CM-017-V01 向天然氣輸配網中注入生物甲烷.pdf

1 / 15 CM-017-V01 向天然氣輸配網中注入生物甲烷 第一版 一、 來源、定義和適用 條件 1. 來源 本方法學參考 UNFCCC-EB 的 CDM 項目 方法學 AM0053 Biogenic methane injection to a natural gas distribution grid 第 3.0.0 版），可在以下網址查詢http//cdm.unfccc.int/ologies/DB/FKDGZEEEQC4XNUT326116FS0S8USP1 2. 適用條件 本方法學用于將沼氣處理 和提純 到與天然氣相同的質量并通過天然氣輸配網絡進行輸配的項目活動。沼氣 由有機物厭氧分解產生， 可以來自液體廢棄物處理 或者動物糞便管理系統等。如果沼氣來源于垃圾填埋氣，則本方法學不 適用，此時需采用 ACM0001“垃圾填埋氣項目 ”。 方法學在以下條件適用 ? 項目活動使用的沼氣在項目活動實施前或者被放空或者 焚燒，并且在不實施本項目活動的時候，沼氣將 繼續 被放空或 被焚燒 。 項目實施方必須通過文件證明項目實施前沼氣確為放空或者點燃放空； ? 天然氣配送網絡的地理邊界在 東道國 邊界之內； ? 采用如下一種或幾種技術 1來提純凈化沼氣，使其達到天然氣質量 o 變壓吸附； o 水循環 /無水循環吸附 ； o 水吸附，水再循環 /無水再循環吸附 ； o 膜去除 CO2 技術 需要注意的是 ? 如果沼氣來自另外一個注冊的 自愿減排項目 ，則注冊項目的細節需要在項目設計文件 中給出。 ? 該方法學可以同已批準的方法學 CM-007-V01“工業廢水處理過程中溫室氣體減排 “聯合使用。在這種情況下 須 將項目活動的兩部分，即避免生物甲烷排放和替代 天然氣，作 為整體來進行基準線識別。但是，對兩部分的額外性論述，則需分開進行，如果項目活動的某一部分不具有額外性（比如 甲烷回收），那么該部分產生的減排 量 需要排除。 1請參見附件 1 中對各項技術的描述。 2 / 15 二、 基準線方法學 1. 項目邊界 項目邊界包括 ? 沼氣提純凈化設備； ? 沼氣從氣源（液體廢物處理設備）輸送到凈化設備的輸送管道； ? 生產沼氣的設備； ? 天然氣管網，即對天然氣輸送量沒有顯著限制的輸送管網，以及所有與管網有關的設備設施。 表 1項目邊界內包含和排除的排放源 排放源 溫室氣體種類 包括 是 否 說明理由 /解釋 基 準 線 天然氣管網 CO2 是 本方法學假設管網中消耗的天然氣都是通過燃燒利用的，因此會排放 CO2。 CH4 否 管網泄漏和通風引起的甲烷排放不予考慮，因為本項目的實施對其沒有影響。 N2O 否 排放量較小，忽略不計。 項 目 活 動 氣體從氣源輸送到提純設備消耗的能量，提純設備消耗的能量，從提純設備輸送到天然氣管網注CO2 是 提純和輸送沼氣消耗的能量 CH4 否 排放量較小，忽略不計。 N2O 否 排放量較小，忽略不計。 3 / 15 入點過程消耗的能量 通風氣體產生的甲烷排放 CO2 否 通風引起的甲烷排放被認為是基準線排放。 CH4 是 是 N2O 否 排放量較小，忽略不計。 尾氣中甲烷排放 CO2 否 排放量較小，忽略不計。 CH4 是 是 N2O 否 排放量較小，忽略不計。 2. 基準線 情景 識別和額外性論證 應使用最新版的 “基準線情景識別與額外性論證組合工具 ”來進行選擇基準線和論述額外性。使用工具時應使用如下額外的指南。 使用工具的 子 步驟 1a 時，替代情景應包含所有的現實和可能的替代方案，這些方案應該符合東道國的法律規定，能夠與 擬議的 自愿減排項目 活動提供同等的產出或服務。對于擬議項目活動 ，沼氣利用的替代情景包括但不限于 ? 沼氣被放空到大氣中 ? 沼氣被捕集并焚燒 ? 沼氣被捕集并用于電力 和 /或者熱能生產 ? 沼氣被捕集并用于原料或者交通燃料 ? 擬議項目不作為 自愿減排項目 活動。 為了識別相關的替代情景，允許提供相關區域內之前實施的沼氣利用實踐或目前正在進行的沼氣利用實踐綜述。原則上講，相關地理區域應該是擬議 自愿減排項目 所在的國家。如果國家各地區情況差異顯著，國家的一個地區可以作為相關地理區域。但是，相關地理區域應該優先包含能夠與本項目活動提供同等質量、屬性和應用區域的產出或服務的 10 套設備（ 或 10 個項目） 。如果在地區 /東道國，這樣的項目個數不足 10 個，則地理區域可以擴展覆蓋 10 套類似設備（ 或 10 個4 / 15 類似項目）的范圍。 如果上述確定地理區域的方法不合適，項目參與方可以提供替代的確 定區域的方法。本 論述中不包含已經注冊的 自愿減排項目 。須提供相應文件來證明分析結果。 如果采用膜去除 CO2 技術，并且通過膜處理之后的尾氣用作其它用途，則可能的收入須在本步驟中加以考慮。 需要注意的是，只有當識別的基準線為沼氣在收集的地方直接排空或者火炬焚燒 ，才可以使用本方法學。 3. 基準線排放 基準線排放計算如下 yNGyugy C E FEBE ,, *? （ 1） 其中 yBE 第 y 年基準線排放（ CO2e） yugE, 第 y 年天然氣輸配管網中，項目活動輸送的提純沼氣提供的能量 TJ yNGCEF , 第 y 年天然氣輸配管網中，天然氣的溫室氣體排放因子tCO2e/TJ yugyugyug NCVQE ,,, *? （ 2） 其中 yugQ, 第 y 年天然氣輸配管網中，提純沼氣替代的天然氣量 kg或 m3 yugNCV, 第 y 年，提純沼氣的凈熱值 TJ/kg或 TJ/m3 Q,Qm in Q y,4CH,c a py,in,ugy,ug （ 3） 其中 yinugQ ,, 第 y 年注入天然氣輸配管網中的提純沼氣量 kg或 m3 yCHcapQ ,4, 第 y 年在氣源的地方，收集到的提純沼氣量 kg或 m3 ybgc a pCHyCHc a p QwQ ,,4,4, *? （ 4） 其中 ybgcapQ ,, 第 y 年在沼氣生產裝置的地方，收集到的沼氣量 kg 或 m3 4CHw 第 y 年在沼氣生產裝置監測到的甲烷含量 （比例） 5 / 15 對于事先估算基準線排放，項目參與方應假設 Qug,y 為以下數據的乘積可以獲得的排空氣體量或收集氣體量和燃燒氣體量的歷史數據，提純設備的銘牌效率 ηugf。如果歷史數據不可獲得，可以估算排空氣體量或收集氣體量和燃燒氣體量。 4. 項目排放 項目排放計算如下 P E P E P E P E P EPE w w , yv e n t , yf l a r e , yu g f , f u e l , yu g f , e l e c , yy ????? （ 5） 其中 ugf,elec,yPE 第 y 年項目活動提純氣體消耗電力引起的項目排放 tCO2e PEugf,fuel,y 第 y 年項目活動提純和運輸氣體消耗化石燃料引起的項目排放tCO2e flare,yPE 第 y 年火炬燃燒殘余氣體引起的項目排放 tCO2e PEvent,y 第 y 年 吸附塔排放氣體所含甲烷引起的項目排放 tCO2e ww,yPE 第 y 年尾氣所含甲烷引起的項目排放 tCO2e a 提純設備耗能引起的排放 值得注意的是，在估算項目排放時，應包含如下排放從氣源用泵輸送氣體到提純設備消耗電力和化石燃料產生的排放，從提純設備輸送到天然氣管網消耗電力和化石燃料產生的排放。 i. 電力消耗產生的排放 y,ECy,elec,ugf PEPE （ 6） 應使用最新版的 “電力消耗導致的基準線、項目和 /或泄漏排放計算工具 ”計算項目消耗電力產生的排放（ PEEC,y） 。 ii. 化石燃料消耗產生的排放 y,j,FCy,fu el,ugf PEPE （ 7） 應適用最新版的 “化石燃料燃燒導致的項目或泄漏二氧化碳排放計算工具 ”計算項目活動消耗化石燃料產生的排放 PEFC,j,y，工具的過程 j 對應于項目活動提純和輸送沼氣消耗化石燃料。 b 排出氣體所含甲烷產生的排放 如果排出氣體使用火炬燃燒，則需計算吸附塔出氣和 /或膜過濾尾氣由于燃燒不充分或者低效燃燒產生的排放，具體計算須使用最新版的 “火炬燃燒導致的6 / 15 項目排放計算工具 ”，過程如下 ∑ 8760 1 410001 h CHh,fla r eh,RGy,fla r e G W P*η*TMPE （ 8） 其中 hRGTM, 第 h 小時內，殘余氣體的質量流量（千克） hflare,? 第 h 小時火炬燃燒效率（比例） 4CHGWP 甲烷 的全球變暖潛勢 tCO2e/tCH4 關于上述參數計算和監測手段的詳細指南，可以參考 “火炬燃燒導致的項目排放計算工具 ”。 當項目參與方決定不采用火炬燃燒排放氣體，方法學工具 “火炬燃燒導致的項目排放計算工具 ”同樣規定了監測程序，不需要考慮監測和計算火炬的效率，火炬燃燒效率將假定為零。 這種情況下，吸附柱 PEvent,y排放氣體所含甲烷產生的排放將如下計算 ∑ 8760 1 41000 h CHh,RGy,v e n t G W P*TMPE （ 9） 其中 hRGTM, 第 h 小時內，殘余氣體的質量流量（千克） 4CHGWP 甲烷 的全球變暖潛勢 t CO2e/t CH4 c 尾氣中所包含甲烷引起的排放 此種情況適用于使用水吸附作為提純技術，假設廢水里所有的甲烷都排入空氣中。相關項目排放計算如下 [ ]wwy,wwy,ww CH*QPE 4 （ 10） 其中 ywwQ, 第 y 年產生的廢水量 m3 ? ?wwCH4 第 y 年廢水中的甲烷濃度 tCH4/m3 廢水 7 / 15 圖 1火炬燃燒不充分和廢水中所含甲烷產生的排放 項目排放事前計算 項目排放事前計算的目的是為了估算年減排量。 項目耗能產生的排放將通過生產商提供的能量消耗來計算。如果是消耗化石燃料，可以使用排放因子默認值。如果是消耗電力，可以使用如下兩種方法 ? 使用默認電力排放因子 1.3 tCO2/MWh； ? 使用 “電力消耗導致的基準線 、項目和 /或泄漏排放計算工具 ”計算。 使用 提純設備的效率來估算由 于 排出 氣 體 焚燒和廢水產生的甲烷 排放 ，其 中提純設備效率 相當于 設備中甲烷的輸入 量 除以甲烷的輸出 量。 這里假設 由于 提純處理過程效率 低 所 造成 的 沒有注入天然氣輸配網絡的甲烷將被焚燒或保留在提純過程中的廢水里。 如果沒有并入天然氣管網的甲烷被火炬燒掉，將使用火炬生產商提供的燃燒效率。如果沒有并入天然氣管網的甲烷 從提純凈化設備 進入廢水中，則假設所有甲烷都將排入空氣中。 5. 泄漏 在本項目方法學適用性條件下的項目活動類型沒有顯著泄漏，因此忽略泄漏。 6. 減排量 減排量計 算如下 yyy PEBLER （ 11） 其中 yER 第 y 年項目活動減排量 tCO2e yBL 第 y 年基準線排放量 tCO2e yPE 第 y 年項目活動排放量 tCO2e 8 / 15 7. 不需要監測的數據和參數 不需要監測數據和參數 數據 /參數 GWPCH4 單位 t CO2e/t CH4 描述 甲烷 的全球變暖潛勢 來源 依據政府間氣候變化專 門委員會第四次評估報告取值為25。 測量程序（如果有） - 備注 - 數據 /參數 ηugf 單位 - 描述 提純設備的銘牌效率 來源 設備生產商 測量程序（如果有） - 備注 用來事前估算提純后的沼氣，等于提純廠的效率與估算的排空或者火炬燃燒的氣體量之積。 三、 監測方法學 1. 監測程序 本項目需要對如下數據進行監測直接連續監測項目活動向天然氣管網提供的能量；如果項目使用水不循環吸附技術，連續監測廢水的體積；定期監測廢水中甲烷濃度；提純設備消耗的能量；排空氣體所含的甲烷；火炬燃燒 效率。具體可以參考圖 2。 監測電力消耗產生的項目排放，須依據最新版的 “電力消耗導致的基準線、9 / 15 項目和 /或泄漏排放計算工具 ”；監測化石燃料消耗產生的項目排放，須依據最新 版的 “化石燃料燃燒導致的項目或泄漏二氧化碳排放計算工具 ”；計算火炬燃燒產生的項目排放，須依據最新版的 “火炬燃燒導致的項目排放計算工具 ” 圖 2監測系統 氣體密封條件 為了保證提純廠運行期間氣體的密封性，項目參與方應采用如下措施來系統地識別泄漏和采取必要的維修 ? 項目參與方應該采用高級工具來檢測提純設備的泄漏情況，高級工具包括帶有手持氣體檢 測器的電子掃描裝置或者嗅探器，有機物揮發分析儀（ OVAs）和有毒氣體分析儀（ TVA），或者采用聲學掃描裝置的聲學泄露探測儀； ? 項目參與方應該至少每個月測試一次氣體密封性，應該詳細記錄每次的檢測情況，包括測試人員姓名，使用的檢測設備，檢測過程的詳細描述，后續采取的措施； ? 檢測應該包含整個提純設備，應該由經過培訓的人員使用認證設備進行； ? 項目參與方應對識別的每個泄漏之處貼上標簽和進行編號，應對相關設備立即修復，如果需要，應更換部分設備； ? 設備生產商提供的詳細的設備更換時間表須可得；設備更換的時間不得晚于該時間表 。 如果在設備密封測試中，發現泄漏的地方，則項目參與方應停止提純處理，直至設備被修復。 在沼氣收集現場出現緊急情況火炬燃燒沼氣 在提純設備進行例行檢修期間，或者其它緊急情況期間，項目參與方應該確保收集的沼氣在收集處使用火炬燃燒掉，這些火炬應該在項目活動開始之前就安10 / 15 裝運行。應該建立合適的監測步驟來監測這種 “緊急燃燒 ”。 2. 監測的數據和參數 數據 /參數 Qug,in,y 單位 kg 或 m3 描述 第 y 年并入天然氣管網的提純沼氣量 來源 項目參與方使用認證過的設備連續監測 測量程序（如果有） 如果采取的數 據單位是立方米，項目參與方應該監測并入天然氣管網的沼氣壓力和溫度。本參數應該和 NCV 在標況下監測。 監測頻率 連續 質量控制 /質量保證 根據生產商推薦進行 備注 --- 數據 /參數 Qcap,bg,y 單位 kg 或 m3 描述 第 y 年在沼氣生產地收集的沼氣量 來源 項目參與方使用認證過的設備連續監測 測量程序（如果有） 如果采取的數據單位是立方米，項目參與方應該監測并入天然氣管網的沼氣壓力和溫度。本參數應該和 NCV 在同樣的標況下監測。 監測頻率 連續 質量控制 /質量保證 根據生產商推 薦進行。 11 / 15 備注 在沼氣生產裝置監測 數據 /參數 wCH4 單位 比例 描述 第 y 年沼氣中甲烷含量 來源 項目參與方使用認證過的設備連續監測 測量程序（如果有） 優先使用連續 氣體質量分析儀監測 監測頻率 連續 質量控制 /質量保證 根據生產商推薦進行。 備注 在沼氣生產裝置監測 數據 /參數 CEFNG,y 單位 t CO2e/TJ 描述 第 y 年天然氣管網中天然氣的 GHG 排放因子 來源 當地 ,區域 ,全球 IPCC 測量程序（如果有） 如果可以獲得 ,項目參與方可以使用精確的和可靠 的當地或國家數據。如果這些數據不可獲得，如果 IPCC 指南 2006中的默認排放因子被認為合理的代表了當地的情況，則可以使用這些默認值。所有數據應該采用保守值（即在合理的范圍內，基準線排放應采用較小值），在 項目設計文件 中須對數值的選擇加以論述，并提供證據。 監測頻率 每年 12 / 15 質量控制 /質量保證 - 備注 - 數據 /參數 NCVug, y 單位 TJ/kg or TJ/m3 描述 第 y 年提純后的沼氣的凈熱值 來源 項目參與方使用認證過的設備連續監測 測量程序（如果有） 項目參與方應是使用在線熱值分 析儀來直接監測沼氣的NCV，測量必須基于質量或體積，項目參與方應 確保注入天然氣管網的沼氣計量單位和凈熱值的計量單位保持一致。 監測頻率 每月監測 質量控制 /質量保證 根據生產商推薦進行。 備注 數據 /參數 Qww,y 單位 m3 描述 第 y 年產生的廢水體積 來源 項目參與方使用認證過的設備連續監測 測量程序（如果有） --- 監測頻率 連續 13 / 15 質量控制 /質量保證 應根據生產商的建議對流量計進行校核。 備注 只有當使用水吸附提純沼氣時，才需要對該參數進行監測。 數據 /參數 [CH4]ww 單位 t CH4/m3 廢水 描述 第 y 年廢水中甲烷濃度 來源 監測 測量程序（如果有） 具有資質的公司使用認證過的分析儀監測 監測頻率 至少每 6 個月監測 1 次 質量控制 /質量保證 必須在提純設備正常運行時進行采樣 備注 只有當使用水吸附提純沼氣時，才需要對該參數進行監測。 14 / 15 附件 1 方法學適用技術的描述 變壓吸附 該技術用于在沼氣流中通過 利用 分子尺寸 和物理作用力之間的差異，將甲烷從二氧化碳、氧氣和氮氣中分離。 通常使 用活性炭或沸石作 為吸附材料，且在不同壓強水平下分為四個階段操作吸附 、減壓、解吸和增 壓，如下圖 圖 3變壓吸附 2 由甲烷捕捉項目獲得的未加工的沼氣首先從水和硫化氫中分離出來，然后傳遞到壓縮吸附階段 ，此時，非甲烷氣體會被活性炭或沸石吸附，之后，吸附材料在一些解吸 階段得到恢復。 本技術可交付提純 氣體和 純度 高達 97的甲烷，并符合天然氣輸配網絡的標準。 水吸附 此技術包括在高壓容器中使用水來將甲烷從沼氣包括的其他氣體（如二氧化碳和硫化氫）中分離。 吸收塔中的未加工沼氣在高壓下與水混合 ，在這里，非沼氣氣體和少量的甲烷將被水吸附。吸收塔中剩余的氣體中可以包括 濃度 高達 97的甲烷 ，并且這個過程中使用的水可以在擴容器中再生， 其中 被吸附的分子（包括少量的甲烷）與水 可 分離。 一些情況下， 處理 過程 中使用的水是不能再生的。如果這種情況發生，之前吸附的氣體將把提純 設施融化在水中。 2Persson， Margarette 引用（ 2003）。沼氣的提純技術評估。 Maln ?，瑞典瑞典氣體中心。 15 / 15 圖 4水再循環吸附 3 薄膜分離 薄膜在從送入的混合氣體中分離一種或多種氣體的過程中 起到過濾器的作用，如下圖 5。兩個特性決定了薄膜的性 能和滲透性；也就是特定氣體通過薄膜的通量和選擇性；薄膜優先通過某一 種 、而不是其他類型的氣體 。存在五種可能的薄膜分離方式； 努森 擴散、分子篩分離、溶液擴散分離、表面擴散和毛細凝結。 此技 術能夠使 CO2 從沼氣流中有效地去除，留下可作為天然氣的更 高 濃 度的 CH4 滲余物和類似 CH4 的化合物。 圖 5薄膜氣體分離圖示 4 3Persson， Margarette 引用（ 2003）。沼氣的升級技術評估。 Maln ?，瑞典瑞典氣體中心。 4Colin A. Scholes, Sandra E. Kentish and Geoff W. Stevens 2008，在煙道氣體應用中通過聚合薄膜系統實現二氧化碳分離。澳大利亞墨爾本大學化學和生物分子工程系溫室氣體技術合作研究中心。