【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳排放，尤其涉及一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法。
技术介绍
1、氧化铝生产是高能耗高排放行业，现有氧化铝生产过程中，其石灰石煅烧、铝土矿预焙烧、氢氧化铝煅烧及热电联产等工艺过程消耗大量化石能源，产生巨大排放；大幅降低氧化铝生产工艺碳排放，实现氧化铝生产碳中和，对应对气候变化具有重要意义。
2、要实现氧化铝产品碳中和，有2个步骤：通过减碳手段使排放降到最低，即实现近零碳，然后对剩余不可避免碳排放用碳汇抵消。
3、1.倪阳的《拜耳法生产氧化铝过程的碳排放核算》，按照《2006年ipcc指南》缺省因子计算了某拜耳法工艺氧化铝企业的吨氧化铝排放为811.19kgco2。该值只计算了氧化铝生产企业组织边界内的直接排放以及外购电力、热力的间接排放，未考虑氧化铝生产的上游排放，并不能代表氧化铝产品碳排放的真实水平。考虑氧化铝产品上游排放核算的吨氧化铝产品碳排放一般在1.5tco2以上。
4、2.工艺改进节能减碳幅度有限。齐东华的《减少氧化铝厂碳排放的工艺研究》，罗列了可以减少氧化铝能耗及排放的各种技术改进办法及先进工艺技术，即使这些措施全部用上，也仅能使吨氧化铝产品碳排放降低117kg。
5、3.氢能行不通。程一步等的《中国氢能产业2020年发展综述及未来展望》中，理论上氢能对于石化、化工等“难以减排领域”被寄予厚望，目前的实际情况是，氢能的缺陷：目前以灰氢为主，而有减排功能的绿氢产业化运用仍旧遥远；氢能产业链的制、储、运、加各环节尚未完全打通。绿氢成本居高不
6、4.ccs/ccus行不通。美国能源经济与金融分析研究所(ieefa)发表了一份有关ccs/ccus的研究报告《the carbon capture crux》，报告表示绝大多数ccs/ccus项目均以失败告终。ccs/ccus存在成本、技术、能耗难题，占比80％以上的ccus实际上并不能减少碳排放。ccs/ccus不是一个减少氧化铝工业生产碳排放的合适选择。
7、5.实现氧化铝碳中和需要负碳排放。
8、以上措施均无法大幅削减氧化铝生产碳排放，更别说实现碳中和。由此可见，大幅减少氧化铝生产碳排放乃至实现氧化铝产品碳中和存在巨大困难。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于生物质能源及生态系统工程负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法。
2、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
3、一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，包括以下步骤：
4、(1)从农林生态系统获取生物质，将生物质进行热解气化产出生物质燃气和生物炭，所得生物炭通过生态系统工程碳循环返施于土壤中产生负碳排放；
5、(2)从农林生态系统获取生物质，用生物质及所述步骤(1)得到的生物质燃气完全替代拜耳法氧化铝生产中的化石能源；
6、(3)对拜耳法氧化铝生产价值链上的上游运输及厂内运输全部采用绿色运输工具；
7、(4)通过所述步骤(2)及步骤(3)使拜耳法氧化铝生产碳排放趋于近零碳水平，用所述步骤(1)生物炭产生的负碳排放抵扣清除掉氧化铝生产剩余不可避免碳排放，实现氧化铝产品全生命周期碳中和。
8、进一步的，所述步骤(2)中以生物质及生物质燃气完全替代拜耳法氧化铝生产中的化石能源，包括以下几个方面：
9、(a)以所述步骤(1)得到的生物质燃气替代且优先满足拜耳法氧化铝生产中石灰石煅烧、铝土矿预焙烧脱硫及氢氧化铝煅烧工艺的化石能源；
10、(b)生物质及剩余生物质燃气替代氧化铝厂热电联产机组的化石能源。
11、进一步的，所述热电联产机组包括生物质循环流化床锅炉。
12、进一步的，所述方法采用一种满足氧化铝生产需求，并同时满足抵扣氧化铝生产剩余不可避免碳排放的工艺模型进行调节，具体如下：
13、生物质热解气化生物炭产率及生物质燃气产率可调，且遵循此消彼长的动态调节机制，生物炭产率的调节范围：3％～40％；
14、(a)依据步骤(1)、(2)和(3)，对氧化铝进行生命周期碳足迹汇算，计算出氧化铝剩余不可避免碳排放总量，热解气化所产生物炭数量应不小于该值对应的生物炭数量；
15、(b)统计氧化铝生产中石灰石煅烧、铝土矿预焙烧脱硫及氢氧化铝煅烧工艺能耗需求，得到替代化石能源需求的生物质燃气数量；
16、若根据所述(a)中的生物炭数量和(b)生物燃气数量计算得到的生物炭产率在合理区间，则生物炭产率据此确定；
17、若根据所述(a)中的生物炭数量和(b)生物燃气数量计算得到的气碳比及生物炭产率超出合理区间，则修改气碳比，降低生物炭产率，同时增加热解气化的生物质数量使生物炭产率位于合理区间；此时热解气化产生的生物质燃气将超出所述(b)生物燃气数量，超出部分生物质燃气用于热电联产。
18、进一步的，所述生物炭通过生态系统工程碳循环返施于土壤中产生负碳排放包括将所述生物炭用于还田培肥固碳或土壤污染修复。
19、进一步的，所述上游运输，包括以下内容：
20、(a)铝土矿开采后运输到氧化铝厂大门；
21、(b)生物质从农林业收集后运输到氧化铝厂大门；
22、(c)石灰、石灰石、苛性钠等其他原料从上游供应商运输到氧化铝厂大门。
23、进一步的，所述绿色运输工具包括使用绿电的电力运输工具或使用生物源燃料的运输工具。
24、进一步的，所述方法适用于烧结法和联合法氧化铝生产。
25、本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：
26、(1)边界系统拓展：将生物质气化-生物炭生态系统工程与氧化铝生产过程融合，拓展了生产边界及产品边界。
27、(2)系统内产生负碳排放，而非外界的碳汇。本专利技术以专利技术系统本身所产生物炭所形成的负碳排放，即碳汇，抵扣清除掉剩余不可避免碳排放，最终实现氧化铝产品碳中和。
28、(3)大大降低了氧化铝生产排放，剩余不可避免排放降到了最低。并产生生物炭负碳排放，进而最终实现了氧化铝产品碳中和。
29、(4)采用的生物质热解气化、生物质热电联产、生物炭负碳排放等技术都是现有成熟技术，经济上、技术上可行。
30、(5)将生物能源、生物质生态型系统工程以热解气化技术为纽带和氧化铝生产有机结合，还为生物能源、生物质热解气化技术发展了新的应用场景。
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1.一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，所述步骤(1)中以生物质及生物质燃气完全替代拜耳法氧化铝生产中的化石能源，包括以下几个方面：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，所述热电联产机组包括生物质循环流化床锅炉。
4.根据权利要求1所述的一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的上游运输包括以下内容：
5.根据权利要求1所述的一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的绿色运输工具包括使用绿电的电力运输工具或使用生物源燃料的运输工具。
6.根据权利要求1所述的一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，所述方法适用于烧结法和联合法氧化铝生产。
【技术特征摘要】
1.一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，所述步骤(1)中以生物质及生物质燃气完全替代拜耳法氧化铝生产中的化石能源，包括以下几个方面：
3.根据权利要求1或2所述的一种基于生物质能源及负碳排放的氧化铝产品碳中和的方法，其特征在于，所述热电联产机组包括生物质循环流化床锅炉。
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文斌，聂原宽，张家平，王建新，张金红，龙泽望，刘言甫，王玉云，陈洪浪，
申请(专利权)人：深圳碳中和生物燃气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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