Приложение Д (обязательное). Индикативные показатели выбросов парниковых газов при производстве клинкера и цемента

Приложение Д
(обязательное)

Индикативные показатели выбросов парниковых газов при производстве клинкера и цемента

Достижение углеродной нейтральности при устойчивом росте экономики России - такие цели заявлены в стратегии социально-экономического развития Российской Федерации с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года (далее - Стратегия низкоуглеродного развития РФ) ²¹, подготовленной в рамках указа Президента РФ ²².

В соответствии со Стратегией низкоуглеродного развития РФ прогнозируется 2 сценария с разными подходами по адаптации российской экономики к глобальному энергопереходу:

1. Инерционный сценарий предусматривает реализацию уже принятых решений по достижению национальных целей и задач отраслевых документов стратегического планирования. Дополнительные меры, прямым или косвенным результатом которых является сокращение выбросов парниковых газов, этим сценарием не рассматриваются.

2. Целевой (интенсивный) сценарий предусматривает дополнительные меры по декарбонизации отраслей экономики и увеличению поглощающей способности управляемых экосистем. Этим сценарием глобальный энергопереход рассматривается как один из факторов обеспечения конкурентоспособности российской экономики в глобальном масштабе.

Реализация целевого (интенсивного) сценария приведет в 2050 году к сокращению нетто-выбросов парниковых газов на 60 процентов по сравнению с уровнем 2019 года и на 80 процентов по сравнению с уровнем 1990 года. Это позволит последовательно повышать амбициозность определяемых на национальном уровне вкладов Российской Федерации в реализацию Парижского соглашения (в случае обеспечения соответствия международным стандартам российской системы углеродного регулирования, критериев устойчивых проектов и уровня поглощающей способности управляемых экосистем).

Набор и значения индикаторов реализации Стратегии низкоуглеродного развития РФ ведется с использованием, в т. ч. показателей выбросов парниковых газов, выраженных в млн тонн эквивалента углекислого газа.

Показатели массы выбросов и поглощений парниковых газов в сценариях Стратегии низкоуглеродного развития РФ приведены в таблице Д.1.

Таблица Д.1 - Показатели массы выбросов и поглощений парниковых газов (млн тонн эквивалента углекислого газа)

Наименование показателей	Факт - 2019 год	План - 2030 год	План - 2050 год
Инерционный сценарий
Выбросы парниковых газов	2119	2253	2521
Поглощения	- 535	- 535	- 535
Нетто-выбросы	1584	1718	1986
Целевой (интенсивный) сценарий
Выбросы парниковых газов	2119	2212	1830
Поглощения	- 535	- 539	- 1200
Нетто-выбросы	1584	1673	630

В целях реализации Стратегии низкоуглеродного развития РФ ²³ и поручений Правительства Российской Федерации ²⁴ необходимо установить показатели удельных выбросов парниковых газов, которые послужат ориентирами достижения углеродной нейтральности в углеродоемких отраслях промышленности. Такие показатели могут быть определены по результатам проведения национального отраслевого бенчмаркинга.

Д.1 Краткая характеристика отрасли с точки зрения выбросов парниковых газов

Производство цемента является чрезвычайно материалоемким и энергоемким процессом, связанным с выделением большого количества парниковых газов. Поэтому производство цемента отнесено к приоритетным источникам выбросов парниковых газов в промышленности не только в Евросоюзе, но и во многих странах мира. Однако СО ₂ не включен в перечень нормируемых параметров производства.

Выброс парниковых газов, особенно СО ₂, связан главным образом со сжиганием топлива и с декарбонизацией известняка, который в чистом виде содержит 44 (масс.) процента СО ₂ (рисунок Д.1). Около 62 % от общего количества СО ₂ выделяется в процессе декарбонизации известняка сырьевой смеси, а оставшееся 38 % - при горении топлива.

Рисунок Д.1 - Выбросы СО ₂ при производстве 1 кг цемента с 20 % добавок

Количество "карбонатных" или "технологических" СО ₂ зависит от содержания карбонатов кальция и магния в исходном сырье и от количества сырьевых материалов, покидающих печную систему в виде частично кальцинированной (декарбонизированной) цементной пыли или полностью кальцинированной байпасной пыли. Выбросы СО ₂, связанные с процессом декарбонизации известняка, составляют порядка 0,52 т CO ₂/т клинкера (это значение зависит от химико-минералогического состава используемых сырьевых компонентов).

Сырьевые материалы для производства клинкера обычно содержат небольшую долю органического углерода, которую можно выразить через содержание общего органического углерода (ООУ; TOC). Органический углерод в сырьевой смеси в процессе термической переработки превращается в CO ₂.

Вклад этого процесса в общую величину выбросов CO ₂ цементного завода, как правило, очень мал (порядка 1 % или меньше). Содержание органического углерода в сырьевых материалах может, тем не менее, заметно различаться в зависимости от местоположения и типа используемых материалов. Например, если компания в качестве подаваемого в печь сырья потребляет большое количество определенных видов золы уноса или сланцев, результирующие выбросы могут быть весьма заметными.

В цементной промышленности для работы печей традиционно используются разнообразные виды ископаемого топлива, в том числе уголь, нефтяной кокс, нефть, уголь и природный газ. В последние годы важным заменителем стало топливо, получаемое из отходов/материалов из отходов. Такое альтернативное топливо включает фракции как на основе ископаемого топлива, например, отработанные масла и шины, так и на основе биомассы, например, древесные отходы и высушенные осадки от очистки сточных вод. Количество "топливных" СО ₂ прямо пропорционально удельному расходу тепла на обжиг клинкера и отношению содержания в нем углерода к его теплотворной способности (таблица Д.2).

Таблица Д.2 - Влияние вида и калорийности топлива на выбросы СО ₂

Показатель	Нефтяной кокс	Уголь	Мазут	Газ
Q, кДж/кг	33000	27100	36500	39950
Расход топлива на 1 кг цемента, г	79	98	72	66
Выбросы СО из топлива, г	251	248	212	147
Общие выбросы СО на 1 кг цемента, г	672	667	633	568

Выбросы ПГ от производства цемента в России по охватам 1 + 2 в 2019 году составили 37 млн. тСО ₂, а в 2020 году - 35 млн. тСО ₂, или только 1,2 % от всех выбросов мировой цементной промышленностью. Выбросы от сжигания топлива при производстве цемента составили соответственно 13 и 12 млн т СО ₂; от промышленных процессов - еще 22 и 21 млн т СО ₂, а от используемой в отрасли электрической и тепловой энергии - еще 2 млн т СО2 ²⁵.

Д.1.1 Оценка мировых тенденций в области выбросов парниковых газов от цементной промышленности

По охватам 1 + 2 на производство цемента в мире в 2019-2021 гг. пришлось около 3 ГтСО ₂экв. (рисунок Д.2), или 17 % всех выбросов ПГ от промышленности и 5 % всех глобальных антропогенных выбросов ПГ.

Рисунок Д.2 - Уровень в 2019-2021 гг. (а) и динамика выбросов ПГ от мировой цементной промышленности в 1930-2021 гг. (б)

Выбросы ПГ от производства цемента в России по охватам 1 + 2 в 2019 году составили 37 млн т СО ₂, а в 2020 г. - 35 млн т СО ₂, или только 1,2 % от всех выбросов мировой цементной промышленностью. Снижение выбросов ПГ от российской цементной промышленности в 1990-2019 гг. можно оценить равным 43 % (рисунок Д.3), после 2000 года пик выбросов - 49 млн тСО ₂ - был достигнут в 2013 году. В среднем по России удельные выбросы при производстве 1 т цемента: по охвату 1 в 2020 году были равны 594 кгСО ₂/т цемента и 771 кгСО ₂/т клинкера; по охватам 1 + 2 - 628 кгСО ₂/т цемента. Эти значения ниже среднемировых показателей. Удельные выбросы по охватам 1 + 2 в 2000-2020 гг. снизились на 22 %, с 806 до 628 кгСО ₂/т цемента.

Рисунок Д.3 - Динамика выбросов ПГ от цементной промышленности России в 2000-2020 гг.

Д.2 Этапы проведения бенчмаркинга

Национальный бенчмаркинг для цементной отрасли выполнен с учетом требований ГОСТ Р 113.00.11-2022 "Наилучшие доступные технологии. Порядок проведения бенчмаркинга удельных выбросов парниковых газов в отраслях промышленности" ²⁶.

Основные этапы проведения бенчмаркинга:

- формирование экспертной группы;

- выбор методик(и) расчета выбросов парниковых газов и определение границ процессов для количественного определения выбросов парниковых газов;

- разработка анкеты для сбора данных, необходимых для расчета выбросов парниковых газов;

- сбор и обработка данных, необходимых для расчета удельных выбросов парниковых газов;

- расчет удельных выбросов парниковых газов;

- валидация и верификация результатов расчетов удельных выбросов парниковых газов;

- построение кривой бенчмаркинга удельных выбросов парниковых газов.

Бенчмаркинг удельных выбросов парниковых газов выполнен на основании данных 54 предприятий цементной промышленности Российской Федерации, предоставленных в ходе анкетирования с использованием унифицированного шаблона отраслевой анкеты для сбора данных. Данные предоставлены за период с 2019 по 2021 год.

Результаты бенчмаркинга удельных выбросов парниковых газов являются основой для установления индикативных показателей удельных выбросов парниковых газов.

Д.3 Методическая основа расчетов бенчмарка

Способ расчета выбросов ПГ основан на методологии массового баланса, в которой при расчете выбросов используются входные данные (расходы топлива и сырья) и выходные данные (объемы производства клинкера, цемента, цементной пыли), а также измеренные или вмененные (при отсутствии измеренных) коэффициенты выбросов ПГ. Прямые выбросы имеют место на цементном предприятии. Косвенные выбросы возникают за его пределами. Проводится дифференциация по охвату выбросов:

- охват 1 - это прямые выбросы из источников, которые принадлежат цементной компании или контролируются ею;

- охват 2 - это косвенные выбросы от производства покупной электроэнергии, тепла и пара, потребляемых на принадлежащем или контролируемом цементной компанией оборудовании;

- охват 3 является опциональным и позволяет рассматривать все другие косвенные выбросы. Охват 3 включает выбросы, воплощенные в сырье или полуфабрикатах. Выбросы при производстве закупленных объемов клинкера относятся к выбросам по охвату 3.

Источники получения исходных данных - анкеты цементных предприятий России. Данные этих анкет по большой выборке предприятий использовались для формирования кривых бенчмаркинга.

Д.4 Методология расчета выбросов парниковых газов

ГАРАНТ:

Нумерация подпунктов приводится в соответствии с источником

А.4.1 Для цементной промышленности веществом, выброс которого вносит вклад в глобальное потепление, является диоксид углерода CO ₂. Для расчета эмиссий используются методики, изложенные в приказе Минприроды России N 300 от 30 июня 2015 года ²⁷.

Для бенчмаркинга по удельным выбросам ПГ для группы последовательных технологических процессов производства клинкера по охвату 1 используется суммирование для всех основных и промежуточных продуктов.

Прямые выбросы ПГ (охват 1), которые включают:

- прокаливание карбонатов и сжигание органического углерода, содержащегося в сырье (технологические выбросы в процессе кальцинирования);

- сжигание технологического топлива и топлива для прочих нужд.

Расчет выбросов СО ₂ на основе данных о расходе карбонатного сырья и углеродсодержащих нетопливных материалов рассчитывается по формуле:

(Д.1)

где:

Е _СO2,y - выбросы СО ₂ от производства цемента за период y, т СО ₂;

M _j,y - масса карбоната j, израсходованного в обжиговой печи за период y, т;

EF _j - коэффициент выбросов для карбоната j, т СО ₂/т;

F _j,y - степень кальцинирования карбоната j за период y, т;

M _CD,y - масса цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь за период y, т;

W _j,CD,y - массовая доля исходного карбоната j в составе цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь, доля;

F _CD,y - степень кальцинирования цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь, доля;

RMC _k,y - расход углеродосодержащего нетопливного сырьевого материала k, т;

W _C,k,y - содержание углерода в составе нетопливного сырьевого материала k, доля;

3,664 - коэффициент перевода, т СО ₂/т С;

i - оксиды (CaO, MgO) в клинкере и цементной пыли;

n - количество видов оксидов (CaO, MgO) в клинкере и цементной пыли;

k - вид углеродосодержащего нетопливного сырьевого материала, подаваемого в обжиговую печь (кероген, зольная пыль и другие);

m - количество видов карбонатов, подаваемых в обжиговую печь.

Масса карбоната j, израсходованного в обжиговой печи за отчетный период (M _j,y), определяется по результатам измерений (взвешивания) карбонатного сырья за вычетом содержания влаги и примесей (при наличии соответствующих данных). Расход карбонатного сырья, которое не подвергается обжигу, а используется на этапе конечного размола при приготовлении цемента, исключается из рассмотрения. Значение коэффициента выбросов для карбоната j (EF _j) принимается по таблице А.2 или при отсутствии необходимых данных рассчитывается как стехиометрическое отношение молекулярной массы СО2 к молекулярной массе карбоната. Степень кальцинирования карбоната j (F _j,y) определяется на основе фактических данных измерений содержания карбонатов в клинкере, отнесенных к общему количеству, израсходованных карбонатов за отчетный период, выраженных в тоннах, а при отсутствии фактических данных принимается для всего карбонатного сырья равным 1,0 (или 100 %).

Поправка (уменьшение) количества выбросов СО ₂ от производства цемента, связанная с неполным кальцинированием карбонатов, удаленных с цементной пылью, осуществляется организациями в случае, если в организации имеются фактические данные о степени кальцинировании карбонатов в составе цементной пыли. В противном случае степень кальцинирования цементной пыли (F _CD,y) принимается равной 1,0 (или 100 %), что дает нулевую вычитаемую поправку.

Масса цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь за отчетный период (M _CD,y), оценивается организациями на основе результатов измерений или расчетов. Массовая доля исходного карбоната j в составе цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь (W _j,CD,y), принимается равной доли соответствующего карбоната j в составе сырья, израсходованного в обжиговой печи за отчетный период. Степень кальцинирования цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь (F _CD,y), определяется по фактическим данным измерений. Значение коэффициента выбросов для карбоната j (EF _j) принимается по таблице А.2 или при отсутствии необходимых данных рассчитывается как стехиометрическое отношение молекулярной массы СО ₂ к молекулярной массе карбоната.

При использовании в обжиговых печах углеродсодержащих нетопливных сырьевых материалов, за исключением карбонатов, организации определяют расход таких материалов за отчетный период (RMC _k,y) по результатам фактических измерений (взвешивания), а содержание углерода в них за отчетный период (W _C,k,y) принимается по результатам испытаний или справочным данным.

Расчет выбросов СО ₂ на основе данных о производстве клинкера и расходе углеродосодержащих нетопливных материалов за отчетный период рассчитывается по формуле:

(Д.2)

где:

Е _СO2,y - выбросы СО ₂ от производства цемента за период y, т СО ₂;

CP _y - производство клинкера за период y, т;

W _i,C,y - массовая доля i-оксида (CaO, MgO) в клинкере, полученного при кальцинировании карбонатного сырья за период y, доля;

EF _CO2,i - коэффициент выбросов для оксида i, полученного из карбонатного сырья, т СО ₂/т;

M _CD,y - масса цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь за период y, т;

W _i,CD,y - массовая доля i-оксида (CaO, MgO) в цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь за период y, доля;

RMC _k,y - расход углеродосодержащего нетопливного сырьевого материала k, т;

W _C,k,y - содержание углерода в составе нетопливного сырьевого материала k, доля;

3,664 - коэффициент перевода, т СО ₂/т С;

i - оксиды (CaO, MgO) в клинкере и цементной пыли;

n - количество видов оксидов (CaO, MgO) в клинкере и цементной пыли;

k - вид углеродосодержащего нетопливного сырьевого материала, подаваемого в обжиговую печь (кероген, зольная пыль и другие);

m - количество видов карбонатов, подаваемых в обжиговую печь.

Производство клинкера (CP _y) принимается по фактическим данным организации за отчетный период. Массовое содержание СаО и MgO в клинкере, полученного при кальцинировании карбонатного сырья (W _i,C,y), определяется по результатам лабораторных измерений содержания соответствующих оксидов в клинкере за отчетный период за вычетом доли оксидов, поступающих из некарбонатного сырья и содержащихся в не кальцинированных карбонатах в клинкере. Если некарбонатные источники СаО и MgO не применяются при производстве клинкера и лабораторные измерения содержания не кальцинированных карбонатов в клинкере на проводятся, значение (W _i,C,y) принимается равным содержанию соответствующих оксидов в клинкере. Значение коэффициента выбросов для i-оксида (EF _CO2,i) принимается по таблице Д.3.

Масса цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь за отчетный период (M _CD,y), оценивается организациями на основе результатов измерений или расчетов. Массовое содержание СаО и MgO в цементной пыли, не возвращенной в обжиговую печь за отчетный период (W _i,CD,y) определяется по результатам лабораторных измерений содержания соответствующих оксидов в цементной пыли за отчетный период за вычетом доли оксидов, поступающих из некарбонатного сырья и содержащихся в не кальцинированных карбонатах цементной пыли. Значение массовой доли СаО и MgO в цементной пыли (W _i,CD,y) принимается равным соответствующему значению для клинкера (W _i,C,y), в случае, если данных лабораторных измерений отсутствуют. Значение коэффициента выбросов для i-оксида (EF _CO2,i) принимается по таблице Д.4.

При использовании в обжиговых печах углеродсодержащих нетопливных сырьевых материалов, за исключением карбонатов, организации определяют расход таких материалов за отчетный период (RMC _k,y) по результатам фактических измерений (взвешивания), а содержание углерода в них за отчетный период (W _C,k,y) принимается по результатам испытаний или справочным данным.

Таблица Д.3 - Коэффициенты выбросов СО ₂ для некоторых карбонатов

Химическая формула карбоната	Коэффициент выбросов (EF j), т СО 2/т
СаСО 3	0,440
MgCO 3	0,522
CaMg(CO 3) 2	0,477
FeCO 3	0,380

Таблица Д.4 - Коэффициенты выбросов СО ₂ для некоторых оксидов, полученных из карбонатного сырья

Химическая формула оксида	Коэффициент выбросов (EF CO2,i), т СО 2/т
СаО	0,785
MgO	1,092

Коэффициенты перевода расхода топлива в энергетические единицы, коэффициенты выбросов и содержание углерода по видам топлива прописаны в Приказе Минприроды России от 30 июня 2015 года N 300 "Об утверждении методических указаний и руководства по количественному определению объема выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность в Российской Федерации".

Д.5 Индикативные показатели удельных выбросов парниковых газов

Д.5.1 Критерии установления индикативных показателей удельных выбросов парниковых газов

На основании полученных результатов отраслевого бенчмаркинга и построенных кривых бенчмаркинга для производственных процессов установлены индикативные показатели удельных выбросов парниковых газов двух уровней:

1. Верхний уровень индикативного показателя (ИП 1) - может использоваться в рамках правового регулирования отношений, связанных с ограничением выбросов парниковых газов.

Определяется следующим образом:

,

(Д.3)

где:

I _max - максимальный удельный показатель выбросов СО ₂, кгСО ₂/т продукции;

I _min - минимальный удельный показатель выбросов СО ₂, кгСО ₂/т продукции;

2. Нижний уровень индикативного показателя (ИП 2) - может использоваться при принятии решений о государственной поддержке.

Определяется следующим образом:

,

(Д.4)

где:

I _max - максимальный удельный показатель выбросов СО ₂, кгСО ₂/т продукции;

I _min - минимальный удельный показатель выбросов СО ₂, кгСО ₂/т продукции.