资产约400亿元。